ELEKTRISK FRAMDRIVNING I RYMDEN En svensk specialitet

Transkript

1 ELEKTRISK FRAMDRIVNING I RYMDEN En svensk specialitet Peter Rathsman, OHB Sweden AB SATELLITE SYSTEMS

2 Vad är elektrisk framdrivning? Elektricitet och joniserad gas (Xenon) istället för flytande bränsle Låg dragkraft (70 mn eller 7 gram för 1200 W elektrisk effekt) 5-10 ggr lägre bränsleåtgång än konventionella raketmotorer Page 2

3 Från SMART-1 till framtidens telekomsatelliter /19 Uppskjutning SMART-1 Avslut GTO >Månbana Utprovning av EP and satellitteknologi i strålningsbältena Mjuk uppstart av EP Optimal solpanelspekning Kick-Off Procurement AIT Launch SGEO Kemisk framdrivning från GTO till GEO EP för den operationella fasen (15 år) Kick-Off Procurement AIT Launch ELECTRA Full EP (transfer + GEO) Kostnadseffektiv lösning av EPPS & AOCS arkitektur Lägre uppskjutningskostnad och optimal användning av raketprestanda Page 3

4 SMART-1 Sveriges och Europas första månsond Den första av ESA s Small Missions for Advanced Research and Technology Uppdraget: Att ta sig från jorden till månen med hjälp av elektrisk framdrivning. Huvudleverantör: Rymdbolagets satellitdivision (numera OHB Sweden) Page 4

5 SMART-1 Från GTO till månen på 13.5 månader Page 5

6 SMART-1 strålning En 90-dagars resa genom strålningsbältena Page 6

7 SMART-1 strålning Värsta tänkbara rymdväder Massiva solstormar Okt/Nov 2003 Kraftig ökning (x10 5 ) av solprotoner Page 7

8 SMART 1 Stjärnor synliga i stjärnkameran under normal drift Solna, November 7, 2012

9 SMART 1 Falska stjärnor synliga i stjärnkameran efter passage genom strålningsbältena After passage through the radiation belts +20 Solna, November 7, 2012

10 SMART-1 Solar cell degradation Degradering av solpaneler högre än predikterat Partikelmodeller och solcellsmodeller uppdaterade Page 10

11 Sammanfattning av erfarenheter från SMART-1 Stjärnsensor: CCD-teknologi och okylda detektorer olämpliga för höga protonnivåer byte till APS-detektorer Solpaneler: Degradering av solcellerna (GaAs/Ge/GaAs) högre än beräknat högre marginaler nödvändiga Elektrisk Framdrivning: Ca 30 stycken oväntade avslag av EP systemet pga strålningskänslig opto-kopplar krets Kretsbyte och översyn av alla elektronik komponenter med avseende på SEE Spacecraft Controller (Main Computer): Initiell EDAC mjukvarubug som skapade strålningsinducerade resets av omborddatorn under de första passagerna Korrigerat med mjukvaru-patch. Elektrostatisk uppladdning: Ingen uppladdning av sateliten då EP var påslagen. EP plasmat uppträder som en jordningskabel till rymdplasmat. = Stor fördel för telekomsatelliter. SMART-1: Ett unikt projekt för att samla erfarenhet av elektrisk framdrivning Page 11

12 SGEO Small GEO Europas första applikation av All-EP i geostationär bana Page 12

13 SGEO Test avseende eventuell störning av EP på nyttolasten The initial concern: Possible modulation (amplitude and phase) of the Payload RF carrier when propagating through the EP plasma flow (20-30 khz breathing mode). Advanced SGEO test set-up at ALTA facilities, Italy Measurements in range GHz Page 13

14 SGEO SGEO: Erfarenheter Full tre-axlig kontroll möjlig med fyra fast monterade EP motorer (för första gången) Väsentligt lägre störningar från EP på nyttolastens RF signal än predikterat Bra konfiguration för bankontroll, men ej optimal för orbit transfer. Värdefull interaktion med kommersiell satellitoperatör (Hispasat) Page 14

15 Electra Electra: Europas framtida All-EP satellit ESA-SES Public-Private Partnership under ESA ARTES-33 programmet SES (#2 satellite operator world-wide) har lett den preliminära definitions och konstruktionsfasen OHB Sweden ansvariga för EP, Missionsanalys, attitydkontroll, bomutveckling Uppskjutningsdatum 2019 Page 15

16 Electra EP möjliggör optimal användning av raketprestanda = bäst totalekonomi för satellitoperatören 1.4 ton GTO Cyclone 4 10 ton GTO Ariane V 4.9 ton GTO Falcon 9 Page 16

17 Sammanfattning Elektrisk framdrivning (EP) anses nu tillräckligt driftsäkert för att komma ifråga för orbit raising av kommersiella telekomsatelliter Den stora fördelen för satellitoperatören är en avsevärt reducerad totalkostnad Erfarenheterna från SMART-1 och SGEO har varit mycket värdefulla för att positionera svensk industri på denna spelplan Page 17

18 Tack för er uppmärksamhet! Page 18