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Oxomo – CubeSat

Allgemein

Der CubeSat soll in Modularbauweise aufgebaut werden, damit Erweiterungen möglichst
einfach zu entwickeln sind.

Konzept

Elektrischer Aufbau

Bis auf wenige sicherheitstechnische Vorschriften gibt es keine allgemein geltende Normfür den elektrischen Aufbau eines CubeSats.
Die Norm PC/104 hat sich jedoch unter den CubeSats durchgesetzt und es werden viele Systeme danach gebaut.
Dies ist wichtig, vor allem für den kommerziellen Bereich, um einheitlische Schnittstellen und somit hardwareseitige Kompatibilität unter den verschiedenen Systemen zu garantieren.

Interne Kommunikation

Die interne Kommunikation bei Satelliten ist ein heikles Thema, da im Weltall starke elektromagnetische Strahlung, wie z.B. Sonnenwinde, auf die Elektronik einwirken können.
Bei kleinen Satelliten, wie CubeSats, ist dies jedoch weniger problematisch und man kann auf standardmäßige Bussysteme zurückgreifen.
Dennoch gibt es gewisse Regeln, wie die elektronischen Komponenten miteinander kommunizieren dürfen, um eine höchstmögliche Ausfallsicherheit zu gewähren.
Für Oxomo haben wir uns ein modulares System überlegt, um gleichermaßen ein hohes Maß an Sicherheit und gleichzeitig Flexibilität zu gewähren.
In der nachfolgenden Abbildung wird das interne Kommunikationsmodell dargestellt:
BILD

Um die Ausfallsicherheit bei der Kommunikation zu gewährleisten, wird die interne Kommunikation in zwei verschiedene Systeme unterteilt.
Auch die Wahrscheinlichkeit, dass durch anwenderspezifische Module ein kritischer Fehler auftritt, wird dadurch stark verringert.

Electronic Power System (EPS)

Die Energieversorgung bzw. Energieeinheit des Satelliten hat hohe Ansprüche auf Ausfallsicherheit.
Da Oxomo äußerst flexibel sein soll, ist es wichtig, dass die Spannungsversorgung flexibel einsetzbar ist.
Geplant sind mehrere Kreise mit verschiedenen Spannungslevel, wobei manche Spannungslevel auch mehrfach ausgeführt sein können.
Die Energieversorgung soll zudem auch eine intelligente Lastenverteilung haben, welche manche Kreise, je nach Priorität, bevorzugt. Dadurch soll die Ausfallsicherheit der funktionswichtigen Komponenten erhöht werden.

Attitude Determination & Control System (ADCS)

Für die aktive Lageregelung gibt es mehrere Methoden, wobei die sogenannte Magnettorquer-Regelung auf häufigsten verwendet wird und auch für Oxomo geplant ist.
Die Methode ist ähnlich wie bei der passiven Lageregelung, nur dass anstatt der Magneten, Spulen verwendet werden.
Bei dieser Art der Lageregelung wird mittels einer Magnetspule ein magnetischer Dipol erzeugt.
Das Magnetfeld der Spule interagiert mit dem Magnetfeld der Erde, womit dann ein Drehmoment auf den Satelliten wirkt.
Die Intensität des Momentes lässt sich mit dem Strom, welcher durch die Spule fließt steuern.
Das bedeutet, das Magnetfeld der Spule ist veränderbar und man kann somit die Position des Satelliten aktiv beeinflussen.
Bei dieser Methode der Lagestabilisierung gibt es jedoch zwei Nachteile. Zum einen verringert sich der Wirkungsgrad mit größerem Abstand des Satelliten zur Erde.
Der Grund hierfür ist der, dass das Erdmagnetfeld mit steigender Höhe abnimmt. Auf dies wird später noch genauer eingegangen.
Ein weiterer Nachteil ist, dass das auf dem Satelliten wirkende Drehmoment relativ klein ist, weswegen eine Rotation eine gewisse Zeitdauer benötigt.
Ein Vorteil dieser Stabilisierungsmethode ist, dass keine fossilen Treibstoffe benötigt werden und man allein mit elektrischer Energie operieren kann.

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