Entwicklung und Verifikation miniaturisierter Sonnensensorsysteme für Picosatelliten (Development and Verification of miniaturized low-cost Sun Sensor Systems for the Implementation in Picosatellites)
Final Report Abstract
Für die Durchführung von innovativen Pico-Satellitenprojekten ist die Miniaturisierung klassischer Raumfahrtsubsysteme notwendig. Dies ist nur durch Einsatz oder Adaption neuer Technologien möglich. Hierbei kann auf Erfahrungen aus anderen Technologiebereichen zurückgegriffen werden, die jedoch die spezifischen Randbedingungen der Raumfahrt noch nicht hinreichend berücksichtigen und somit eine zusätzliche Qualifizierung für den Bereich der miniaturisierten Weltraumanwendung benötigen. Zielsetzung war es entsprechende miniaturisierte Sonnensensoren bis zu einer experimentellen Einsatzreife auf einem Pico-Satelliten zu entwickeln und für den Flug zu qualifizieren (Analoge Sensoren) um deren Potentional abzuschätzen. Das Projekt in zwei parallelen Entwicklungsschienen abgewickelt. Analoger Sonnensensor (ASS) Das untersuchte und qualifizierte analoge Sonnensensor-Modul baut auf einem (OEM) Sensor-Baustein auf, der in MOEMS-Technologie an der DTU Dänemark im MIC entwickelt und gefertigt wurde. Digitaler Sonnensensor (DSS) Das zweite zu evaluierende Konzept als Sonnensensor basiert auf einem COTS (Commercial Off The Shelf) CMOS-Sensor [ElecVision, Taiwan]. Der Sensor wurde ebenfalls auf einem selbst entwickelten PCB platziert und erlaubt damit den einfachen Austausch des Sensor-Moduls am CubeSat. Die Vorzüge des CMOS-Sensors liegen in einem eigenen pController und bieten damit eine hohe Flexibilität für zukünftige Anwendungen. Die Sensorfläche liefert 512x492 einzeln auslesbare Pixel und wird mit einer Maske in MEMS Technologie abgedeckt. Um sicher zu stellen, dass die Sonnensensoren einen referenzierbaren Einstrahlungswinkel liefern, ist es fertigungsbedingt notwendig, die einzelnen Module unter relevanter (extraterrestrischer) Sonneneinstrahlung winkelabhängig zu vermessen. Es zeigt sich, dass jeder Sensor ein individuelles Kennfeld (bei identischer Charakteristik) aufweist. Es ist deshalb zwingend notwendig, die Kalibrierung für die Flughardware durchzufuhren. Infolge der erfolgreichen Qualifizierung der analogen Sonnensensor-Module mit dem MOEMS-Sensor der DTU Dänemark konnten diese in das Flight Model (FM) von Compass-1 übernommen werden.
