SPRISS: Skalierbarer und präziser resistiver Impactsensor für Smallsats, Architekturbeschreibung und Tests

Weltraummüll stellt ein greifbares Risiko für Satelliten in Erdumlaufbahnen dar. Tatsächlich haben Fragmentierungsereignisse in den letzten Jahrzehnten eine große Anzahl unkontrollierter Objekte erzeugt, die die Müllpopulation vergrößert haben. Die Modellierung der Weltraummüllumgebung wird zu einer grundlegenden Aufgabe, um die Verwundbarkeit operativer Satelliten, die Wahrscheinlichkeit unabsichtlicher Kollisionen mit unkontrollierten Objekten und die Entwicklung der Müllpopulation zu bewerten. Zu diesem Zweck liefern Fernerkundungs- und in-situ-Messungen wertvolle Daten zur Anpassung der Modelle der Weltraummüllpopulation und zur Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit. Während große Satelliten vom Boden aus beobachtet und verfolgt werden können, erfordert die sub-millimeter große Müllpopulation in-situ-Messungen. In diesem Kontext sind In-Orbit-Impactsensoren eine Schlüsseltechnologie, um Informationen über die sub-mm Weltraummüllumgebung zu erhalten. In diesem Rahmen wird an der Universität Padua ein kleiner, maßgeschneiderter Impactsensor entwickelt, der in einen 2U CubeSat integriert werden kann. Der Sensor besteht aus einer Vielzahl dünner, leitfähiger Streifen, die auf einer dünnen Folie aus nicht leitfähigem Material angeordnet sind. Wenn ein Müllteil den Sensor trifft, werden ein oder mehrere Streifen durchtrennt, und der Impact wird detektiert. Darüber hinaus gewährleistet das Sensor-Design einen niedrigen Energieverbrauch, was es für CubeSat-Raummissionen machbar macht. Diese Arbeit präsentiert die neuesten Ergebnisse aus der Entwicklung des Sensors. Konkret werden strukturelle Analysen durchgeführt, um zu überprüfen, ob der Sensor den Startkräften standhalten kann, sowie thermische Analysen zur Bestätigung seiner Belastbarkeit unter In-Orbit-Temperaturen. Die Anzahl der erwarteten Impacts während der Mission wird durch orbitarische Propagation vorhergesagt, unter Verwendung modernster Modelle zur Müllumgebung. Schließlich präsentiert das Papier einen funktionalen Schusstest und Vibrationstests, die an einem Entwicklungsmodell des Sensors durchgeführt wurden und die Funktionalität bestätigen und ein Technologiereifegrad (TRL) von 4 validieren.