Raumfahrt an der Universität Stuttgart | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Raumfahrt an der Universität Stuttgart

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Schlüsselelemente („key elements“) sind, neben dem Satelliten-Bus, für den Erfolg einer Raumfahrtmission von entscheidender Bedeutung?

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• Kommunikationsarchitektur

• Nutzlast (und Satellitenbus) 

• Umlaufbahn und Ausrichtung 

• Operationen und Bodenstationen 

• Trägersystem und Orbit-Transfer 

• Benutzerschnittstelle

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Was sind typische Anforderungen, die sich aus den übergeordneten Missionszielen ableiten lassen?

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• Lebensdauer 

• (Messdaten-) Auflösung 

• Kosten 

• Leistung 

• Messdatenerfassung

• Reichweite / Abdeckung / Deckungsgrad 

• Zuverlässigkeit

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Welche typischen treibenden Faktoren ergeben sich für fast alle Raumfahrtmissionen (System Drivers)?

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• Umlaufbahn, Höhe, Lage und Ausrichtung (Abhängig vom Trägersystem und der verwendbaren Orbits) 

• Masse und Volumen (Abhängig vom Trägersystem) 

• Datenrate 

• Leistung / Stromversorgung 

• Anzahl Raumfahrtzeuge

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Welche zwei grundsätzlichen Architektur-Konzepte werden für die Kommunikation mit Satelliten verwendet?

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• Store & Forward Kommunikation → Downlink mit hohen Datenübertragungsraten in kurzen Kontaktzeiten 

• Relais-Satelliten Kommunikation über Satellit-Satellit-Verbindungen (Echtzeit)

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Warum wird eine Thermalkontrolle bei Satelliten benötigt? Welche typischen Komponenten gibt es?

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• Thermalkontrolle: 

- Um Temperaturgrenzen von Nutzlast und Komponenten einzuhalten 

- Um stabiles Temperaturniveau zu gewährleisten (minimale Gradienten) 

- Extreme Wärmelasten und Kältephasen zu bewältigen (zeitabhängige Hitzelasten) 


• Komponenten: 

- Temperatursensoren und Kontrollelektronik 

- Thermostats und Heizungen 

- Oberflächenbeschichtungen und Isolierungen 

- Thermalradiatoren 

- Wärmeleitpfade und Hitzerohre, Flüssigkeitskreisläufe, Mehrphasensysteme

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Welche Aufgaben hat das Subsystem „Struktur und Mechanismen“?

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• Mechanische Stabilisierung des Satellitenbusses und der Nutzlast 

• Kräfte und Vibrationen während des Start und Betriebs tragen 

• Start-Adapter bereitstellen 

• Mechanische Festigkeit und Steifigkeit bieten 

• Ausklappmechanismen für Solarpanele und Thermalradiatoren bereitstellen 

• Mechanismen für Aufsätze (z.B.: Sensoren) bereitstellen 

• Abschirmung des Raumfahrtzeugs von Partikeln und Sonnenstrahlung

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In welchen Frequenzbereichen erfolgt typischerweise die Kommunikation mit Satelliten?

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• Typischer Bereich: 1 − 15 GHZ

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Was versteht man unter Modulation eines Signals?

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• Wandlung und Codierung eines digitalen Signals auf die Trägerfrequenz

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Aus welchen Komponenten bestehen typischerweise Lageregelungssysteme?

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• Sensorik zur Lagebestimmung (z.B.: Sonnensensor, Sternensensor, Erdsensor, Magnetometer, Gyroskop, Beschleunigungsmesser) 

• Aktuatoren zur Lageänderung (z.B.: Triebwerke, magnetischer Drehmomentgeber, Drallstabilisation, Reaktionsrad, Gyroskop/Aktuator)

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Nennen Sie jeweils zwei Aufgaben des Antriebsystems und des Umwelt- und Lebenserhaltungssystems.

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• Antriebssystem: 

- Geschwindigkeitsänderungen des RFZ 

- Stellt Schub für Lage- und Bahnregelung zur Verfügung

- Entsättigung von Reaktionsrädern 

• Umwelt- und Lebenserhaltungssystem: 

- Atmosphärenkontrolle (Zusammensetzung, Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, …) 

- Wassermanagement (Versorgung, Aufbereitung, …) 

- Abfallmanagement (Sammlung, Aufbewahrung, Verarbeitung, …) 

- Bereitstellen von Verbrauchsgütern

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Warum sind die Ergebnisse der Phasen 0, A und B für den weiteren Projektverlauf von herausragender Bedeutung?

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• Projektkosten für die Phasen 0, A und B sehr gering (~ 2%) 

• Abschätzung Großteil der Kosten für gesamtes Projekt (~ 80%)

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Nennen Sie die typischen Subsysteme eines Satelliten!

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- Struktur und Mechanismen; SMS

- Bahn- und Lageregelung; AOCS

- Antriebssystem; PS

- Kommunikationssystem; CS

- Befehl- und Datenverarbeitungssystem; C&DH

- Energieversorgung; EPS

- Thermalkontrolle; TCS

- Nutzlast;

- Umweltkontrolle und Lebenserhaltung; ECLSS

- Außenbordeinsatz System

- Wiedereintritt System

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Q:

Welche Schlüsselelemente („key elements“) sind, neben dem Satelliten-Bus, für den Erfolg einer Raumfahrtmission von entscheidender Bedeutung?

A:

• Kommunikationsarchitektur

• Nutzlast (und Satellitenbus) 

• Umlaufbahn und Ausrichtung 

• Operationen und Bodenstationen 

• Trägersystem und Orbit-Transfer 

• Benutzerschnittstelle

Q:

Was sind typische Anforderungen, die sich aus den übergeordneten Missionszielen ableiten lassen?

A:

• Lebensdauer 

• (Messdaten-) Auflösung 

• Kosten 

• Leistung 

• Messdatenerfassung

• Reichweite / Abdeckung / Deckungsgrad 

• Zuverlässigkeit

Q:

Welche typischen treibenden Faktoren ergeben sich für fast alle Raumfahrtmissionen (System Drivers)?

A:

• Umlaufbahn, Höhe, Lage und Ausrichtung (Abhängig vom Trägersystem und der verwendbaren Orbits) 

• Masse und Volumen (Abhängig vom Trägersystem) 

• Datenrate 

• Leistung / Stromversorgung 

• Anzahl Raumfahrtzeuge

Q:

Welche zwei grundsätzlichen Architektur-Konzepte werden für die Kommunikation mit Satelliten verwendet?

A:

• Store & Forward Kommunikation → Downlink mit hohen Datenübertragungsraten in kurzen Kontaktzeiten 

• Relais-Satelliten Kommunikation über Satellit-Satellit-Verbindungen (Echtzeit)

Q:

Warum wird eine Thermalkontrolle bei Satelliten benötigt? Welche typischen Komponenten gibt es?

A:

• Thermalkontrolle: 

- Um Temperaturgrenzen von Nutzlast und Komponenten einzuhalten 

- Um stabiles Temperaturniveau zu gewährleisten (minimale Gradienten) 

- Extreme Wärmelasten und Kältephasen zu bewältigen (zeitabhängige Hitzelasten) 


• Komponenten: 

- Temperatursensoren und Kontrollelektronik 

- Thermostats und Heizungen 

- Oberflächenbeschichtungen und Isolierungen 

- Thermalradiatoren 

- Wärmeleitpfade und Hitzerohre, Flüssigkeitskreisläufe, Mehrphasensysteme

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Q:

Welche Aufgaben hat das Subsystem „Struktur und Mechanismen“?

A:

• Mechanische Stabilisierung des Satellitenbusses und der Nutzlast 

• Kräfte und Vibrationen während des Start und Betriebs tragen 

• Start-Adapter bereitstellen 

• Mechanische Festigkeit und Steifigkeit bieten 

• Ausklappmechanismen für Solarpanele und Thermalradiatoren bereitstellen 

• Mechanismen für Aufsätze (z.B.: Sensoren) bereitstellen 

• Abschirmung des Raumfahrtzeugs von Partikeln und Sonnenstrahlung

Q:

In welchen Frequenzbereichen erfolgt typischerweise die Kommunikation mit Satelliten?

A:

• Typischer Bereich: 1 − 15 GHZ

Q:

Was versteht man unter Modulation eines Signals?

A:

• Wandlung und Codierung eines digitalen Signals auf die Trägerfrequenz

Q:

Aus welchen Komponenten bestehen typischerweise Lageregelungssysteme?

A:

• Sensorik zur Lagebestimmung (z.B.: Sonnensensor, Sternensensor, Erdsensor, Magnetometer, Gyroskop, Beschleunigungsmesser) 

• Aktuatoren zur Lageänderung (z.B.: Triebwerke, magnetischer Drehmomentgeber, Drallstabilisation, Reaktionsrad, Gyroskop/Aktuator)

Q:

Nennen Sie jeweils zwei Aufgaben des Antriebsystems und des Umwelt- und Lebenserhaltungssystems.

A:

• Antriebssystem: 

- Geschwindigkeitsänderungen des RFZ 

- Stellt Schub für Lage- und Bahnregelung zur Verfügung

- Entsättigung von Reaktionsrädern 

• Umwelt- und Lebenserhaltungssystem: 

- Atmosphärenkontrolle (Zusammensetzung, Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, …) 

- Wassermanagement (Versorgung, Aufbereitung, …) 

- Abfallmanagement (Sammlung, Aufbewahrung, Verarbeitung, …) 

- Bereitstellen von Verbrauchsgütern

Q:

Warum sind die Ergebnisse der Phasen 0, A und B für den weiteren Projektverlauf von herausragender Bedeutung?

A:

• Projektkosten für die Phasen 0, A und B sehr gering (~ 2%) 

• Abschätzung Großteil der Kosten für gesamtes Projekt (~ 80%)

Q:

Nennen Sie die typischen Subsysteme eines Satelliten!

A:

- Struktur und Mechanismen; SMS

- Bahn- und Lageregelung; AOCS

- Antriebssystem; PS

- Kommunikationssystem; CS

- Befehl- und Datenverarbeitungssystem; C&DH

- Energieversorgung; EPS

- Thermalkontrolle; TCS

- Nutzlast;

- Umweltkontrolle und Lebenserhaltung; ECLSS

- Außenbordeinsatz System

- Wiedereintritt System

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