Simulation des Abbrandes beim atmosphärischen Wiedereintritt

Simulieren Sie den Abbrand während des atmosphärischen Wiedereintritts eines der größten Objekte an Bord eines typischen Satelliten mithilfe eines Plasmawindkanals. Bildnachweis: ESA / DLR

Simulieren Sie den Abbrand während des atmosphärischen Wiedereintritts eines der größten Objekte an Bord eines typischen Satelliten mithilfe eines Plasmawindkanals.

Die Hauptaufgabe dieses Solar Array Drive Mechanism (SADM) besteht darin, die Solarflügel eines Satelliten auf die Sonne gerichtet zu halten und gleichzeitig den Missionsbetrieb aufrechtzuerhalten.

Seine sperrige Natur stellt jedoch ein Problem im Hinblick auf die Richtlinien für Weltraummüll dar. Bei einem unkontrollierten Wiedereintritt eines Raumfahrzeugs muss der Betreiber des Raumfahrzeugs nachweisen, dass das von seinem Satelliten ausgehende Unfallrisiko am Boden weniger als 1 von 10.000 beträgt.

So startete der SADM-Hersteller Kongsberg Defence & Aerospace (KDA) im vergangenen Jahr mit Unterstützung der ESA, der Hyperschall Technology Göttingen GmbH (HTG) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Untersuchung, um die „Unzulässigkeit“ eines seiner Satellitenprodukte nachzuweisen.

Sie begannen mit der Modellierung eines solchen Wiedereintritts mit der speziellen SCARAB-Software (Spacecraft Atmospheric Reentry and Aerothermal Break-up) der ESA und vergleichbaren Ressourcen.

Anschließend wurde ihr Softwaremodell mit der beobachteten Realität verglichen, indem ein reales SADM-Modell im LK3-Plasmawindkanal des DLR in Köln geschmolzen wurde. Durch Lichtbogen erhitztes Gas in der Prüfkammer erreicht Geschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Sekunde und reproduziert Wiedereintrittsbedingungen.

Nach Auswertung der Ergebnisse erstellte HTG ein SADM-Modell mit dem Softwaretool Debris Risk Assessment and Mitigation Analysis (DRAMA) der ESA, das in Zukunft auch anderen DRAMA-Anwendern zur Verfügung stehen wird.

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Im Rahmen eines größeren Projekts namens CleanSat entwickelt die ESA Technologien und Techniken, um sicherzustellen, dass zukünftige Satelliten mit niedriger Umlaufbahn nach dem Konzept von „D4D“ – Design for Demise – konstruiert werden.