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Institut für Raumfahrtsysteme Flying Laptop
Orbitanalyse Kleinsatellitenprojekt
Kleinsatellitenentwurf II
M. Dittmar, M. Lachenmann, O. Zeile
Institut für Raumfahrtsysteme Flying Laptop
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