Ein Cubesat hat einen De-Orbiting-Tether bereitgestellt und verliert jetzt 24 Mal schneller an Höhe als zuvor
Ein Unternehmen namens Tethers Unlimited hat seinen De-Orbiting-Tether in einem erfolgreichen Test auf der Nähe-1 Satellit. Der Satellit ist einer von vier, die das Gerät tragen, das sogenannte Terminator Tape. Anstatt jahrelang oder jahrzehntelang im Weltraum zu bleiben und das wachsende Problem des Weltraummülls zu verstärken, verwendet Prox-1 sein Terminator Tape, um seine Umlaufbahn langsam abzusenken.
Die Terminatorband ist eine kostengünstige Lösung für das Problem, inaktive Satelliten aus der Umlaufbahn zu entfernen. Die Raumfahrtindustrie boomt derzeit, und das trägt zum wachsenden Problem des Weltraummülls bei. Es werden neue Richtlinien entwickelt, um mit dem Problem umzugehen, und schließlich wird es Einschränkungen für die Lebensdauer eines Satelliten geben.
Als Reaktion auf diese Maßnahmen entwickelt Tethers Unlimited seine De-Orbiting-Technologie.
„Die schnelle Entfernung toter Satelliten auf diese Weise wird dazu beitragen, das wachsende Problem des Weltraummülls zu bekämpfen.“
DR. ROB HOYT, CEO, TETTHERS UNLIMITED
Das Terminator Tape ist ein kompaktes, leichtes Modul – weniger als 1 Kilogramm –, das an CubeSats, NanoSats und Small MicroSats befestigt werden kann. Es hat eine kleine Grundfläche und sein Betrieb stellt laut Tethers Unlimited kein Risiko für den Betrieb des Satelliten dar.
Das NanoSat Terminator Tape (l) und das CubeSat Terminator Tape (r.) Bildnachweis: Tethers Unlimited.
Das Tape kann per Befehl oder per Timer eingesetzt werden und besteht aus einem langen, leitfähigen Tape mit zwei optionalen Solarzellen. Wenn es eingesetzt wird, 'erzeugt es einen neutralen Partikelwiderstand und einen passiven elektromagnetischen Widerstand, um den Deorbit zu beschleunigen', so die Website von Tethers Unlimited.
„Dieser erfolgreiche Test beweist, dass diese leichte und kostengünstige Technologie ein wirksames Mittel für Satellitenprogramme ist, um die Anforderungen zur Minderung von Orbitaltrümmern zu erfüllen.“
Dr. Rob Hoyt, CEO, Tethers Unlimited
Während des Prox-1-Tests wurde ein unabhängiger Timer verwendet und Anfang September 2019 ein 70 Meter (230 Fuß) langes Band eingesetzt. Nach Angaben des US Space Surveillance Network begann Prox-1 sofort damit, seine Umlaufbahn 24x schneller abzusenken als Satelliten ohne Terminator-Tape.
„Drei Monate nach dem Start wies unsere Zeitgebereinheit wie geplant den Einsatz des Terminator Tapes an, und wir können aus den Beobachtungen des US Space Surveillance Network erkennen, dass der Satellit sofort mehr als vierundzwanzigmal schneller aus der Umlaufbahn ging“, sagte Dr. Rob Hoyt, CEO von TUI, in einem Pressemitteilung . „Also, anstatt Hunderte von Jahren im Orbit zu bleiben. Die schnelle Entfernung toter Satelliten auf diese Weise wird dazu beitragen, das wachsende Problem des Weltraummülls zu bekämpfen. Dieser erfolgreiche Test beweist, dass diese leichte und kostengünstige Technologie ein wirksames Mittel für Satellitenprogramme ist, um die Anforderungen zur Eindämmung von Trümmern im Orbit zu erfüllen.“
Leistungskurve von Terminator Tape für 1U Cubesats in Orbits bis 1200 km und für 3U Cubesats bis 950 km. Bild mit freundlicher Genehmigung von Tethers Unlimited, Inc. (2014).
Wenn das Terminator Tape eingesetzt wird, zieht es die Schwerkraft der Erde fest und richtet es vertikal aus. Das Band funktioniert dann, indem es mit dem Magnetfeld der Erde und der Ionosphäre interagiert. Während es sich mit hoher Geschwindigkeit durch die magnetischen Feldlinien der Erde bewegt, wird im Band ein Strom induziert. Es wandelt im Wesentlichen die Umlaufenergie der Satelliten in elektrische Energie um. Das Band wirkt wie ein Leiter und sein elektrischer Strom interagiert mit dem Magnetfeld, um einen Widerstand zu erzeugen.
Wenn sich ein Satellit in die Atmosphäre absenkt, erzeugt das Band einen weiteren Widerstand, und der Satellit wird schließlich verbrennen.
Die Funktion des Terminator Tapes ist abhängig von Lorentzkraft Interaktionen. Es funktioniert besonders gut im Low Earth Orbit (LEO), wo es eine nützliche Elektronendichte gibt. Das Terminator Tape wurde entwickelt, um die Umlaufbahn eines Satelliten abzusenken, aber je nach Ausrichtung können solche leitfähigen Bänder auch verwendet werden, um eine Umlaufbahn anzuheben.
Der Aktuator, der das Band auslöst, besteht aus a Formgedächtnislegierung (SMA). Diese Legierungen haben eine ganz besondere Eigenschaft. Wenn sie kalt sind, können sie sich verformen, aber wenn sie erhitzt werden, kehren sie in ihre ursprüngliche Form zurück. Zur Aktivierung benötigt der SMA-Aktor eine sehr geringe, aber konstante Stromquelle. Das Terminator Tape benötigt keinen Strom vom Satelliten; sie können mit ihren eigenen winzigen Solarzellen montiert werden. Das bedeutet, dass sie an stillgelegten Satelliten angebracht werden können, um sie aus der Umlaufbahn zu nehmen.
Diese Arten von Bändern können auch umgekehrt werden. Ein Netzteil kann den Strom in die entgegengesetzte Richtung treiben, wodurch die Umlaufbahn eines Satelliten angehoben werden kann. Eine mögliche Verwendung dieser Art von Geräten ist auf der Internationalen Raumstation. Es muss regelmäßig Triebwerke abfeuern, um seine Umlaufbahn aufrechtzuerhalten, und der Treibstoff für diese Triebwerke muss von der Erde geliefert werden. Mit dem richtigen Halteseil kann der Treibstoffbedarf des Triebwerks reduziert oder eliminiert werden.
Aber im Moment wird das Terminator Tape auf kleinen Satelliten wie der Prox-1-Mission getestet. Und es sind weitere Tests geplant.
Tethers Unlimited gibt an, eine Testmission mit Millennium Space Systems, TriSept und RocketLab zu entwickeln. Sie erstellen ein Low-Earth-Flugexperiment mit strengen wissenschaftlichen Kontrollen, um die Leistung zweier identischer Satelliten zu messen und zu vergleichen: einen mit Terminatorband und einen ohne.
Diese Mission heißt DragRacer und ist ein 25 kg schwerer Satellit, der sich in zwei identische Pakete aufteilen wird, wenn er seine 400 Kilometer lange kreisförmige sonnensynchrone Umlaufbahn erreicht. Einer wird ein Terminator-Tape bereitstellen und einer nicht. Einer der Satelliten wird etwa 8 Monate oder ein Jahr im Orbit bleiben, während der mit dem Band voraussichtlich innerhalb von zwei bis vier Wochen in die Erdatmosphäre zurückfliegen wird.
Mehr:
- Pressemitteilung: Den Weltraummüll rausbringen: Tethers Unlimited gibt den erfolgreichen Betrieb eines Geräts zur Entfernung von Weltraummüll bekannt
- Unbegrenzte Haltegurte: Terminatorband
- Universum heute: Eine neue Art von Antriebssystem, das kein Treibmittel benötigt. Es wandelt Strom in Schub um und umgekehrt.
