Simulation der Verbrennung beim Wiedereintritt in die Atmosphäre

Simulation der Verbrennung während des atmosphärischen Wiedereintritts eines der größten Elemente an Bord eines Modellsatelliten unter Verwendung eines Plasmawindkanals. Bildnachweis: ESA/DLR

Simulation der Verbrennung während des atmosphärischen Wiedereintritts eines der größten Elemente an Bord eines Modellsatelliten unter Verwendung eines Plasmawindkanals.

Der Solar Array Drive Mechanism (SADM) hat die Hauptaufgabe, die Solarflügel des Satelliten auf die Sonne gerichtet zu halten und den Missionsbetrieb aufrechtzuerhalten.

Aber seine massive Natur ist im Hinblick auf die Richtlinien für Weltraummüll problematisch. Beim unbeaufsichtigten Wiedereintritt eines Raumfahrzeugs muss der Betreiber des Raumfahrzeugs nachweisen, dass das Verletzungsrisiko für die Erde durch seinen Satelliten 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 Technologie Göttingen GmbH (HTG) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Untersuchung, um die „Lebensfähigkeit“ eines seiner Satellitenprodukte nachzuweisen.

Sie begannen mit der Modellierung eines solchen Eintrags mit der Software Custom Atmospheric Reentry and Atmospheric Reentry (SCARAB) der ESA und ähnlichen Ressourcen.

Ihr Softwaremodell wurde dann mit der beobachteten Realität verglichen, indem ein reales SADM-Modell im LK3-Plasmawindkanal des DLR in Köln geschmolzen wurde. Das lichtbogenerhitzte Gas in der Prüfkammer erreicht Geschwindigkeiten von mehreren Kilometern pro Sekunde und reproduziert damit Wiedereintrittsbedingungen.

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

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