Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

A CubeSat formation for space debris characterisation

Alternativ tittel: En CubeSat-formasjon for karakterisering av romsøppel

Tildelt: kr 12,0 mill.

Vårt forhold til det nære verdensrom har over de siste 70 år utviklet seg fra å være et grenseområde til å bli en sentral del av vårt samfunn. I dag er vi avhengig av verdensrommet for bruksområder som telekommunikasjon, navigasjon og fjernmåling. Økt utnyttelse har også medført en kraftig økning i romsøppel, som stammer fra gamle satellitter, rakettdeler, fragmenter fra kollisjoner og testing av våpen. Romsøppel er en stor trussel for aktive satellitter i bane, og resulterer i kostbare operasjoner for å unngå kollisjoner, og i verste fall tap av satellitter og menneskeliv. De større delene av romsøppel i lav jordbane (LEO, baner under 1000 km) er ganske velkjent, siden vi kan se og følge de fra radar på bakken. ESA’s Space Debris Office estimerer at det er 130 millioner objekter av romsøppel mellom 1 millimeter og 10 millimeter, og rundt en million objekter større enn 1 cm. I dag følger ESA bare 32 290 objekter totalt. Modeller for estimering av de minste partiklene er basert på studier av innslagspunkter på utstyr som har vært i rommet, sånn som vindu fra romferge, radiatorer og solcellepanel. Partikler som er mindre enn 3.2 millimeter kan dessverre ikke observeres fra bakken, noe som gjør det vanskelig for forskere å lage gode modeller for å forutse og unngå kollisjoner i rommet. QBDebris-prosjektet har som målsetning å bidra til denne problemstillingen, gjennom utvikling og oppskytning av to CubeSat-satellitter, der den ene er 10x10x10 cm i størrelse, og den andre er 10x10x20 cm. Satellittene skal opereres i en koordinert bevegelse, og har med modifiserte bilradarer som nyttelast. De vitenskapelige målene er å vise at slike radarer kan brukes til å se partikler av romsøppel i millimeterstørrelse, og også demonstrere bruk av avanserte styrealgoritmer for koordinering av satellitter i lav jordbane. Radarmålingene vil også gi en betydelig økt forståelse av romsøppelets baner og oppførsel, som vil bidra til å forbedre dagens modeller for estimering av romsøppel.

In this project, we aim to demonstrate the successful operation of a formation of two CubeSats capable of characterising space debris in situ. Once operational, the satellites will characterise and record the orbital elements of space debris smaller than the ground detection limit of a few millimeters. Very little is known about these objects, even though there are millions of them in orbit, and they pose a significant risk for both astronauts and satellites. The satellite formation will be able to simultaneously measure the same volume as using off the shelf commercial radars. The satellites will be joined together to a size of 3U at launch, and once in orbit, split into two satellites which will maintain relative distance and orientation using novel control strategies. The CubeSats will be designed with actuators for reorientation (reaction wheels, magnetorquers), to be able to synchronize their attitudes to satisfy mission requirements. Orbital adjustments will be made by utilising differences in drag, depending on the spacecraft orientation, providing significant challenges to flight coordination. The main objective in this project is to develop advanced scientific and technological solutions for measuring space debris in situ with commercial radars using a formation of CubeSats under coordinated control. On completion, the project will have shown that it is possible to characterise small pieces of space debris in situ using off the shelf radars. The project will have then generated statistics of the orbital elements and density of debris, which will be very useful as input to space debris models, satellite operations and planing of future satellites. In addition, the project will have shown that it is possible to coordinate the orientation and maintain the relative position between the satellites using a leader-follower scheme with attitude control actuators only.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek