SLOTD 4.0

Mit SLOTD4.0 entsteht eine neue Generation von Kleinsatellitensystemen. Während bei konventionellen Systemen die Nutzlast und der Satellitenbus, die Kontroll und Versorgungseinheit eine Satelliten, meist in einer monolithischen Struktur verbaut ist, werden sie bei SLOTD4.0 strukturell entkoppelt und mit Hilfe einer multifunktionalen Schnittstelle verbunden. Als Schnittstelle dient das intelligent Space System Interface (iSSI), welches für mechanische Kopplung sowie für die Übertragung von Strom und Daten zwischen Bus und Nutzlastmodul sorgt. Durch den modularen Aufbau des Satelliten im SLOTD4.0-Konzept wird eine enorme Flexibilität durch alle Projektphasen hindurch, vom Entwurf über die Herstellung und Integration bis zum Launch und dem Betrieb des Systems im Orbit geschaffen. Darüber hinaus ermöglicht SLOTD4.0 einen kostengünstigen Zugang zum Weltraum, insbesondere für IOD/IOV-Nutzlasten. Satellitenbus, Nutzlastmodul sowie Kopplungsschnittstelle können standardisiert werden und schaffen damit Potential für eine deutliche Kostensenkung bei Fertigung und Integration. Ein universaler Satellitenbus deckt ein breites Spektrum von Nutzlastanforderungen ab und ermöglicht damit die Umsetzung einer Vielzahl von Missionsszenarien unabhängig von der mitzuführenden Nutzlast. Das wird vor allem durch den Einsatz von im Orbit rekonfigurierbarer Software erreicht, die in letzter Konsequenz einen Software Defined Satellite ermöglichen wird. Das Nutzlastmodul selbst enthält standardisierte Montagepunkte sowie Anbindungen für Datenübertragung und Stromversorgung zur Integration der Nutzlast, die das Ziel verfolgen den Engineering Aufwand zu reduzieren und damit schon in der Satellitenentwicklung Kosten einzusparen.

Basierend auf Industrie4.0-Prozesse in Kombination mit Innovationsstrategien wird ein softwaregestütztes End-to-End Service unter Verwendung von geführten Abläufen modelliert und entwickelt. Hiermit werden die Produktlebenszyklusphasen des modularen Satellitenbusses von der Auftragserteilung und Beschaffung über die Fertigung bis hin zum Betrieb abgebildet. Durch die Optimierung von Prozessen und die Überbrückung der Kluft zwischen geschäftlichen, regulatorischen und kommunikativen Aspekten werden neue Potenziale entdeckt und freigesetzt. Auf der Grundlage eines diversifizierten Resultats wird eine Cloud-basierte Software entwickelt, die überlappende Nutzerbedürfnisse berücksichtigt. Eine solche Umgebung unterstützt die sichere und zentralisierte Verwaltung aller kunden- und missionsrelevanten Informationen. Dies ermöglicht die Erfassung, Verarbeitung sowie den Austausch aller technischen Spezifikationen und Anforderungen auf eine automatisierte, vereinfachte und standardisierte Art und Weise. Konkret bestimmt der dedizierte Algorithmus automatisch die Kompatibilität der Nutzlasten mit den Eigenschaften des Hosting-Satelliten. Der Algorithmus identifiziert auch fehlende oder inkompatible Eigenschaften für Nutzlastkunden und erzeugt so frühzeitig ein Bewusstsein für die Machbarkeit.

Marktunsicherheiten und lange Implementierungszyklen werden anhand mehrerer ausgewählten potenziellen Nutzlasten identifiziert, um die damit verbundenen Marktbedürfnisse zu erfassen.

Die Umsetzbarkeit des Konzepts wird anhand eines Mikrosatelliten im 16U-CubeSat Format (ca. 20x20x40cm groß) nachgewiesen. Dieser wird in einen Satellitenbus und ein Nutzlastmodul mit einem Volumen von je 8U getrennt. Beide Teile sind jeweils mit einer iSSI ausgestattet. Die iSSI Schnittstelle wird an die Anforderungen, die sich aus einer Anwendung zur Modularisierung von Mikrosatelliten ergeben, funktional und strukturell angepasst. In Kombination mit konsequentem Leichtbau an der Primärstruktur des Nutzlastmoduls wird die mit der Modularisierung einhergehende Massenzunahme minimiert.

 

Mit dem SLOTD4.0 Konzept wird ein neuartiger Ansatz zur Modularisierung und Standardisierung verfolgt. Die Entkopplung von Satellitenbus und Nutzlast schafft ein neues Ausmaß an Flexibilität und Kosteneffizienz bei Fertigung und Integration. Durch Standardisierung und Qualifikation von Nutzlastmodulen und dem universellen Satellitenbus werden zudem mechanische Tests und Umweltsimulationen auf Komponenten- und Subsystemlevel der Nutzlast reduziert. Darüber hinaus wird eine erhöhte Flexibilität im Missionsablauf geschaffen, da durch die Standardisierung bis kurz vor dem Start Nutzlastmodule ausgetauscht und ersetzt werden können.

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