Self-Deployable Deorbiting Space Structures
Sikker løsning til fjernelse af nedlagte rumfartøjer
Self-Deployable Deorbiting Space Structures
Sikker løsning til fjernelse af nedlagte rumfartøjer
Low Earth Orbit (LEO) er tæt fyldt med tusindvis af satellitter, der kredser i en højde fra 300 til 1000 km fra Jorden. LEO-satellitter adresserer primært videnskab, billeddannelse og telekommunikationsbehov med lav båndbredde.
Når en typisk satellit sendes ind i LEO i en højde på omkring 300 km, vil den være operationel i kredsløb i cirka 60 dage. Ved 650 km tager det 25-40 år, før satellitten kommer ind i atmosfæren igen, og i 950 km kan det tage så lang tid som op til 1000 år.
Den lange proces med at få nedlagte rumfartøjer ud af kredsløb igen efterlader derfor en enorm risiko for katastrofale kollisioner, som kan forårsage betydelig skade på infrastrukturen i rummet - eller endda bemandede rumskibe.
NEDLAGTE RUMFARTØJER SKAL HURTIGERE UD AF KREDSLØB
En måde at fremskynde processen med at trække en satellit efter endt levetid ud af kredsløb er at øge satellittens areal i forhold til dens masse. En sådan ændring af areal vs. masse kan udføres ved at indsætte store områder på satellitten. Dette vil forårsage en øget modstand og resultere i en reduktion af satellittens orbitale levetid.
I SDSS-projektet foreslås enheden "En selvudløselig og meget elastisk ramme" som en løsning til sikkert at fjerne nedlagte rumfartøjer fra deres kredsløb. SDSS-enheden er målrettet satellitter, der kredser i LEO, hvor de aerodynamiske effekter kan udnyttes.
For satellitter, der opsendes i kredsløb med en højde over 600 km, vil SDSS-enheden blandt andet sikre, at FN's retningslinjer på maksimalt 25 år for en satellit i kredsløb efter endt levetid kan overholdes.
SDSS ENHEDEN
SDSS-system er sammensat af en wire/ramme-baseret struktur, som understøtter et sejl. SDSS kan foldes til en mindre diameter, hvilket giver mulighed for en kompakt opbevaring på satellitten i enten et "vindfang" eller i et kabinet på satellitten. Konceptet kan på sin vis sammenlignes med et "pop-up telt".
Under opsendelsen låses SDSS'en i en foldet position med en trådbaseret låseanordning. SDSS-enheden er foldet i en udløserbakke monteret på satellitten. Udløserbakken er fjederaktiveret og låst i den ikke-udfoldede position af en modstands-/brændtråd kaldet en låsetråd. Udfoldningen af SDSS-enheden initieres af et signal til en kontrolenhed på satellitten, som brænder låsetråden. Frigørelsesbakken udfoldes herefter og der åbnes for det foldede sejl. Dette gør det muligt for SDSS-sejlet at folde sig ud og frigive den elastiske energi, der er lagret i sejlets foldede rammestruktur.
Den unikke struktur af SDSS-enheden sikrer:
- Lav vægt og minimalt fodaftryk, når det er pakket, så opbevaringsbehovet i rumfartøjet er minimeret under rumfartøjets opsendelse og drift.
- Der kræves ingen ekstern energikilde til implementering, da selve rammen automatisk sikrer korrekt implementering.
- Stort fodaftryk udfoldet sammenlignet med det minimale fodaftryk i den foldede konfiguration. SDSS giver således et selvstændigt, enkelt, omkostningseffektivt og platformsuafhængigt deorbiting-undersystem, der er egnet til alle LEO-missioner.
Den første prototype af SDSS til semi-kontrolleret affaldsfjernelse blev lanceret i 2014. Prototypen blev lavet til en CubeSat i samarbejde med GomSpace.
TVÆRFAGLIG FORSKNING
Forskningen udført i SDSS-projektet er unik og kræver tværfaglige forskningsområder såsom ikke-lineær strukturel analyse, elektroniske systemer, maskinteknik, materialeteknologi, rumfartøjsdynamik og satellitmissionsanalyse.
Projektet er udført mellem Aalborg Universitet, GomSpace, Airbus og University of Surrey.
Projektfakta
PROJEKTNAVN
Self-Deployable Deorbiting Space Structures (SDSS)
EFFEKTIV START-/SLUTDATO
November 2007 - Januar 2021
PROJEKTPARTNERE
- Aalborg Universitet
- GomSpace
- Airbus
- University of Surrey
AAU Space Gruppen