Master Antriebssysteme Sat./Raumfahrt an der Hochschule München

1. Definition der Missionsziele
2. Vorläufige Abschätzung der Missionsbedarfe, Anforderungen und Zwänge
3. Identifikation alternativer Missionskonzepte
4. Identifikation alternativer Missionsarchitekturen
5. Identifikation der Systemtreiber
6. Charakterisierung der Missionsarchitektur
7. Identifikation der kritischen Anforderungen
8. Nutzen der Mission
9. Auswahl des Missionskonzepts

• Sichtbare Systeme arbeiten vom ultravioletten (0,3µm) bis zum roten Ende des
  sichtbaren Spektrums bei 0,75µm;
• Infrarote Systeme arbeiten in verschiedenen Bändern des infraroten Spektrums (1-
  100µm)
• Mikrowellen Radiometer: arbeiten im Radiofrequenzbereich bei Millimeter-
  Wellenlängen (20-200 GHz)
• Radarsysteme: sind aktive Systeme, die selbst den Bereich beleuchten bei
  Zentimeter bis Millimeter Wellenlängen;

• Das optische Instrument empfängt reflektierte Strahlung von der Erdoberfläche, wenn
  dieses von der Sonne angestrahlt wird;
• Die optischen Instrumente empfangen emittierte Strahlung von der Erdoberfläche,
  wenn die reflektierte Strahlung von der Sonne vernachlässigbar ist; das ist der Fall
  für den langen Infrarot-Wellenlängenbereich (8-14µm)
• Der mittlere Infrarot Spektralbereich (3-5µm); hier müssen Beiträge aus direkten und
  reflektierten Quellen berücksichtigt werden

1. Nach der Lage des Koordinatenursprungs
a) Heliozentrisch (Ursprung im Sonnenmittelpunkt)
b) Geozentrisch (Ursprung im Erdmittelpunkt)
c) Baryzentrisch (Ursprung im Schwerpunkt Planet-Sonne oder Planet-Mond)
d) Topozentrisch (Ursprung im Beobachtungsort)
2. Nach der Lage der x-y-Ebene
a) Ekliptikal (x-y-Ebene parallel zur Ekliptik)
b) Äquatorial (x-y-Ebene parallel zur Erdäquatorebene)
3. Nach der Art des Koordinatensystems
a) Rechtwinklige Koordinaten
b) Polarkoordinaten

(1) Erdbeobachtung (2) Wissenschaftliche Untersuchung μ-Gravity (3) Telekommunikation (4) Navigation (5) Exploration (6) Robotik (7) Weltraum Medizin

- Nutzlast = Payload
- Bus
= Service Module

(1) Die Nutzlast ist korrekt auszurichten
(2) Die Funktionsfähigkeit der Nutzlast sicherstellen
(3) Die Daten der Nutzlast müssen zum Boden kommuniziert werden
(4) Der gewünschte Orbit für die Mission muß stabil eingehalten werden
(5) Die Nutzlast muß auf der Platform gehalten werden, auf der sie befestigt ist
(6) Die Nutzlast muß zuverlässig funktionieren über die spezifizierte Dauer
(7) Eine Energiequelle muß zur Verfügung gestellt sein, um die obigen Funktionen
durchführen zu können

 Drall entsteht aus Momenten bezogen auf Massenschwerpunkt:
 Unterscheidung in extern und intern Momente (bezogen auf den Satelliten)
o externe Momente ändern den Gesamtdrehimpuls,
o interne Momente ändern nur die Verteilung des Impulses unter den beweglichen
Komponenten, der Gesamtdrehimpuls bleibt erhalten
 Externe Drehimpulserzeuger
o Triebwerke
o Stabähnliche Elektromagnete (magnetic torquer)
o Gravitationsgradient
o Aerodynamik (bis < 700 km)
o Solarer Strahlungsdruck
 Interne Drehimpulserzeuger
o Bewegung von Massen (Treibstoffe)
o Drallräder

Unbemannte Raumflugkörper:

 (1) Raumsonden

 (2) Satelliten 

(3) Höhenraketen

 Bemannte Raumflugkörper: 

(1) Raumfahrzeuge

 (2) Raumstationen 

(3) Weltraumlabore

LEO, GEO, MEO, SSO, LLO, Escape (incl. Moon, Mars, …)

Wenn die einfallende (absorbierte) Strahlung von einer anderen Wellenlänge ist als die reflektierte Strahlung, dann sind 𝛼  und 𝜀  unterschiedlich

Die Temperatur kann nur kontrolliert werden durch Variation von (𝛼/𝜀) da die anderen
Größen Konstanten sind. a und e sind aber keine unabhängigen Variablen sondern
sind in jedem gegebenen Wellenlängenbereich gleich (a = e, Kirchhoffsches
Gesetz).

 Geeignete Oberflächeneigenschaften
a/e - Werte

– Heat Pipes
übertragen Wärme in Form von
Verdampfungswärme, indem ein flüchtiges Arbeits- medium benutzt wird, welches durch Kapillar-wirkung in einem porösen Dochtmaterial zirkuliert wird

 Isolierungssysteme
Multi layer insulation (MLI) Folien zur Minimierung des Strahlungsaustausches

Phase Change Materials (PCMs)
Sie arbeiten, indem sie latente Wärme bei fest-flüssig Phasenübergängen absorbieren oder freigeben. Sie erhöhen die thermische Kapazität und minimieren z. B. hohe Temperaturabweichungen während der
Eklipsenphase oder anderen transienten Bedingungen. Das sind Wachse (Paraffin).