U14 SAT

Um exakt 22:28 Uhr und 34 Sekunden Moskauer Zeit am 4. Oktober 1957 zünden 24 Triebwerke und eine mächtige Rakete steigt auf einer Säule aus Feuer und Rauch in den wolkigen Nachthimmel über der Steppe Kasachstans. Dieses Ereignis schrieb Geschichte, und beeinflusst unser Leben bis heute.

Es war der Start des „Begleiters“, besser bekannt unter dem Namen SPUTNIK-1

Viele Menschen zur damaligen Zeit waren teils Sprach- oder Fassungslos, manche einfach nur fasziniert von dieser glänzenden nicht mal 100Kg schweren und Silber glänzenden Kugel.

Einige Technik Interessierte fanden sich alsbald zusammen und beschlossen diese neue Technik einer großen Menge Leuten auf der Erde zugänglich zu machen. Dies war die Geburtsstunde des Projekts Oscar

Orbital Satellite Carrying Amateur Radio

Ein Amateurfunk Satellit.

U14-Sat wird den Millionen von Funkamateuren zur Verfügung stehen…

Das U14-SAT-Konzept

Durch das hexadecagone Design wird eine größtmögliche beleuchtete Fläche erreicht.

Die Rechnung gestaltet sich sehr einfach, je mehr beleuchtete Solarzellen, um so mehr Strom steht den Applikationen zur Verfügung.

Die hexadecagone Form ist aufgereiht in Stripes zu je 6 Solarzellen und abwechselnd Stabilizer-Stripes. Diese Stabilisatoren aus Titan Folie schirmen die Baugruppen gegen kosmische Strahlung und sind zugleich Ihr Werbeträger. Der Rest des Tube-Sat wird durch Kapton-Klebefolie geschützt. Diese Klebefolie ist ein inzwischen tradiertes Verfahren um einen entsprechenden Strahlenschutz zu gewährleisten.

Die einzelnen Baugruppen werden gestapelt und an drei Rods befestigt:

Baugruppen des U14-SAT:

Computerboard
Attitude Determination System
Attitude Control System
Linear-Transponder
Electrical power Unit
Battery

Attitude Control - oder wie richtet man einen Satelliten im Weltall aus?

Prinzipiell stehen zwei Methoden zur Verfügung.

Propulsion System – der Satellit verfügt über sein eigenes Triebwerk

Magneto Torquer – Das natürliche Magnetfeld der Erde nutzen um den Satelliten entweder aktiv oder passiv auszurichten.

Propulsion Triebwerke scheiden wegen der Kosten und Gewicht aus. Die von uns Favorisierte Methode stellen die sog. Active-Magneto-Torquer dar.

Ausrichtung mittels passiven System – simplen Stabmagneten. Diese Methode wird bereits erfolgreich eingesetzt, hat allerdings den großen Nachteil, dass es lediglich die Taumelbewegung dämpft, und den Satelliten eine fixe Position zu jedem Überflugort auf der Erde vorsieht. Der Satellit wird allerdings immer rotieren/taumeln.

Im U14-Sat Projekt kommt ein Attitude Determination System zum Einsatz um zu Anfang die tatsächliche Position zur Erde zu ermitteln und um die Abweichung von der Soll-Position zu bestimmen.

Folgende Daten werden erhob

• GPS Position

• Erdmagnetfeld

• Sonneneinstrahlung

Durch die Verwendung der GPS Moduls kann die Position über der Erde ermittelt werden. Der Steuerungscomputer verfügt über Daten des Magnetfeldes welches im Moment an dieser GPS-Position herrschen sollten.

Der Ist-Zustand des Erd-Magnetfeldes wird mittels einem Magnetometer-Sensor erfasst. Somit kann die Abweichung zur Soll-Ausrichtung ermittelt werden, und der Steuerungscomputer gibt entsprechend Strom auf die Magneto Torquers.

Active Magneto Torquers erzeugen spezifische Magnetfelder um den Satelliten in die gewünschte Position zu bringen. Man kann sie mit Elektromagneten vergleichen. Sobald keine Lagekorrektrur mehr erforderlich ist, werden die Torquer verwendet um, auf der Schatten-Seite der Erde ein Magnetfeld entgegen der Erdanziehung zu erzeugen. Dadurch kann sich die Verweildauer im Orbit entsprechend erhöhen.

Transceiver Baugruppe

In U14 Sat kommt ein sog. Linear-Transponder zum Einsatz…

Die empfangenen Signale werden in einen anderen Frequenzbereich gemischt und zur Abstrahlung verstärkt.

Im Normalzustand ist der Satellit nur auf Empfang konfiguriert um entsprechend Strom zu Sparen. Zur Aktivierung der Verstärkermodule muss zu Anfang der Sendung ein sog. Anrufton gesendet werden. Dessen Höhe wird voraussichtlich 1750Hz betragen.

Die Auswertung dieses Tones übernimmt der Steuerungscomputer. Dieser Aufbau ermöglicht zugleich den Upload neuer Daten um ggf. Sendemuster oder Magnetfeld-Daten im Satelliten zu erneuern bzw. ändern.

Der Controller wird darüber hinaus in regelmäßigen Abständen Statusmeldungen zur Erde übertragen.

Diese werden beinhalten:

• Aktuelle Softwareversion im Controller

• Ladezustand des Akkus

• Temperatur der Akkus und im Inneren den Satelliten

• QSO-Zähler, (wie viele Verbindungen über den Sat abgewickelt wurden)

• Daten des Schulprojektes

Unser Sat-Projekt ist auf Spenden angewiesen. Zur Spendenseite.

Antennen System

Im Tube-Sat ist bereits ein Dipol integriert, diese Antenne richtet sich Bauartbedingt direkt nach dem Deployment auf.

Die zweite Antenne wird ebenfalls als Dipol ausgeführt, und wird den Transporte, zirkular an der Aussenhaut des U14 Sat, aufgerollt verbringen.

Bei Aktivierung wird die Halteleine an den Antennenspitzen durchtrennt. Der Dipol wickelt sich daraufhin nach außen ab. Die Spezielle V-Form der Antennenelemente sorgt dafür das die Antenne gerade abgewickelt wird, und auch während der gesamten Lebensdauer des Satelliten gestreckt bleibt.

Stromversorgung

 Unser Projekt setzt auf Lithium-Polymer-Zellen, welche sich selbst erwärmen, um konsequent Leistung liefern zu können.Die Aufladung erfolgt durch die Außen am Satelliten angebrachten Solarzellen.

Die erzeugte magnetische Feldstärke ist nicht nur linear vom Spulenstrom abhängig, sondern in dieser Anordnung weniger ortsabhängig als in einer einzelnen schmalen Spule. Aus der Spulengeometrie, dem Strom und den Windungszahlen lässt sich die magnetische Feldstärke entlang der Achse analytisch berechnen, und aus dem Drehverhalten der Versuchsobjekte deren entgegengesetzte (magnetische) Kraft.

Für den U14-Sat kommen zwei Launch-Service-Provider in Frage

Kosmotrans und IOS

Momentan Favorisiert ist IOS, da sich die Kommunikation relativ einfach gestaltet. Sofern IOS ausfallen sollte, kann unser Satellit ohne großen Aufwand und/oder Kosten auf ein Cubesat-Piggypack umgerüstet werden.

Kosmotrans:

Kosmotrans benutzt ehemalige SS-30 interkontinental-Raketen, welche als Orbital-Carrier umgerüstet werden. Ein bisher unschlagbar günstiges und zuverlässiges Verfahren um Payload in die Umlaufbahn zu befördern.

Kosmotrans hat sich bereits auf vielen Missionen einen Namen gemacht, und hat Partnerschaften mit EASA und Roskosmos etabliert.

Auch auf „unserem“ Slot werden wir die Rakete nicht exclusiv benutzen, sondern unser Satellit wird im Piggypack mit mehreren Cube-Sats u.ä. transportiert. Andernfalls könnten wir das Projekt nicht mal ansatzweise finanzieren.

IOS:

IOS ist ein Start-up gegründet 1996. Deren Konzept basiert auf Cluster-Systemen, in denen mehrere „Booster“ zu einer einzigen Rakete gebündelt werden.

Die Mission wird exclusiv Tube-Sats befördern. Dazu wurde ein spezielles Deployment system entwickelt, welches Gewicht und Kosten spart. Der Orbit wird zwar nicht für jeden Satelliten exclusiv sein, dennoch aber unsere Konfiguration keinesfalls beeinträchtigen.