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Institut für Raumfahrtsysteme Flying Laptop

Orbitanalyse Kleinsatellitenprojekt

Kleinsatellitenentwurf II

M. Dittmar, M. Lachenmann, O. Zeile

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Gliederung

2

• Orbit Grundlagen

• Orbitanalyse, wozu?

• Los geht‘s

Voraussetzung: Teilnahme an Kleinsatellitenentwurf I und den stattgefundenen STK Vorlesungen

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Orbit Grundlagen

Forma = große Halbachse (km)e = Exzentrizität (der elliptischen Bahn)

Perigäum 0°

Apogäum 180°

Große Halbachse (km)

Wahre AnomalieExzentrizität (0.0 to 1.0)

90°120°

a

150°

e=0.8 vrs e=0.0

Position ( = Wahre Anomalie (Der Winkel zwischen dem Periapsis (Erde = Perigäum) und dem Satelliten in der Orbitebene zu einem bestimmten Zeitpunkt)

Brown University

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Orbit Grundlagen

Frühlingspunkt

Perigäums-richtung

Ωω

Austeigender Knoten

Lage im Raum

i = Inklination (Winkel zwischen der Orbitebene und der Äquatorialebene)

Ω = Rektazension des Aufsteigenden Knoten /Argument des Aufsteigenden Knotens (Winkel zwischen dem Frühlingspunkt und der Position der Süd-Nord-Durchquerung der Äquatorebene)

= Argument der Periapsis (Perigäum) (Winkel zwischen dem aufsteigenden Knoten und der Periapsis (Perigäum) )

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Orbit Grundlagen

– Sonnensynchroner Orbit

– Hochelliptische Orbits• Molniya• Tundra

– Äquatorialer Orbit

– Polarer Orbit

‘LEO’ < ~1,000km (Satellite Telephones, ISS)

‘MEO’ = ~1,000km to 36,000km (GPS)

‘GEO’ = 36,000km (CommSats, HDTV) ‘Deep Space’ > ~GEO

Lage

Orbitdefinitionen

Höhe

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Orbit Grundlagen

•Sonnensynchroner OrbitEffekt der Apsidenliniendrehung → Bahnform bleibt erhalten

→ Apsidenlinie unterliegt stetiger Drehung (~1°/d)→ 700 – 1000 km Höhe

• Benötigt eine leicht retrograde Orbitausrichtung.• Ermöglicht die Beobachtung des gleichen Bodenspur unter den täglich selben

Belichtungsbedingungen. • Nummer der vollständigen Umläufe ist ganzzahlig (meist 15)• Einsatz für Erkundungs- / Beobachtungsmissionen • Max. Sichtbarkeit beträgt 15 min.

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Orbit Grundlagen

• Molnyia (12h)

•Tundra Orbits (24h)

‘Long loitering’, sehr hohes Apogäum Früher u.a. von UdSSR & USA für Frühwarnungssysteme benutzt

Ganztägige Abdeckung benötigt 3 Satelliten

Höheres Apogäum als Molniya-Orbits Geeignet um Gebiete über einem best. Breitengrad zu beobachten

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Orbitanalyse, wozu?

• Thermalanalyse

• Zielkontakt

• Bodenstationskontakt

• Powerbudget

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Orbitanalyse, wozu?

• Zielkontaktzeitanalyse– Wahl der Pointing Modes– Qualität / Häufigkeit der Aufnahmen– Analyse des Data Handling (Datenraten, Speicherplatzbedarf)

• Bodenstationskontaktzeit– Linkbudget in Korrelation zu zur transferierenden Datenmenge

• Powerbudget– Powerverbrauch in Korrelation zu Powerversorgung

(Orbit ↔ Solarfläche ↔ Batterie)

• Thermalanalyse– Wärmeeinstrahlung

Radiatorfläche

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Und los!

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• IRS– Latitude: 48°40‘25“– Longitude: 9°00‘30“– Altitude: 467 m– Height Above Ground: 15 m– Constraints – Basic – Elevation Angle Min: 7 deg