Untersuchung des Lötlampeneffekts beim Wiedereintritt von Satelliten per Video

Ein Reaktionsrad – eines der schwersten Teile einer Weltraummission, dessen wechselnde Rotation dazu dient, die Ausrichtung eines Satelliten zu ändern – gesehen in einem Plasmawindkanal der High Enthalpy Flow Diagnostics Group (HEFDiG) des Instituts für Raumfahrtsysteme von der Universität Stuttgart (IRS). Das im Lichtbogen erhitzte Gas in der Testkammer erreicht Geschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Sekunde und reproduziert so Wiedereintrittsbedingungen, während sich das Reaktionsrad selbst dreht und den Salto nachahmt, der auftritt, wenn ein Satellit in die Luft abtaucht.

Das Reaktionsrad selbst stammt von Collins Aerospace in Deutschland, das seit vielen Jahren D4D-Aktivitäten (Design for Destruction) unterstützt und mehrere Modifikationen an seinem TELDIX-Reaktionsrad vorgenommen hat, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass es beim Wiedereintritt von Satelliten auseinanderfällt Entminbarkeit.

Dieser Clip wurde auf dem diesjährigen Space Mechanisms Workshop im ESTEC Technical Centre der ESA in den Niederlanden präsentiert und konzentrierte sich auf aktuelle und zukünftige Anforderungen und Richtlinien zur Reduzierung des Trümmerrisikos in Orbitalen, einschließlich der Null-Debris-Charta der ESA. Die Veranstaltung brachte mehr als 130 Spezialisten für Raumfahrtmechanismen aus der europäischen Industrie und Wissenschaft zusammen.

„Weltraummechanismen umfassen alles, was die Bewegung an Bord eines Satelliten ermöglicht, von Auslösevorrichtungen bis hin zu Reaktionsrädern“, erklärt Geert Smet, Mitorganisator des Workshops.

„Diese Mechanismen verwenden jedoch häufig Materialien wie Stahl oder Titan, die den Wiedereintritt in die Atmosphäre mit größerer Wahrscheinlichkeit überstehen. Dies ist ein Problem, da unsere aktuellen Vorschriften vorschreiben, dass der Wiedereintritt des Satelliten weniger stressig sein sollte Am Boden oder sogar einer von 100.000 bei großen Satellitenkonstellationen reagiert die Clean Space-Gruppe der ESA mit der Entwicklung von Methoden, um den Zerfall einer Mission, einschließlich Mechanismen, wahrscheinlicher zu machen.

Die Bemühungen von D4D konzentrieren sich derzeit hauptsächlich auf Plattformausrüstung wie Reaktionsräder und Solarpanel-Antriebsmechanismen, da diese auf fast allen Satelliten vorhanden sind, aber in Zukunft könnte der Ansatz auf alle Arten von Satellitenmechanismen ausgeweitet werden.

Das mit der Wiedereinführung von Gegenständen verbundene Risiko vor Ort mag abstrakt erscheinen, ist aber sehr real. 1997 traf Lottie Williams in Turley, Oklahoma, ein glücklicherweise leichtes Netz von einer Delta-II-Stufe an der Schulter. Ziel ist es, in Zukunft dafür zu sorgen, dass selbst die schwersten Teile von Satelliten rechtzeitig zerfallen. Ein alternativer, wenn auch unpraktischer Ansatz könnte darin bestehen, die Teile eines Satelliten zusammenzuhalten, um seinen Platzbedarf und das daraus resultierende Risiko eines Aufpralls zu minimieren.

Der Workshop beinhaltete auch Details zu den neuesten Plänen der ESA und der Industrie, eine aktive Trümmerbeseitigung durch spezielle Raumfahrzeuge durchzuführen, um ganze verlassene Satelliten zu treffen und sie für den Wiedereintritt zu erfassen. Mechanismen sind der Schlüssel zu diesem Unterfangen, wobei Erfassungssysteme erforderlich sind, um einen Zielsatelliten zu erfassen.

Mitorganisator Kobyé Bodjona fügt hinzu: „Die Idee hinter dieser Veranstaltung ist es, der Mechanik-Community die neuesten Forschungsergebnisse zu Weltraummüll vorzustellen, um zu sehen, wie diese zur laufenden Arbeit beitragen können.“ Dies ist wichtig, da die großen Systemintegratoren und großen Unternehmen, die die Satellitenprojekte leiten, Systeme benötigen, die den Vorschriften zur Trümmerminderung vollständig entsprechen. Und der Bedarf wird dringender, da immer mehr Satelliten im Weltraum stationiert werden.