Satellitentechnik

TU Berlin: SS94 Prof. Renner

Das Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der TU Berlin hat bisher mehrere kleine Satelliten konstruiert und betrieben. Der Kurs "Satellitentechnik" gibt einen ersten Überblick, was hierfür notwendig ist.

  • Bahnmechanik(519.1KB)
    • Ellipsengleichungen
      • Perigäum
      • Apogäum
      • Große Halbachse
      • Exzentrizität
      • Wahre Anomalie
      • Umlaufzeit
    • Binetsche Gleichung
    • Hillsche Gleichungen
    • Radiales Manöver
    • 2 tangentiale Manöver
    • Bahnbeschreibung
      • γ Frühlingspunkt
      • i Inklination
      • Ω Länge des aufsteigenden Knotens
      • ω Winkelabstand des Pärigäums
      • φ Wahre Anomalie
      • a Halbachse
      • ε Exzentrizität
    • Bahnstörungen
      • Abplattung der Erde (Ω, ω)
      • Triaxialität (a)
      • Gravitation (i)
      • Sonnendruck (ε)
      • Restatmosphäre (a)
  • Entfernungen(126.2KB)
    • Erdradius: 6378 km
    • Troposphäre= wetterwirksame Schicht: 0-12 km
    • Stratosphäre: 12-50 m
    • Mesosphäre: 50-85 km
    • Ionosphäre: 85-400 km
    • Nahbereich: 500 km
    • TUB-SAT A: 780 km
    • TUB-SAT B: 1200 km
    • van Allen-Gürtel (Protonen): 4000 km
    • van Allen-Gürtel (Elektronen): 10.000-18.000 km
    • Geostationäre Umlaufbahn: 36.000 km
    • ca. Ende des Magnetmantels: 50.000 km
    • Mond ~ 60 Erdradien: 380.000 km
    • Sonne ~ 8.3 Lichtminuten: 149.600.000 km
  • Energieversorgung(441.1KB)
    • Solarzellen
      • Aufbau einer Solarzelle
      • Diodenkennlinie
      • Solarzellenkennlinie
    • Batterien
      • NiCd
      • NiH2
      • Blei
      5% des Tages kein Strom (72 Minuten im Geo). Deshalb 8% mehr Strom im Rest des Tages.
  • Funk(244.3KB)
    • Frequenzen
      • 30 MHz, 10 m: CB-Funk, Kurzwelle
      • 150 MHz, 2 m: UKW, Telemetrie (137,148), VHF
      • 450 MHz, 70 cm: UHF
      • 1,5 GHz, 20cm: L, GPS
      • 2,5 GHz, 10-15 cm: S
      • 4/6 GHz: C, 4 runter, 6 rauf
      • 11/14 GHz: KV, Fernsehen
      • 20-30 GHz: Ka
    • Durchlässigkeit der Athmosphäre
    • Empfangsleistung
    • Signal-Rauschverhältnis
    • Modulationsverfahren
      • Frequenz: FSK (Frequency Shift key): analog: Optimum aus Bandbreite und Datensicherheit
      • Amplitude: CK (Carnier Key): historisch
      • Phase: PSK (Phased Shift key): hohe Übertragungssicherheit
    • Sendekette
      • Nachrichtensender
      • Computer
      • Pulsecode
      • Modulator
      • Frequenzumsetzer
      • Leistungsverstärker
      • Antenne
  • Thermalkontrolle(255.3KB)
    • Thermisches Gleichgewicht
    • absorbierte Strahlungsleistung
    • emittierte Strahlungsleistung
    • Wärmeaufnahme
      • Solar
      • Albedo
      • Eigenstrahlung
      • Dispersion
    • Wärmeabgabe
      • Weltraum
    • Wärmeübertragung
      • Konvektion
      • Wärmeleitung
      • Wärmestrahlung
    • Temperaturregelung
      • passiv: Coating (polieren, aufrauhen,...), Isolierung, Thermale Schilder, Wärmeleitende Materialien, Oberflächengestaltung, Bimetellschuppen
      • semipassiv: Phasenumwandlung, Heatpipes
      • aktiv: Heizelemente, Louvers, Blenden, Kühlkreisläufe
    • Temperaturbereiche
      • Hydrazin: 9-40 °C
      • ZweiStoff: 0-40 °C
      • Batterie: -5 - 15 °C
      • Sonnensensor: -20 - 70 °C
      • Drallrad: 0 - 45 °C
      • Antenne: -170 °C - +90 °C
      • Erdsensor: -15 °C - 40 °C
      • Receiver -15 °C - 40 °C
  • Antriebe(20.5MB)
    • Aufgabenbereich der Satellitenantriebssysteme
    • Grundlagen
    • Systematik und Bewertungsgrundlagen der Antriebssysteme
      • Einteilung der Antriebssystem
      • Triebwerks-spezifischer Impuls
      • System-spezifischer Impuls
    • Beschreibung der wichtigsten Antriebssysteme
    • Kriterien zur Auswahl von Antriebssysteme
  • Zuverlässigkeit(187.7KB)
    • Ausfallrate
    • Erfolgswahrscheinlichkeit
    • Gesamtzuverlässigkeit
    • Ausfallwahrscheinlichkeit
    • Gesamtunzuverlässigkeit
    • kalte Redundanz
  • Prüfungsstoff(802.6KB)

Übungen

Aufgabe Lösung
28.04.94 Koordinatenwechsel, Bahnänderung(172.5KB) 01(1005.4KB) 01a(476.7KB)
05.05.94 Bahnmechanik, Berechnung der Budenspur aus Bahnparametern(154.8KB) 02(654.4KB) 02a(993.3KB)
26.05.94 Bahnänderung(182.1KB) 03(1.8MB) 03a(1.3MB)
xx.06.94 Thermalhaushalt, Knotenmodell, Temperaturverläufe(194.4KB) 04(1.5MB) 04a(1.4MB)
14.07.94 Lageregelung, Drallrad, Dämpfung, Runge Kutta, Eulersche DGL, Masseträgheitsmoment(222.5KB) 05(985.9KB) 05a(1.6MB)

Literatur

 






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