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Aufbau eines Satelliten

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Wenn man den Aufbau eines Satelliten betrachtet, dann wird man unweigerlich feststellen, dass es 5 Einheiten gibt, die jeder Satellit als Bestandteil aufweist. Diese Einheiten, man spricht dabei von Subsystems, ermöglichen eine Mission auf einer Umlaufbahn um die Erde zu starten und diese auch meist erfolgreich abzuschließen.

Selbstverständlich umfasst dieser kurze Artikel bei weiten nicht die komplexe Bauweise eines Satelliten, sondern soll vielmehr in kurzen und verständlichen Worten eine Idee über die essenziellen Bestandteile aufzeigen.

EPS (Electronic Power Subsystem)

Das EPS (deutsch: Stromversorgungs-Einheit) ist verantwortlich, den Satelliten zu jeder Zeit mit nötiger Energie in Form von Strom und Spannung zu beliefern. Dies wird durch die Solar-Segel, welche mit Solarzellen und der Sonne elektrische Energie erzeugen und den mitgeführten Batterien, sowie der dazugehörigen Steuer-Einheit gewährleistet.

Im Normalfall wird die benötigte elektrische Energie aus den Solar-Segeln gewonnen, da der Satellit die meiste Zeit die Sonne sieht (Sunlight). Wenn aber der Fall einer Eklipse eintritt, muss die gesamte Versorgung von den Batterien übernommen werden. Um diese für eine lange Zeit in einem guten und leistungsfähigen Zustand zu halten, werden sie in regelmäßigen Abständen und zu bestimmten Ereignissen mit einer Steuereinheit gepflegt. Diese Steuereinheit stellt auch die sensiblen Ansprüche an die Strom- und Spannungsversorgung der einzelnen Verbraucher eines Satelliten sicher.

AOCS (Attitude and Orbit Control Subsystem)

Das AOCS (deutsch: Position und Orbit Kontroll-Einheit) ermittelt die Position des Satelliten und steuert den Satelliten in die gewünschte Position während der gesamten Mission, angefangen bei der Separation vom Launch-Vehikel bis zum Ende der operationalen Lebensdauer des Satelliten. Diese Einheit besteht aus Mikroprozessorbasierenden elektronischen Kontrollelementen, Sonne- und Erdsensoren, Momentum Wheels (MVs), Reaction Wheels (RVs), Magnetic Torquers, Thrusters und Solar-Segel. Um den Satelliten in der Position zu ändern oder zu stabilisieren werden die Wheels benutzt. Dies geschieht zum Beispiel bei Observations-Satelliten, welche zu einem neuen Target (Ziel) um eine der 3 Achsen bewegt werden.

Um den Orbit eines Satelliten zu ändern, werden die Thruster (Düsen) oder wenn vorhanden der Main-Engine (Haupt-Triebwerk) verwendet. Für die Vorbereitung, Ausführung und Korrektur solcher Manöver, ist das AOCS die Einheit welche als Navigations-Steuer-System sowohl für den Satelliten als auch für die Bodenkontrolle, welche die Daten in Form von Telemetry erhält, von herausragendem Gewicht.

OBDH (On Board Data Handling)

Die Arbeitsweise der OBDH ist sehr komplex und umfangreich, deswegen sind hier nur die Aufgabenbereiche in einfachen Worten kurz angeschnitten.

Das OBDH-Subsystem kann man als Steuereinheit eines Satelliten und der einzelnen Einheiten (Sub-Systems) und Instrumente (Payload) ansehen. Es ist eine Art Hauptcomputer, durch welchen alle Prozesse gesteuert und kontrolliert werden. Im Prinzip wird jegliche Art von Incoming und Outgoing Data hier verarbeitet. Wobei man hier 3 der wichtigsten Komponenten in dieser Einheit nennen sollte. Das ist die CDMU (Controlling Data Main Unit) welche man mit einem Prozessor eines PC´s vergleichen kann. Dann finden wir hier auch die RTU (Remote Control Unit), welche den Datenfluss des Mainbus steuert. Wo wir bei dem nächsten wichtigen Bestandteil wären, dem Mainbus.

RFS (Radio Frequency Subsystem)

Das Radio Frequency Subsystem ist die Empfangs- und Sende-Einheit eines jeden Satelliten. Da die Bodenkotrolle sowohl Daten in Form von TC (Telecommand) senden und auch TM (Telemetry) vom Satelliten empfangen möchte, ist das RFS eine der entscheidenden Einheiten eines Satelliten. Diese Einheit ist aufgebaut mit Antennen (Low- oder High-Gain), Empfängern, Sendern, Diplexern und Verstärkern. Die jeweilige Dimensionierung dieser Bauteile hängt von der Aufgabe und des Orbits ab. Wenn ein Satellit im erdnahen Bereich tätig ist, reicht es aus, eine so genannte Low-Gain Antenne zu benutzen, wobei Deep-Space Missionen unweigerlich auf High-Gain Antennen zurückgreifen müssen, welche in der Form an Fernseh-Schüsseln auf Hausdächern erinnern. Unter den gleichen Aspekten wird auch die verwendete Bandbreite, bei der Konzeptionierung berücksichtigt.

TCS (Thermal Control Subsystem)

Das TCS ist für die Temperaturregelung des Satelliten zuständig. Wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass es im Weltall sehr kalt ist und das elektronische sowie mechanische Bauteile bei bestimmten Temperaturen besser oder auch nur dann arbeiten, kann man die enorme Wichtigkeit dieses Subsystems einschätzen.

In der Praxis wird dies durch passive und aktive Elemente realisiert. Bei den passiven Bestandteilen des TCS handelt es sich um eine Art Wärmeschutz durch aufgetragene Substanzen. Man spricht von MLI´s (Multi Layer Insulation).

Bei den aktiven Bauteilen handelt es sich schlicht um Heater (Heizelemente), welche an den einzelnen Bauteilen, je nach Anforderung steuerbar, Wärme erzeugen.

 

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