DiskSat

DiskSat ist ein plattenförmiges Raumfahrzeug, das mehr Leistung und Fläche für Instrumente bieten und der NASA mehr Möglichkeiten zur Erweiterung der Missionsziele für kleine Raumfahrzeuge eröffnen könnte. Mit finanzieller Unterstützung der NASA entwickelten die Konstrukteure kleiner Raumfahrzeuge bei The Aerospace Corporation in El Segundo, Kalifornien, die DiskSat-Technologiedemonstration, um eine Alternative zu den Standard-CubeSats zu schaffen, die die Vorteile der Plattform beibehält und gleichzeitig wichtige Einschränkungen überwindet.

CubeSats sind aufgrund ihrer standardisierten Form, ihres Volumens und ihres Designs bei Organisationen beliebt, die an der Entwicklung und dem Flug kostengünstiger und startfreundlicher kleiner Raumfahrzeuge interessiert sind. Da CubeSats in einer Standardbox, der sogenannten Containerisierung, ins All befördert werden, eignen sich die vereinfachten Schnittstellen zwischen dem CubeSat und der Trägerrakete gut für kostengünstige Mitfluggelegenheiten mit häufigen und flexiblen Startmöglichkeiten.

DiskSats are high-power and high-aperture alternatives to CubeSats. DiskSats are launched in tight stacks but are deployed individually to ensure no recontact between satellites.

NASA is funding designers of small spacecraft at The Aerospace Corporation in El Segundo, California, to develop a technology demonstration of an evolutionary alternative to the CubeSat standard that maintains the benefits of that platform while overcoming key limitations. DiskSat is a plate-shaped satellite 40 inches in diameter and an inch thick that could offer more power and surface area for instruments, providing more opportunities for NASA to expand upon target mission objectives for small spacecraft. This first DiskSat demonstration mission launched at 12:03 a.m. EST on Thursday, Dec. 18, aboard a Rocket Lab Electron rocket from the company’s Launch Complex 2 on Wallops Island, Virginia.

Aus kommerziellen Interessen heraus werden viele CubeSat-Subsysteme, wie beispielsweise Kommunikations- und Navigationskomponenten, in Massenproduktion hergestellt und sind als Standardlösungen leicht erhältlich. Das kompakte, kastenartige Design von CubeSats kann jedoch Einschränkungen mit sich bringen. Ihre geringe Größe begrenzt die verfügbare Oberfläche, schränkt die Stromerzeugungskapazität ein und reduziert den Platz für große Antennen oder wissenschaftliche Instrumente, die dem Weltraum ausgesetzt sein müssen. Diese physikalischen Einschränkungen können die Fähigkeit von CubeSats beeinträchtigen, bestimmte Missionsziele zu erfüllen, die eine höhere Leistung oder größere wissenschaftliche Instrumente erfordern.

Die DiskSat-Plattform behält die Containerisierung von CubeSats (unter Verwendung eines Standard-Startcontainers) bei, verwendet jedoch eine völlig neue Form: eine flache Scheibe. Für die erste Demonstrationsmission haben die DiskSats einen Durchmesser von 40 Zoll (ein Meter) und eine Dicke von einem Zoll (zweieinhalb Zentimeter). DiskSats verwenden Standard-CubeSat-Subsysteme und nutzen Produkte der CubeSat-Industrie. Für den Start können viele DiskSats gestapelt werden, damit sie in die Verkleidung einer Trägerrakete passen, um eine Gruppe von Satelliten schnell in die Umlaufbahn zu bringen.

DiskSats, gestapelt in einer kleinen Trägerraketenverkleidung Quelle: NASA / The Aerospace Corporation

Wie CubeSats ist auch das DiskSat-Design anpassungsfähig. Die Abmessungen des Raumfahrzeugs können ohne Änderung des Entfaltungssystems an die Abmessungen einer Trägerrakete angepasst werden. Obwohl einige übergroße Komponenten über die Scheibenoberfläche hinausragen dürfen, sind bei den meisten DiskSat-Konstruktionen die Elektronik und andere Subsysteme, aus denen ein typisches kleines Raumfahrzeug besteht, im Innenraum des Raumfahrzeugs angeordnet. Dies ähnelt einem CubeSat, aber aufgrund des größeren Volumens der DiskSat-Plattform steht mehr Nutzlastvolumen zur Verfügung, und durch die flache Anordnung sind die internen Komponenten leichter zugänglich, was den Bau- und Testprozess vereinfacht.

Aufgrund ihrer großen Oberfläche bieten DiskSats eine hohe Leistung und eine große Apertur, was mit CubeSats nicht möglich ist. Darüber hinaus behalten DiskSats die Vorteile des CubeSat-Designs bei, wie z. B. eine standardisierte Startschnittstelle, niedrige Startkosten und ein einfaches mechanisches Design.

Missionsanwendungen für DiskSats

Es gibt mehrere Missionsanwendungen, die sich gut für das DiskSat-Konzept eignen. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit kleiner Raumfahrzeug-Subsysteme rücken Konstellationen kleiner Raumfahrzeuge in den Mittelpunkt vieler wissenschaftlicher Untersuchungen und Technologiedemonstrationen. Beispielsweise sind Satellitenkonstellationen mit hoher Leistung, großer Apertur und geringer Masse ideal für Missionen, die Kommunikation und Radar erfordern. Die große Oberfläche von DiskSat ist vorteilhaft für Missionen, die mit Signalübertragung zu tun haben, beispielsweise solche, die mehrere Radiofrequenzen oder Antennen mit hoher Verstärkung erfordern.

Durch Hinzufügen eines elektrischen Antriebs zur DiskSat-Plattform sind präzise Bahnmanöver möglich. Missionen, die einen kontinuierlichen Schub für die präzise Aufrechterhaltung der Umlaufbahn, das Anheben oder Absenken der Umlaufbahn, das Verlassen der Umlaufbahn am Ende der Mission und/oder die Fähigkeit erfordern, sich selbst von der Erdumlaufbahn in die Mondumlaufbahn zu befördern, sind allesamt gute Kandidaten für DiskSat-Missionen.

Da das DiskSat-Raumfahrzeug kontinuierlich mit einer Seite zur Erde fliegen kann, hat es einen sehr geringen Luftwiderstand und eignet sich daher für Missionen in geringer Höhe von weniger als 300 Kilometern, wie sie beispielsweise für eine präzise Erdbeobachtung erforderlich sind.

Weitere Informationen:

• What is a DiskSat? (NASA)