Schwingprüfungen der ersten slowenischen Satelliten Nemo HD und Trisat

In diesen Tagen wird viel über die Beförderung der ersten slowenischen Satelliten Nemo HD und Trisat ins All gesprochen. Mit Stolz können wir sagen, dass auch die Unternehmen Domel und VTN (Vibroakustična testiranja NELA) dazu beigetragen haben. Für beide Projekte haben wir in den letzten Jahren Schwingprüfungen am Shaker vorgenommen, für Trisat erfolgte die letzte Prüfung vor Kurzem, Ende April 2020. Das Hauptziel der Tests war die Prüfung der Trägerstruktur und der eingebauten Satellitenkomponenten während der Startprozedur der Trägerrakete Vega des Unternehmens Arianespace.

Die beiden Satelliten werden im Rahmen des Projekts der Europäischen Weltraumorganisation ESA ins All befördert, mit der 53 Mikro- und Nanosatelliten aus 13 Ländern im All ausgesetzt werden. Der Nemo HD gehört zu den Mikrosatelliten, von denen sieben im Rahmen dieses Projekts in die Umlaufbahn gebracht werden, wiegt 65 kg und wird auf einer Höhe von 515 km in die sonnensynchrone Umlaufbahn abgegeben. Der Trisat gehört zu den Nanosatelliten, wiegt knapp 4 kg (mit den Dimensionen 10 x 10 x 30 cm) und wird auf einer Höhe von etwa 530 km in die Umlaufbahn gebracht.

Der Mikrosatellit Nemo HD wird fünf Jahre in der Umlaufbahn bleiben. Er ist der Prototyp des Mikrosatelliten für interaktive Fernerkundung mit großer Präzision, der die Erfassung von multispektralen Bildern der Erdoberfläche und Videoaufnahmen in hoher Auflösung in Realzeit ermöglichen soll. Mit dem Satelliten können der Zustand von Vegetation, Gewässern und urbanen Siedlungen für Anwendungen in verschiedenen Bereichen, von Agrar- und Forstwirtschaft, Stadtplanung bis zu Ökologie und Energetik beobachtet werden. Der Zweck der Satelliten ist die technologische Demonstration. [1]

Der 4 kg schwere Nanosatellit Trisat wird voraussichtlich 6 Jahre um die Erde kreisen. Er soll in erster Linie zum Testen neuer Weltraumelektronik dienen. An Bord des Satelliten ist auch eine Miniatur-Hyperspektral- bzw. Multispektralkamera, die im kurzwelligen Infrarotbereich (SWIR) arbeitet und die täglich Aufnahmen von der Erdoberfläche machen wird. Mit diesen Aufnahmen können die Verschmutzung von Gewässern und die Feuchtigkeit der Vegetation verfolgt, Feuerherde bestimmt und Vulkanstaub in höheren Schichten der Erdatmosphäre für den Bedarf der Luftfahrtindustrie aufgezeichnet werden. [1]

Der Start und das Aussetzen erfolgen relativ schnell, die Trägerrakete erreicht 100 km an Höhe in 3 Minuten. Entsprechend angepasst sind auch die Testprozeduren. Arianespace hat genaue Schwingprofile für den SSMS (Small spacraft mission service) auf der Rakete VEGA vorgeschrieben. Die Prüfungen bestehen aus ziemlich kurzen Tests, die insgesamt weniger als 11 Minuten dauern. Die Anregung erfolgt in einem Frequenzbereich von 5 Hz bis 2000 Hz. Die höchste Beschleunigungsamplitude beträgt 2,5 G. Beim Pulstest haben die Sinusformen bei 13 Hz eine Amplitude von 10 G in einer Länge von 1 s. [2],[3] 

Slika 1:  Demonstracijska nosilna struktura satelita Nemo HD na drsni mizi tekom vibracijskega preskusa

Abb. 1:  Die Demonstrationsträgerstruktur des Satelliten Nemo HD auf dem Gleittisch während der Schwingprüfung

Slika 2:  Spekter naključnih vibracij (dolžina ~ 2 minuti)

Abb. 2:  Spektrum der Zufallsschwingungen (Länge ~ 2 Minuten)

Auf der Grundlage der durchgeführten Tests, der Analysen von Übertragungsfunktionen und der Verbesserungen der Trägerstrukturen kann erwartet werden, dass beide Satelliten den Raketenstart überstehen werden. Das Profil der eigentlichen Schwingprüfung ist nicht extrem anspruchsvoll bzw. weniger streng als bei den Tests, die wir bei der Entwicklung von Produkten für die Automobilindustrie (z. B. Motoren 484, Schrittmotoren 701, usw.) vornehmen. Das Wesentliche bei den Tests in diesem Fall ist die Prüfung der Struktur – von den Satelliten, die an der Vega befestigt werden, dürfen keine Teile abfallen, da dies Schäden an anderen Satelliten bzw. an der Rakete verursachen könnte, was sehr teuer werden kann. 

Slika 3:  Vibracijski preskus ATTM Skylabs modula na nosilni strukturi satelita Trisat

Abb. 3:  Schwingprüfung des ATTM Skylabs Moduls auf der Trägerstruktur des Satelliten Trisat

Slika 4:  Nanosatelit Trisat [3]

Abb. 4:  Nanosatellit Trisat [3]

Die beiden Satelliten werden die Erde in ungefähr 95 Minuten umkreisen und mit der Bodenstation kommunizieren. Trisat wird sich jeden Tag gegen 11 Uhr im Gebiet über Slowenien aufhalten.

Jure Pfajfar

Weitere Informationen über das Projekt, die Möglichkeiten und die Bedeutung des Projekts können Sie unter den unten angeführten Links nachlesen.