DE102017101180A1

DE102017101180A1 - Verfahren zum Packen einer Raumfahrzeugmembran, Raumfahrzeugmembranpackung und Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit

Info

Publication number: DE102017101180A1
Application number: DE102017101180.3A
Authority: DE
Inventors: Siebo Reershemius; Peter Spietz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: US20180208332A1; DE102017101180B4; US10934024B2; FR3062114B1; FR3062114A1

Abstract

In einem Verfahren zum Packen einer Raumfahrzeugmembran (1), die in einer Erstreckungsebene eine Längsachse zwischen gegenüberliegenden Längsecken (4) und eine zu der Längsachse quer und durch Querecken verlaufende Querachse aufweist, zu einer Raumfahrzeugmembranpackung werden zwei Packschritte ausgeführt: In einem ersten Packschritt wird die Raumfahrzeugmembran (1) entlang der Querachse zu einer Querpackung (9) gepackt. In einem zweiten Packschritt wird die Querpackung (9) entlang der Längsachse zu einer Längspackung gepackt. Das Packen der Raumfahrzeugmembran (1) in dem ersten Packschritt umfasst ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran (1) von oder auf beiden Seiten der Längsachse. Dabei wird in dem ersten Packschritt die Raumfahrzeugmembran (1) so gepackt, dass in der erstellten Querpackung (9) die Querecken frei zugänglich sind. In dem zweiten Packschritt wird die Querpackung (9) so gepackt, dass in der erstellten Längspackung die Längsecken (4) frei zugänglich sind. Die Längspackung kann durch Zug an den Längsecken (4) entpackt werden. Anschließend kann die Querpackung (9) durch Zug an den Querecken entpackt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Packen einer Raumfahrzeugmembran zu einer Raumfahrzeugmembranpackung sowie eine Raumfahrzeugmembranpackung und eine Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit.
An Raumfahrzeugen kommen Raumfahrzeugmembranen in verschiedenen Funktionen zum Einsatz. Beispielsweise finden Raumfahrzeugmembranen als Sonnensegel, als Antennen, als sogenannte „Dragsails“ oder als großflächige Trägerstruktur für Photovoltaikzellen Einsatz, wobei in einer Raumfahrzeugmembran auch die genannten Funktionen kombiniert sein können. Die Raumfahrzeugmembran wird gewöhnlich kompakt zu einer Raumfahrzeugmembranpackung gepackt, wobei das Packen ein Falten oder Wickeln oder eine Kombination davon sein kann. Die entstandene Raumfahrzeugmembranpackung wird dann platzsparend an dem Raumfahrzeug verstaut. Erst wenn das Raumfahrzeug den Weltraum erreicht hat, wird die Raumfahrzeugmembranpackung entpackt.
STAND DER TECHNIK
Für das Packen von Raumfahrzeugmembranen gibt es verschiedene bekannte Techniken, denen gemeinsam ist, dass die Raumfahrzeugmembranpackung möglichst kompakt sein soll und dass das Entpacken vollständig automatisch möglich sein muss, so dass das Entpacken an dem Raumfahrzeug im Weltraum ohne menschliches Eingreifen durchgeführt werden kann.
Raumfahrzeugmembranen sind in ihrem Einsatzzustand häufig rechteckig, speziell quadratisch.
Die wissenschaftliche Arbeit „Design and Sizing Method for Deployable Space Antennas“ (M. Straubel; Dissertation, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2012) offenbart ein Verfahren zum Packen einer Membranantenne. Die Membranantenne ist rechteckig und weist entlang ihrer langen Seiten rollbare Masten auf. Beginnend an ihren kurzen Seiten wird die Membranantenne mit den Masten auf Spulenkörper aufgewickelt. Analog kann die Membranantenne auch nur von einer ihrer kurzen Seiten aus auf einen Spulenkörper aufgewickelt werden. Die Breite der Membranantenne ist direkt begrenzt durch die Länge des Spulenkörpers oder der Spulenkörper und somit auch durch eine am Raumfahrzeug vorhandene Staulänge. Für eine breitere Membran wird ein breiterer Spulenkörper benötigt, wobei eine Masse des Spulenkörpers mit seiner Breite zunimmt. Breitere Membranen belasten also das Raumfahrzeug nicht nur mit ihrer eigenen erhöhten Masse, sondern erhöhen zusätzlich die Masse des Spulenkörpers.
Um eine Limitierung der Breite der Raumfahrzeugmembran durch Stauraumanforderungen zu vermeiden, ist es bekannt, speziell quadratische Raumfahrzeugmembranen aus vier Teilmembranen in Form von rechtwinkligen Dreiecken zusammenzusetzen.
Das Raumfahrzeug „IKAROS“ der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) weist vier dreieckige Sonnensegelmembranen auf, die sich zu einem Quadrat zusammenfügen (z. B. http:// global.jaxa.jp/projects/sat/ikaros). Die Sonnensegelmembranen weisen Spannseile auf, an deren Enden Massen angebracht sind. Die Sonnensegelmembranen und die Spannseile sind auf einen zentralen Spulenkörper aufgewickelt. Die Sonnensegelmembranen werden entpackt, indem durch eine Rotation des Raumfahrzeugs die Massen und mit ihnen die Spannseile mit den daran befestigten Sonnensegelmembranen nach außen geschleudert werden. Ohne Masten, nur mit den Spannseilen sind die aufgespannten Sonnensegelmembranen biegeschlaff. Die Sonnensegelmembranen bleiben aufgrund dessen auch nur gespannt, solange das Raumfahrzeug rotiert. Die für das Entpacken und das Gespannthalten benötigten Massen befinden sich im entpackten Zustand außen an den Spannseilen. Beim Entpacken erzeugte Schwingungen können infolge der geringen Dämpfung sehr langsam abklingen, so dass die Sonnensegelmembranen noch mehrere Tage oder sogar Wochen nach dem Entpacken nachschwingen, womit die Sonnensegelmembranen in dieser Zeit u. U. nicht betrieben werden können. Es wäre problematisch, eine entsprechende Raumfahrzeugmembran als Photovoltaikmembran zu betreiben, da Photovoltaikmembranen schnell auf die Sonne ausgerichtet werden müssen. Ein schnelles Ausrichten ist aber mit der Sonnensegelmembran, wie IKAROS sie aufweist, nur mit einem unvertretbar hohen Energieaufwand möglich: Aufgrund der für das Spannen der Raumfahrzeugmembran notwendigen Rotation und der infolgedessen auftretenden Kreiselkräfte kann das Raumfahrzeug nur mit hohem Energieaufwand neu ausgerichtet werden.
Das Raumfahrzeug „NanoSail-D2“ der National Aeronautics and Space Administration (NASA) weist ebenfalls vier dreieckige Sonnensegelmembranen auf, die sich zu einem Quadrat zusammenfügen (z. B. https://www.nasa.gov/mission_pages/smallsats/nanosaild.html). Die Sonnensegelmembranen weisen aufrollbare metallische Masten auf, die sich vom Zentrum des Quadrats entlang seiner Diagonalen erstrecken. Die Sonnensegelmembranen und die Masten sind auf einen zentralen Spulenkörper aufgewickelt. Die Sonnensegelmembranen werden entpackt, indem die aufgewickelten Masten freigegeben und die durch das Aufwickeln in den Masten gespeicherte Energie freigesetzt wird.
Für das „Gossamer“-Projekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) werden vier dreieckige Sonnensegelmembranen zu einem Quadrat zusammengefügt. Jede Sonnensegelmembran wird im Zickzack-Muster zusammengelegt und von beiden Enden her auf jeweils einen Spulenkörper aufgewickelt, so dass jede Sonnensegelmembran von ihrem Zentrum aus durch ein Abrollen von Masten in beide Richtungen abgewickelt und so entpackt werden kann (s. z. B. http://www.dlr.de/irs/en/DesktopDefault.aspx/tabid-6931/11365_read-26354/gallery-1/gallery_ read-lmage.46.16877/). Das Packen erfordert somit insgesamt acht Spulenkörper. Diese verbleiben außen an den Masten und belasten so insbesondere bei Manövern des Raumfahrzeugs die Masten, so dass diese stabil und damit massiver ausgelegt werden müssen, als dies der Fall wäre, wenn sie nur die Sonnensegelmembranen tragen müssten. Es ist auch bekannt, Spulenkörper nach dem Entpacken abzuwerfen. Ein Abwerfen erzeugt aber unnötigen Weltraummüll und verstößt damit gegen nationale und internationale Verhaltenskodizes von Raumfahrtagenturen zur Vermeidung von Weltraummüll.
Auch aus der Druckschrift DE 10 2010 048 054 A1 ist ein Verfahren zum Entpacken einer Folie bekannt, die vier dreieckige Folienabschnitte aufweist, die sich zu einem Quadrat zusammenfügen. Die Folienabschnitte werden von ihrer Hypotenuse ausgehend und parallel zu dieser zu mehreren Wicklungen in dieselbe Richtung gewickelt und anschließend zu einer Zickzackfaltung aufgefaltet, so dass eine langgestreckte Folienpackung entsteht. Anschließend wird die Folienpackung einmal mittig gefaltet, so dass ihre beiden Enden übereinander zu liegen kommen und ein Mittelfalz entsteht. Von dem Mittelfalz ausgehend wird die Folienpackung auf einen Spulenkörper gewickelt. Das Packen erfordert somit insgesamt vier Spulenkörper. Das Entpacken erfolgt, indem ausfahrbare Masten an den Enden der Folienpackung befestigt werden und durch das Ausfahren der Masten die Folienmembran vom Spulenkörper gewickelt und anschließend entfaltet wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Packen einer Raumfahrzeugmembran, eine Raumfahrzeugmembranpackung und eine Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit vorzuschlagen, das oder die ein verbessertes Entpacken und einen verbesserten Betrieb der Raumfahrzeugmembran ermöglicht.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass Raumfahrzeugmembranen, bei denen die rechteckige, speziell quadratische, Form aus mehreren Segmenten, insbesondere rechtwinkligen Dreieckssegmenten, zusammengesetzt ist, den Nachteil haben, dass die Segmente normalerweise nur an ihren Ecken befestigt und nicht miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind die Dreieckssegmente entlang der Diagonalen des Quadrats nicht miteinander verbunden. Dadurch ist bspw. die Verteilung der aufgebrachten Zugspannung schlechter, es können sich leichter Falten bilden und/oder die Nutzfläche ist verringert.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Packen einer Raumfahrzeugmembran, die in einer Erstreckungsebene eine Längsachse zwischen gegenüberliegenden Längsecken und eine zu der Längsachse quer und durch gegenüberliegende Querecken verlaufende Querachse aufweist, zu einer Raumfahrzeugmembranpackung. In einem ersten Packschritt wird die Raumfahrzeugmembran entlang der Querachse zu einer Querpackung gepackt und in einem zweiten Packschritt wird die Querpackung entlang der Längsachse zu einer Längspackung gepackt. In dem ersten Packschritt wird dabei die Raumfahrzeugmembran so gepackt, dass in der erstellten Querpackung die Querecken frei zugänglich sind. Das Packen in dem ersten Packschritt umfasst ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran von und/oder auf beiden Seiten der Längsachse. In dem zweiten Packschritt wird die Querpackung so gepackt, dass in der erstellten Längspackung die Längsecken frei zugänglich sind. In dieser Weise kann die Längspackung durch Zug an den Längsecken entpackt werden und anschließend die Querpackung durch Zug an den Querecken entpackt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Raumfahrzeugmembranpackung mit einer Raumfahrzeugmembran, die in einer Erstreckungsebene eine Längsachse zwischen gegenüberliegenden Längsecken und eine zu der Längsachse quer und durch gegenüberliegende Querecken verlaufende Querachse aufweist, und entlang der Querachse zu einer Querpackung gepackt ist und entlang der Längsachse zu einer Längspackung gepackt ist. Das Packen der Raumfahrzeugmembran umfasst ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran von und/oder auf beiden Seiten der Längsachse. In der erstellten Querpackung sind die Querecken frei zugänglich. In der erstellten Längspackung sind die Längsecken frei zugänglich. In dieser Weise kann die Längspackung durch Zug an den Längsecken entpackt werden und anschließend die Querpackung durch Zug an den Querecken entpackt werden.
Die Längspackung ist also der Querpackung überlagert. Dass in der erstellten Längspackung die gegenüberliegenden Längsecken frei zugänglich sind, bedeutet nicht, dass in der Längspackung auch die Querecken frei zugänglich sein müssen. Es ist möglich, dass die Querecken nur dann frei zugänglich sind, wenn die Längspackung entpackt ist. Wenn beispielsweise ein Entpackmechanismus vorgesehen ist, mit dem die Raumfahrzeugmembran entpackt werden soll, kann dieser mit den Längsecken direkt verbunden sein, aber nur indirekt mit den Querecken verbunden sein. Die indirekte Verbindung kann beispielsweise über Schnüre erreicht werden, die in die Längspackung mit eingepackt werden können.
Die Raumfahrzeugmembran kann viereckig, beispielsweise rechteckig oder rautenförmig, insbesondere quadratisch, aber auch trapezförmig sein. Für eine viereckige, insbesondere quadratische oder rautenförmige Raumfahrzeugmembran ist die Längsachse eine erste Diagonale und die Querachse eine zweite Diagonale. Quadratische und rautenförmige Raumfahrzeugmembranen eignen sich deswegen gut, weil sie rechtwinklig angeordnete und im Fall des Quadrats gleich lange Diagonalen aufweisen, die die Längsachse und Querachse ergeben und die gleichzeitig Symmetrieachsen sind. Eine Größe der Raumfahrzeugmembran ist dabei nicht wie etwa bei einem einseitig oder zweiseitig aufgewickelten Rechteck durch eine Länge eines Spulenkörpers und somit letztendlich durch eine praktikable Einbaulänge der Raumfahrzeugmembranpackung limitiert. Insbesondere können so sehr große Raumfahrzeugmembranen gepackt werden, ohne dass deren Kantenlänge durch eine durch einen Stauraum am Raumfahrzeug vorgegebene Einbaulänge begrenzt wäre. Die Raumfahrzeugmembran muss auch keine gerade Kante aufweisen, sondern die Kante kann beispielsweise regelmäßig oder unregelmäßig gezackt sein. Bei einer gezackten Kante findet vorzugsweise keine biegeschlaffe Folie Einsatz. Vielmehr kann in diesem Fall die Kante eine entsprechende Steifigkeit aufweisen, z.B. weil dort quadratische Photovoltaik-Elemente mit ihren Ecken überstehen. Eine gezackte Kante kann beispielsweise auch dann auftreten, wenn die Raumfahrzeugmembran Photovoltaikzellen aufweist, die streifenförmig und versetzt angeordnet sind, so dass entlang der Kante eine Art „Treppe“ entsteht.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Raumfahrzeugmembranpackungen, bei denen es notwendig ist, große rechteckige, insbesondere quadratische, Raumfahrzeugmembranen modular aus vier dreieckförmigen Raumfahrzeugmembranen aufzubauen, kann die erfindungsgemäße Raumfahrzeugmembran ungeteilt sein. Während bei den Raumfahrzeugmembranpackungen des Stands der Technik die Seiten, insbesondere die Katheten der rechtwinklige Dreiecke, nicht gehalten werden, sondern lediglich zwischen Befestigungspunkten an den Ecken der Dreiecke gespannt sind, kann erfindungsgemäß die viereckige Raumfahrzeugmembran an ihren vier (Längs- und Quer-)Ecken und damit gleichmäßig und im Ganzen sehr effektiv gespannt werden, wodurch beispielsweise die Gefahr einer Faltenbildung verringert wird. Bei den bekannten Verfahren zum Aufspannen mehrerer dreieckförmiger Raumfahrzeugmembranen werden darüber hinaus häufig eine Vielzahl von Spulenkörpern eingesetzt, beispielsweise bis zu acht Spulenkörper für etwa „Gossamer-1“. Diese erhöhen zum einen in unerwünschter Weise die Gesamtmasse des Raumfahrzeugs und führen zum anderen zu einer erhöhten Komplexität des Entpackens und somit zu einer erhöhten Fehleranfälligkeit. Alleine durch die hohe Anzahl von Spulenkörpern sind auch zum Entpacken benötigte Vorrichtungen komplexer als erfindungsgemäß notwendig. Hingegen kann vorzugsweise im Rahmen der Erfindung auf den Einsatz eines Spulenkörpers für das Packen der Querpackung verzichtet werden, während für das Packen der Längspackung ein Spulenkörper verwendet werden kann. Möglich ist für eine Ausführungsform sogar, das auch die Längspackung ohne einen Spulenkörper gepackt wird.
Unter „Packen“ der Raumfahrzeugmembran wird hier jeder Vorgang verstanden, mit dem die Raumfahrzeugmembran in eine kompakte Form gebracht wird, beispielsweise ein Falten oder Wickeln. Ein Falten kann auch durch ein Wickeln und anschließendes Zusammendrücken einer erhaltenen Wicklung erreicht werden. Das Packen kann auch mehrere Schritte aufweisen, beispielsweise kann die Raumfahrzeugmembran zunächst gefaltet und anschließend gewickelt oder zunächst in eine Richtung gefaltet und anschließend in eine andere Richtung gefaltet werden.
Dass das Packen der Raumfahrzeugmembran ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran von beiden Seiten der Längsachse umfasst, kann bedeuten, dass die Raumfahrzeugmembran auf beiden Seiten der Längsachse in sich gepackt wird, wobei beide Seiten der Längsachse voneinander unabhängig gepackt werden. Dieses Packen mit zwei „Teil-Querpackungen“ auf beiden Seiten der Längsachse kann gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. Ein solches Packen kann symmetrisch erfolgen, bei einer quadratischen oder rautenförmigen Raumfahrzeugmembran insbesondere spiegelsymmetrisch, aber auch punktsymmetrisch, etwa bei einer allgemein rechteckigen Raumfahrzeugmembran. Das Packen kann aber auch unsymmetrisch erfolgen, beispielsweise durch eine Zickzackfaltung auf beiden Seiten der Längsachse, wobei die Zickzackfaltungen aber unterschiedliche Faltungsbreiten, d. h. Abstände zwischen ihren Faltkanten, aufweisen. Die Teil-Querpackungen können, aber müssen nicht, entlang der Längsachse oder Teilen der Längsachse aneinander angrenzen. Die Raumfahrzeugmembran kann auch so in sich gepackt sein, dass Material von beiden Seiten der Längsachse einander überlappend oder ineinandergreifend gepackt ist. Beispielsweise kann die Raumfahrzeugmembran entlang der Längsachse gefaltet und anschließend zu einer Zickzackfaltung gefaltet oder aufgewickelt sein.
Das Packen kann sowohl in dem ersten Packschritt als auch in dem zweiten Packschritt von innen nach außen oder von außen nach innen erfolgen. Dies kann lediglich ein unterschiedliches Vorgehen sein, so etwa im Fall einer Zickzackfaltung, die ein identisches Erscheinungsbild hat unabhängig davon, aus welcher Richtung sie gefaltet wurde. Das Ergebnis kann sich aber auch unterscheiden, beispielsweise bei einem Wickeln der Raumfahrzeugmembran, bei dem der Umstand, wo mit dem Wickeln der Raumfahrzeugmembran begonnen wurde, bestimmt, welcher Teil der Raumfahrzeugmembran in dem entstanden Wickel innen liegt und welcher außen liegt. Ein Wickeln kann dabei sowohl ein freies Wickeln umfassen als auch ein Wickeln auf einen Spulenkörper, wobei der Spulenkörper in dem Wickel verbleiben oder aus diesem entfernt werden kann. Auch bei einem Falten, bei dem nicht wie bei der Zickzackfaltung eine Faltrichtung abgewechselt wird, sondern stets in eine Richtung gefaltet wird (das Ergebnis entspricht dem oben beschriebenen „Wickeln und Zusammendrücken“) bestimmt der Umstand, wo mit dem Wickeln der Raumfahrzeugmembran begonnen wurde, welcher Teil der Raumfahrzeugmembran innen liegt und welcher außen liegt.
Die Längspackung kann durch Zug an den Längsecken entpackt werden, ohne dass die Raumfahrzeugmembran anderweitig fixiert sein müsste. Die Raumfahrzeugmembran ist dann nach dem Entpacken nur an ihren Längs- und Querecken gehalten. Es ist aber auch möglich, dass die Raumfahrzeugmembran örtlich fixiert ist. Dazu kann die Raumfahrzeugmembran selbst (beispielsweise in einem zentralen Bereich oder einem Randbereich und/oder an dem Raumfahrzeug) fixiert sein. Die Raumfahrzeugmembran kann aber auch an einem Spulenkörper fixiert sein, um den sie gewickelt ist, wobei der Spulenkörper wiederum an dem Raumfahrzeug drehbar gelagert sein kann, so dass nach dem Entpacken die Raumfahrzeugmembran mittelbar über den Spulenkörper an dem Raumfahrzeug fixiert ist. Die Raumfahrzeugmembran kann auch lösbar an dem Spulenkörper befestigt sein, beispielsweise mit Klettband.
Die Längspackung kann durch Faltungen auf beiden Seiten der Querachse gebildet werden oder sein. Die Faltungen können beispielsweise Zickzackfaltungen sein. Dabei können die Faltflächen im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsebene angeordnet sein, so dass die spiegelsymmetrischen Faltungen eine Art „Ziehharmonikaeffekt“ ergeben. Durch Zug an den Längsecken werden dann die spiegelsymmetrischen Faltungen entfaltet, also beispielsweise die Zickzackfaltungen auseinandergezogen. Eine entsprechende Ausführungsform kann insbesondere für eine quadratische oder rautenförmige Raumfahrzeugmembran gewählt werden. Sie ist aber auch für andere spiegelsymmetrische Raumfahrzeugmembran-Geometrien anwendbar.
Die Faltungen können auch jeweils von der Längsecke bis zu einem nicht gepackten Brückenteil der Raumfahrzeugmembranpackung gefaltet werden oder sein. Die Raumfahrzeugmembranpackung weist dann entlang ihrer Längsachse mittig den Brückenteil auf, in dem die Raumfahrzeugmembran in der Längspackung nicht gepackt ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn einzelne Bauteile von einer Seite der Raumfahrzeugmembran durch die Erstreckungsebene der Raumfahrzeugmembran hindurch auf die andere Seite der Raumfahrzeugmembran geführt werden sollen. Es kann sich dabei um einen Mast, aber auch beispielsweise um Kabel, Kabeldurchführungen, Spannseile, Antennen oder beliebige andere Bauteile eines Raumfahrzeugs handeln. Diese können durch den Brückenteil hindurchgeführt sein, indem eine Ausnehmung in dem Brückenteil geschaffen ist, durch die das Bauteil hindurchgeführt ist. Dabei kann sich die Ausnehmung nur in einer untersten Lage der Raumfahrzeugmembran befinden, während das durchgeführte Bauteil an den weiteren Lagen vorbeigeführt ist. Die Ausnehmungen können aber auch in allen Lagen vorhanden sein, so dass ggf. die Raumfahrzeugmembran im entpackten Zustand in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen die Ausnehmungen aufweist.
Ein Durchführen eines Bauteils durch die Raumfahrzeugmembran ist auch ohne den Brückenteil möglich.
Die Längspackung kann auch mit einem entlang der Längsachse gesehen mittigen (insbesondere einmaligen) Falten der Querpackung und einem anschließenden Wickeln gebildet werden oder sein. Der gleiche Effekt eines mittigen Faltens wird erreicht, wenn die Querpackung entlang der Längsachse mittig an dem Spulenkörper befestigt und so durch Drehung des Spulenkörpers auf den Spulenkörper aufgewickelt wird. Durch das mittige Falten der Querpackung weist die Querpackung im gefalteten Zustand ein Ende auf, an dem sich die beiden Längsecken der Raumfahrzeugmembran befinden, und ein zweites Ende, an dem sich die durch das mittige Falten erzeugte Faltkante befindet. Beginnend an der Faltkante wird die Querpackung dann frei gewickelt oder auf einen Spulenkörper aufgewickelt. Auf diese Art und Weise kommen die Längsecken an dem gebildeten Wickel außen zu liegen und in dem Wickel liegt die Querpackung durchgängig doppelt. Somit sind die gegenüberliegenden Längsecken frei und die Längspackung kann erfindungsgemäß entpackt werden.
Wenn für das Wickeln ein Spulenkörper Einsatz findet, so ist es vorteilhaft, dass die gesamte Raumfahrzeugmembran auf einen Spulenkörper gewickelt werden kann. Gegenüber den bis zu acht Spulenkörpern des Stands der Technik ist dies eine beträchtliche Einsparung von zu transportierender Masse für das Raumfahrzeug und bedeutet eine wesentliche Reduzierung der Komplexität der Vorrichtung. Darüber hinaus verbleibt der eine Spulenkörper nach dem Abwickeln bzw. nach dem vollständigen Entpacken in der Mitte der Raumfahrzeugmembran. Dies bedeutet u. U. eine vorteilhafte Massenverteilung an der Raumfahrzeugmembran und somit an dem Raumfahrzeug insgesamt, da Ecken und Kanten der Raumfahrzeugmembran nicht mit Massen von Spulenkörpern belastet werden.
Das Packen der Raumfahrzeugmembran in dem ersten Packschritt auf beiden Seiten der Längsachse kann symmetrisch erfolgen. Insbesondere für typische quadratische Raumfahrzeugmembranen kann das etwa ein spiegelsymmetrisches Packen sein. Das Packen kann aber auch beispielsweise punktsymmetrisch sein, so etwa bei einem allgemeinen Rechteck, das gegenüber seinen Diagonalen, die als Längs- und Querachsen dienen, bereits in sich selbst punktsymmetrisch, nicht aber spiegelsymmetrisch ist.
Die Querpackung kann Zickzackfaltungen auf beiden Seiten der Längsachse aufweisen. Die Zickzackfaltungen können mit ihren Lagen im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsebene der Raumfahrzeugmembran orientiert sein. Die Zickzackfaltungen können beispielsweise so gebildet werden, dass auf jeder Seite der Längsachse, d. h. für eine quadratische oder rautenförmige Raumfahrzeugmembran einer Diagonalen, ein dreiecksförmiger Teil der Raumfahrzeugmembran zickzackförmig gefaltet wird.
Die Raumfahrzeugmembran kann Federelemente aufweisen, die die Raumfahrzeugmembran in einen gepackten oder entpackten Zustand beaufschlagen. Bei einer Zickzackfaltung können die Federelemente die einzelnen Falten beispielsweise von dem entfalteten Zustand in den gefalteten Zustand beaufschlagen. Wenn die Federelemente die Raumfahrzeugmembran beispielsweise in einen gepackten Zustand beaufschlagen, ermöglichen sie ein Packen („Rückstauen“) der Raumfahrzeugmembran auch im Betrieb des Raumfahrzeugs, d. h. wenn gewöhnlicherweise kein menschlicher Zugriff möglich ist. Wenn also der auf die (Längs- und/oder Quer-)Ecken der Raumfahrzeugmembran wirkende Zug, der auch zum Entpacken genutzt wird, nachlässt, packt sich die Raumfahrzeugmembran aufgrund der Wirkung der Federelemente automatisch wieder zusammen. Die Federelemente können die Raumfahrzeugmembran auch nur in einen teilgepackten oder teilentpackten Zustand beaufschlagen, so dass beispielsweise die Raumfahrzeugmembran nur die Querpackung wiederherstellen kann, nicht aber die Längspackung. Gegebenenfalls kann bei einem Einsatz derartiger Federelemente für das Entpacken der Raumfahrzeugmembran ein höherer Kraftaufwand notwendig sein, weil beim Entpacken entgegen einer Vorspannung der Federelemente gearbeitet werden muss.
Die Längsecken und/oder Querecken der Raumfahrzeugmembran können an ausfahrbaren Masten fixiert sein, so dass der Zug an den Längsecken und/oder Querecken durch Ausfahren der Masten ausgeübt werden kann. Auf diese Weise kann mit der Raumfahrzeugmembranpackung und den Masten eine Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit gebildet sein. Beispielsweise können in Richtung der Längsachse ein oder zwei Längsmasten und in Richtung der Querachse ein oder zwei Quermasten zum Einsatz kommen. Dass die Masten ausfahrbar sind, kann bedeuten, dass die Masten ausrollbar oder teleskopierbar sind. In jedem Fall weisen die Masten einen Mechanismus auf, der es ermöglicht, den Abstand eines Endes des Masts von dem anderen Ende des Masts zu vergrößern, so dass die Masten aus einem gestauten, kompakten Zustand mit geringer Längserstreckung in einen Betriebszustand für die Raumfahrzeugmembran mit großer Längserstreckung gebracht werden können. Das Entpacken der Raumfahrzeugmembran kann dann daher ausschließlich durch das Ausfahren der Masten bewirkt werden. Insbesondere wenn an der Längspackung alle Längs- und Querecken der Raumfahrzeugmembran frei liegen, aber anderenfalls auch indirekt können die Masten bereits für einen Stauzustand, in dem die Masten eingefahren und die Raumfahrzeugmembran gepackt ist, an den Längsecken und/oder Querecken der Raumfahrzeugmembran befestigt sein oder mit diesen verbunden sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Ecke die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Ecke, zwei Ecken oder mehr Ecken vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 zeigt eine Raumfahrzeugmembran in einer Draufsicht.
2 zeigt die Raumfahrzeugmembran gemäß 1 in einem teilgepackten oder teilentpackten Zustand in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
3 bis 10 zeigen Teilschritte eines ersten Packschritts, in dem eine Raumfahrzeugmembran zu einer Querpackung gepackt wird, in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
11 zeigt die Raumfahrzeugmembran in einem teilgepackten oder teilentpackten Zustand mit voneinander getrennten Sicherungselementen von Sicherungseinrichtungen in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
12 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt XII aus 11.
13 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt XIII aus 12 einen Stecker der Sicherungseinrichtung.
14 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt XIV aus 12 eine Klemme der Sicherungseinrichtung.
15 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt XV aus 12 eine Schlaufe der Sicherungseinrichtung.
16 zeigt einen Ausschnitt aus einer gepackten oder teilgepackten Raumfahrzeugmembran mit einer geschlossenen Sicherungseinrichtung mit Stecker, Klemme und Schlaufe.
17 und 18 zeigen Teilschritte eines zweiten Packschritts, in dem die Querpackung gemäß 10 zu einer Längspackung gepackt wird, in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
19 und 20 zeigen eine andere mögliche Ausführungsform mit Teilschritten für den zweiten Packschritt in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
21 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform für die Längspackung in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
22 zeigt die Längspackung gemäß 20, wobei ein Mast durch die Längspackung geführt ist, in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
23 zeigt die Längspackung gemäß 21, wobei ein Mast durch die Längspackung geführt ist, in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
24 bis 27 zeigen in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben ein Entpacken oder Teilentpacken der Raumfahrzeugmembran mit sukzessivem Lösen der Sicherungseinrichtungen.
28 zeigt eine Raumfahrzeugmembran in einem teilentpackten oder teilgepackten Zustand in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
29 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Packen einer Raumfahrzeugmembran mit einem Anbringen von Sicherungseinrichtungen.
30 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Packen einer Raumfahrzeugmembran.

FIGURENBESCHREIBUNG
Im Folgenden werden für Bauelemente gleicher oder unterschiedlicher Ausführungsbeispiele, die eine gleiche oder ähnliche Gestaltung und/oder Funktion besitzen, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Für solche Bauelemente, die mehrfach vorkommen, beispielsweise auf zwei Seiten einer Symmetrieachse, werden diese durch angehängte Buchstaben oder römische Ziffern unterschieden. Auf diese Bauelemente wird auch gemeinschaftlich ohne die Buchstaben oder römischen Ziffern verwiesen.
1 zeigt eine quadratische Raumfahrzeugmembran 1. Die Raumfahrzeugmembran 1 weist eine Längsachse 2 und eine Querachse 3 auf. Aufgrund der quadratischen Form der Raumfahrzeugmembran 1 entsprechen die Längsachse 2 und die Querachse 3 den Diagonalen 27 der Raumfahrzeugmembran 1. Entlang der Längsachse 2 sich gegenüberliegend weist die Raumfahrzeugmembran 1 zwei Längsecken 4 auf. Ebenso weist sie sich entlang der Querachse 3 gegenüberliegende Querecken 5 auf. Parallel zu der Längsachse 2 in gleichmäßigen Abständen zwischen der Längsachse 2 und den Querecken 5 angeordnet weist die Raumfahrzeugmembran 1 Faltlinien 6 auf, die hier mit dünnen strichpunktierten Linien dargestellt sind. Die Faltlinien 6 können sowohl vor dem Packen ausgebildet, beispielsweise vorgefalzt oder durch Grenzen z. B. zwischen benachbarten Photovoltaikzellen markiert, sein als auch sich erst im Zuge des Packens ausbilden.
In 2 ist die Raumfahrzeugmembran 1 teilweise entpackt oder teilweise gepackt dargestellt. Entlang der Faltlinien 6 ist die Raumfahrzeugmembran 1 in Zickzackfaltungen 8 gebracht, so dass die Faltlinien 6 Faltkanten 7 bilden. Hierbei sind infolge der hier gleichmäßigen Faltungen die oberen Faltkanten 7c,d und die unteren Faltkanten 7a,b in parallelen Ebenen angeordnet. Die Zickzackfaltungen 8 sind spiegelsymmetrisch zu der Längsachse 2, die somit eine Symmetrieachse 26 ist, und hier in einem teilgefalteten Zwischenzustand dargestellt, in dem die Zickzackfaltungen 8 leicht geöffnet sind.
Im Bereich der Faltkanten 7 können sich hier nicht dargestellte Federelemente befinden, die die Raumfahrzeugmembran in einen gepackten oder entpackten Zustand beaufschlagen. In dem in 2 gezeigten Zwischenzustand sind etwaige Federelemente daher in jedem Fall (zumindest teilweise) gespannt.
Die 3 bis 10 zeigen Teilschritte eines ersten Packschritts der Raumfahrzeugmembran 1. In 3 ist die Raumfahrzeugmembran 1 vollständig ausgebreitet. In 4 beginnt ein Falten der Raumfahrzeugmembran 1, wobei die Raumfahrzeugmembran 1 gleichzeitig (oder auch nacheinander) zu den zwei spiegelsymmetrischen Zickzackfaltungen 8 gefaltet wird.
4 zeigt einen ersten Teilschritt des ersten Packschritts. Zu Beginn der Zickzackfaltung 8 ist die Raumfahrzeugmembran 1 von beiden Querecken 5 in Richtung auf die Längsachse 2 und zunächst darüber hinaus und anschließend von der Längsachse 2 aus wieder zurück nach außen gefaltet worden. Auf diese Weise sind symmetrische Faltkanten 7 entstanden. Die Längs- und Querecken 4 und 5 liegen dabei frei. In analoger Weise ist für die in den 4 bis 9 dargestellten weiteren Teilschritte jeweils die Raumfahrzeugmembran 1 mit den Querecken 5 nach innen in Richtung auf die Längsachse 2 und zunächst darüber hinaus und anschließend wieder zurück nach außen gefaltet worden. Die Faltkanten 7 sind dabei bündig übereinander angeordnet, was sich auch aus den gleichmäßig beabstandeten Faltlinien 6 gemäß 1 ergibt.
In 10 schließlich ist die Zickzackfaltung 8 und damit auch für das gezeigte Beispiel der erste Packschritt abgeschlossen. Es ist eine Querpackung 9 entstanden, bei der zwei Zickzackfaltungen 8 entlang der Längsachse 2 mit ihren Faltkanten 7c, 7d aneinander angrenzen. Die Längsecken 4 und Querecken 5 liegen dabei frei. Die Quererstreckung der Querpackung 9 entspricht der Summe der Quererstreckungen der beiden Zickzackfaltungen. Die Querpackung 9 weist zwei Teil-Querpackungen auf, die jeweils auf einer Seite der Längsachse 2 angeordnet sind.
Entlang der Symmetrieachse 26 der Querpackung 9 stoßen somit jeweils symmetrische Lagen 28 der Raumfahrzeugmembran 1 entlang ihrer Faltkanten 7 aneinander an. Umfangskanten der Raumfahrzeugmembran 1 verlaufen infolge der Zickzackfaltungen 8 zwischen Außenrändern der Querpackung 9 und der Symmetrieachse 26 mäander- oder zickzackförmig. Dabei weist die Querpackung 9 umso mehr Lagen 28 auf, je weiter man sich ihrer Mitte gesehen entlang der Symmetrieachse 26 nähert. Im Folgenden bezeichnen die Buchstaben i, ii, iii, ... die einzelnen Faltungen (oder auch sich entsprechende Bauelemente, vgl. die Sicherungseinrichtungen 30i, 30ii, ...) von außen nach innen, während die Buchstaben a bzw. b die Seite rechts bzw. links von der Längsachse 2 kennzeichnen. In der Mitte ist mit den Querecken 5 eine oberste Lage 28xiv gebildet. Außenliegend ist die unterste Lage 28i frei. Darüber, also nach innen in Richtung auf die Symmetrieachse 26 gefaltet, befindet sich die zweite Lage 28ii. Wiederum nach außen gefaltet ist die dritte Lage 28iii. Freiliegend verbleibt somit von der zweiten Lage 28ii nur ein Dreieck. An der Spitze dieses Dreiecks an der Faltkante 7c, 7d ist ein erster Knickpunkt 29i gebildet. In analoger Weise bildet auch die wiederum nach innen gefaltete vierte Lage 28iv ein Dreieck aus, an dessen Spitze an der Faltkante 7c, 7d ein zweiter Knickpunkt 29ii liegt. Aufgrund der Symmetrie der Zickzackfaltung hat die Querpackung 9 gegenüberliegende und damit auch aneinander angrenzende und sich entsprechende Paare von Knickpunkten 29ia, 29ib; 29iia, 29iib; ... Jeweils zwischen den Paaren der Knickpunkte 29a, 29b ist eine Sicherungseinrichtung 30 angeordnet. Im gezeigten Beispiel weist die Querpackung 9 somit vierzehn Lagen 28i, 28ii, ...28xiv und zwölf Paare symmetrischer Knickpunkte 29a, 29b und zwölf Sicherungseinrichtungen 30 auf. In 10 sind die Sicherungseinrichtungen 30 nicht dargestellt, da sie aufgrund ihrer Größe nicht zu erkennen wären.
11 zeigt die Querpackung 9, wobei die Sicherungseinrichtungen 30 im geöffneten Zustand gezeigt werden. Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber sind in 11 nicht alle Sicherungseinrichtungen 30 gezeigt, sondern lediglich sechs Sicherungseinrichtungen 30, nämlich 30i, 30ii, 30iii, ... für eine Hälfte der Raumfahrzeugmembranpackung 12. In 11 sind die symmetrischen Zickzackfaltungen 8 fast vollständig gefaltet. Lediglich die zweite Lage 28ii ist angehoben von der untersten Lage 28i, um die Sicherungseinrichtungen 30 besser sehen zu können. Die gezeigten Sicherungseinrichtungen 30 weisen jeweils drei Sicherungselemente, hier Stecker 31, Klemmen 32 und Schlaufen 33, auf. Die Stecker 31 sind entlang einer ersten Faltkante 7c jeweils an Sicherungsstellen 52a im Bereich der Knickpunkte 29ia, 29iia, 29iiia, ... angeordnet. Gegenüberliegend, entlang der Faltkante 7d, sind die Klemmen 32 jeweils an Sicherungsstellen 52b im Bereich der Knickpunkte 29ib, 29iib, 29iiib, ... angeordnet. Entlang der Symmetrieachse 26 bzw. der Diagonalen 27 sind die Schlaufen 33i, 33ii, 33iii, ... gleichmäßig verteilt angeordnet. 12 zeigt dies in einem vergrößerten Ausschnitt.
Die 13, 14 und 15 sind wiederum vergrößerte Ausschnitte aus 12. 13 zeigt den Stecker 31. Der Stecker 31 liegt mit einem Auflageabschnitt 34 an der Raumfahrzeugmembran 1 an. In einem Kantenabschnitt 35 kann der Stecker 31 dabei entlang der Faltkante 7 abgewinkelt sein. In einem Befestigungsabschnitt 36 ist der Stecker 31, beispielsweise stoffschlüssig, mit der Raumfahrzeugmembran 1 verbunden. Der Befestigungsabschnitt kann ein Dünnfilmgelenk ausbilden. Im einfachsten Fall kann der Befestigungsabschnitt 36 beispielsweise mit einem Stück Klebeband gebildet sein. In einem Überstandsabschnitt 37 ragt der Stecker 31 über die Faltkante 7d hinaus.
Die Klemme 32 ist etwa U-förmig im Querschnitt (vgl. 14) und mit einem Seitenschenkel des U stoffschlüssig mit der Raumfahrzeugmembran 1 verbunden. Das die Öffnung des U begrenzende Ende dieses Seitenschenkels schließt bündig mit der Faltkante 7 ab, ohne dass dieses zwingend der Fall ist.
15 zeigt die Schlaufe 33, die im Bereich der Längsachse 2 an der untersten Lage 28i der Raumfahrzeugmembran 1 angeordnet ist. Die Schlaufe 33 kann starr oder elastisch sein.
16 zeigt in einer zu den 13 bis 15 vergleichbaren Auflösung die Sicherungseinrichtung 30 in geschlossenem Zustand. Der Stecker 31 ist mit seinem Überstandsabschnitt 37 in die Klemme 32 eingeschoben. Hierin ist der Stecker 31 reibschlüssig und durch die Klemmwirkung der Klemme 32 gehalten. Indem der Stecker 31 zuvor durch die Schlaufe 33 gesteckt wurde, sind Stecker 31 und Klemme 32 im verbundenen Zustand zwischen der untersten Lage 28i und der Schlaufe 33 gefangen. Die Querpackung 9 ist auf diese Weise gegen ein Entpacken in drei Richtungen gesichert:

- Durch die Verbindung zwischen Stecker 31 und Klemme 32 erfolgt eine Sicherung in die Richtungen 38, 39, in die beim kontrollierten Entfalten entfaltende Zugkräfte wirken.
- Durch die Schlaufe 33 erfolgt eine Sicherung in die Richtung 40 senkrecht zu den Richtungen 38, 39 und senkrecht zu der untersten Lage 28i.

Deutlich wird aus den 12 bis 16 auch, dass die Sicherungseinrichtung 30 bzw. ihre Sicherungselemente nicht exakt in den Knickpunkten 29a, 29b angeordnet sein müssen. Insbesondere aus praktischen Gründen sind die Sicherungsstellen 52a, 52b hier leicht gegenüber den Knickpunkten 29 versetzt angeordnet. Für die Sicherungswirkung der Sicherungseinrichtung 30 ist es auch nicht erheblich, ob sie in den Knickpunkten 29 selbst angeordnet ist. Vielmehr kann die Sicherungseinrichtung 30 ihre Sicherungswirkung genauso in jeder beliebigen anderen Position entlang der Faltkante 7 entfalten. Es ist aber vorteilhaft, wenn die Sicherungseinrichtung 30 an oder in unmittelbarer Nähe der Knickpunkte 29 angeordnet ist, weil so u. U. eine Faltenbildung in der Raumfahrzeugmembran 1 beim Entpacken vermieden werden kann.
In 17 beginnt ein zweiter Packschritt. Die Querpackung 9 wird dazu um ein Wickelzentrum 10 aufgewickelt. Das Wickelzentrum 10 kann optional einen hier nicht dargestellten Spulenkörper aufweisen. Das Wickeln setzt dabei etwa in Höhe der Querecken 5 mittig entlang der Längsachse 2 an der Querpackung 9 an. Die Querpackung 9 kann mittig gefaltet sein, so dass die Längsecken 4 übereinander liegen und das Wickeln an einer so gebildeten mittleren Faltkante 53 beginnt.
In 18 ist der zweite Packschritt abgeschlossen. Die Querpackung 9 ist zu einer Längspackung 11 und damit zu einer Raumfahrzeugmembranpackung 12 gepackt, d. h. hier aufgewickelt. Zu erkennen ist, dass die Längsecken 4 dabei noch immer frei liegen, hier auf gegenüberliegenden Seiten des Umfangs des von der Längspackung 11 gebildeten Wickels, wobei die Längsecken 4 in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Querecken 5 liegen für diese Ausführungsform der Raumfahrzeugmembranpackung 12 im Inneren der Längspackung 11 nahe dem Wickelzentrum 10. Sollen sie an externe Elemente wie etwa einen Raumfahrtmembran-Handhabungsmechanismus angeschlossen werden, so kann dies aber beispielsweise durch Seile oder Drähte geschehen. Optional können Sicherungseinrichtungen gegen das (Ab-)Wickeln angebracht werden, die in 17 und 18 nicht gezeigt sind.
Für den Fall, dass das Herstellen der Längspackung 11 durch ein Wickeln entsprechend 17, 18 erfolgt, kann die Faltkante 53 auch nicht mittig angeordnet sein, womit dann unterschiedliche Längen der Querpackung 9 auf beiden Seiten der Faltkante 53 gewickelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise je nach den Anforderungen vorgegeben werden, in welchem Umfangsbereich des erstellten Wickels gemäß 18 die Längsecken 4 angeordnet sind und wie die Längsecken 4 an dem erstellten Wickel relativ zueinander angeordnet sind.
Die 18, 17 und Fig. 10 bis 3 können entsprechend rückwärts als Entpackvorgang durchlaufen werden. Indem an der Raumfahrzeugmembranpackung 12 gemäß 18 auf die Längsecken 4 Zugkräfte ausgeübt werden, wird zunächst die Längspackung 11 entpackt, d. h. hier abgewickelt. Schließlich wird der Zustand gemäß 10 wieder erreicht, in dem die Querpackung 9 vorliegt. Nun können Zugkräfte auf die Querecken 5 ausgeübt werden, so dass die Zickzackfaltungen 8 entfaltet werden, bis die Raumfahrzeugmembran 1 schließlich wieder den vollständig entpackten Zustand gemäß 3 erreicht hat (vgl. auch 24 bis 27).
Die 19 und 20 zeigen eine abweichende Ausführungsform für den zweiten Packschritt: Gemäß 19 werden (ausgehend von der zuvor gebildeten Querpackung 9) zur Bildung der Längspackung 15 ziehharmonikaartig symmetrisch zu der Querachse 3 Zickzackfaltungen 13 vorgenommen. Dabei bleibt ein Brückenteil 14 im Bereich der Querachse 3 ungefaltet. Im Bereich des Brückenteils 14 liegen die Querecken 5 frei. Optional können Sicherungseinrichtungen für die Zickzackfaltungen 13 angebracht werden, die in 19 und 20 nicht gezeigt sind. Somit ist möglich, dass Sicherungseinrichtungen 30 die Längspackung 15 sichern und/oder Sicherungseinrichtungen die Querpackung 8 sichern.
20 zeigt eine entsprechende Längspackung 15 bzw. Raumfahrzeugmembranpackung 16. Die jetzt kompakten Zickzackfaltungen 13 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zu einer durch die Längsachse 2 und die Querachse 3 definierten Erstreckungsebene der Raumfahrzeugmembran 1. Die Längsecken 4 liegen frei. Im Bereich des Brückenteils 14 liegen auch die Querecken 5 frei. Wie für die Ausführungsform der 18 beschrieben, kann nun durch Zug an den Längsecken 4 der zweite Packschritt gemäß den Fig. 20 und 19 rückgängig gemacht und so die Raumfahrzeugmembran 1 entpackt werden. Mit anschließendem Ziehen an den Querecken 5 kann wie zuvor beschrieben der erste Packschritt wie in den 10 bis 3 gezeigt rückgängig gemacht werden (vgl. 24 bis 27).
21 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine Längspackung 15' bzw. Raumfahrzeugmembranpackung 16'. Diese entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 20, weist jedoch keinen Brückenteil 14 auf. Es ist damit eine durchgehende Zickzackfaltung 13' gebildet.
Wie in den 22 und 23 gezeigt ist, kann der Brückenteil 14 insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein Bauteil des Raumfahrzeugs, beispielsweise ein Mast 17, durch die Raumfahrzeugmembran 1 hindurchgeführt werden soll. Der Mast 17 kann beispielsweise am Kreuzungspunkt der Längsachse 2 und der Querachse 3 durch die Raumfahrzeugmembran 1 hindurchgeführt sein. Der Brückenteil 14 kann eine Ausnehmung 54 aufweisen. Dafür kann etwa in einer untersten Lage 28i der Raumfahrzeugmembran 1 die Ausnehmung 54 gebildet sein. Entsprechende Ausnehmungen können auch im Bereich der Faltkanten 7 an weiteren Lagen der Raumfahrzeugmembran 1 gebildet sein, wobei diese für den gefalteten Zustand der Zickzackfaltung 8 nur halb so groß sein müssen wie die Ausnehmung in der untersten Lage 28i. Es ist aber auch möglich, dass wie in 22 gezeigt durch den Mast 17 nur eine Stauchung 18 der Zickzackfaltungen 8 entlang der Faltkanten 7 erfolgt. Ist ein Brückenteil 14 an der Raumfahrzeugmembranpackung 16 vorhanden, kann der Mast 17 somit einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweisen, sofern die Raumfahrzeugmembran 1 eine entsprechende Stauchung 18 zulässt.
Auch die Ausführungsform der 21 eignet sich, wie in 23 gezeigt, für die Durchführung von (hier vorzugsweise dünnen) Masten 17, wobei in diesem Fall neben der Stauchung 18 entlang der Querachse 3 auch eine Stauchung 19 entlang der Längsachse 2 auftritt.
Wie bereits beschrieben, können die Sicherungseinrichtungen 30 an beliebigen Positionen an der Raumfahrzeugmembran 1 angebracht werden. Die Positionierung der Sicherungseinrichtung 30 im Bereich des Knickpunkts 29 ermöglicht ein einfaches und kontrolliertes Entfalten, wie es in den 24 bis 27 dargestellt ist. Dazu werden an den Querecken 5 Zugkräfte auf die Raumfahrzeugmembran 1 ausgeübt. In 24 ist die Raumfahrzeugmembran 1 dadurch bereits soweit entpackt, dass mit den Zugkräften in die Richtungen 38, 39 zum ersten Mal auch eine Sicherungseinrichtung 30vi mit Zugkräften beaufschlagt wird. Damit ist die Raumfahrzeugmembran 1 bis zu einer ersten Teil-Entpacklänge 41 entpackt und gegen ein weiteres Entpacken über die Sicherungseinrichtung 30 gesichert. Aktiv oder, beispielsweise wenn die Sicherungseinrichtung gemäß den 11 bis 16 ausgestaltet ist, passiv wird die Sicherungseinrichtung 30vi gelöst. Für den Fall, dass die Sicherungseinrichtung 30 mit einem Stecker 31 und einer Klemme 32 gebildet ist, besteht das Lösen der Sicherungseinrichtung 30 darin, dass infolge der ausgeübten Zugkraft der Stecker 31 aus der Klemme 32 gezogen wird. Somit ist für das Lösen der Sicherungseinrichtung 30 die Aufbringung einer höheren Zugkraft erforderlich als für das eigentliche Entpacken. Hierbei kann die Kraftschwelle, die zum Lösen der Sicherungseinrichtung 30 aufgebracht werden muss, konstruktiv vorgegeben werden durch die Klemmkraft des Steckers 31 in der Klemme 32. Bei anderer Ausgestaltung der Sicherungseinrichtung 30 kann ein beliebiges anderes Lösen derselben erfolgen. Möglich ist beispielsweise auch ein Zerstören, Abreißen u. ä. eines Sicherungselements der Sicherungseinrichtung 30. Mit dem Lösen der Sicherungseinrichtung 30vi wird für das Entpacken nur so viel Raumfahrzeugmembran 1 freigegeben, bis die nachfolgende Sicherungseinrichtung 30v greift. Mit dieser Sicherungseinrichtung 30v ist die Raumfahrzeugmembran 1 somit für eine zweite Teil-Entpacklänge 42 gegen weiteres Entpacken gesichert (25). In gleicher Art und Weise wird schrittweise jeweils eine vergrößerte Teil-Entpacklänge bis zu nachfolgenden Sicherungseinrichtung 30iv, 30iii, 30ii, 30i freigegeben. 26 zeigt den Zustand, in dem die zweitgrößte mögliche Teil-Entpacklänge 43 erreicht ist, indem nur noch eine verbleibende Sicherungseinrichtung 30i die Raumfahrzeugmembran 1 gegen das Entpacken sichert. In 27 schließlich ist auch die letzte Sicherungseinrichtung 30i gelöst und die Raumfahrzeugmembran 1 ist mit ihrer größtmöglichen (Teil-)Entpacklänge 44 entpackt.
28 zeigt die Raumfahrzeugmembran 1 in einem teilentpackten oder teilgepackten Zwischenzustand, wobei die Raumfahrzeugmembran 1 Federelemente 55 aufweist (hier in dieser Darstellung nicht sichtbar), die die Raumfahrzeugmembran 1 in einen gepackten oder entpackten Zustand beaufschlagen. Wenn 28 einen Zustand darstellt, in dem die Federelemente 55 entspannt sind, muss zum vollständigen Entpacken der Raumfahrzeugmembran 1 eine Zugkraft entgegen der Wirkung der Federelemente 55 ausgeübt werden. Dies entspricht einem normalen Entpackvorgang. Lässt die Zugkraft jedoch nach, so wird durch die Wirkung der Federelemente 55 die Raumfahrzeugmembran 1 wieder in den in 28 gezeigten teilentpackten Zustand zurückgebracht. Dies kann dann erwünscht sein, wenn während eines Betriebs eines Raumfahrzeugs, an dem die Raumfahrzeugmembran 1 eingesetzt wird, gewünscht ist, die Raumfahrzeugmembran 1 wenigstens teilweise wieder zu packen, um bspw. nur noch eine Teilfläche eines Sonnensegels zur Wirkung zu bringen, oder die Raumfahrzeugmembran 1 wieder zu verstauen. Wenn die Raumfahrzeugmembran 1 beispielsweise mit Photovoltaikzellen besetzt ist, kann sie in den teilentpackten Zustand gebracht werden, um die Photovoltaikzellen abzuschatten und eine unerwünscht hohe Stromerzeugung zu verhindern.
29 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 45 zum Packen der Raumfahrzeugmembran 1. In einem Schritt 46 wird die Raumfahrzeugmembran 1 dabei von einer vollständig entpackten Ausgangssituation, in der die Raumfahrzeugmembran 1 ihre größtmögliche (Teil-)Entpacklänge 44 aufweist, so weit gepackt, dass sie ihre zweitgrößte mögliche Teil-Entpacklänge 43 aufweist. In einem Schritt 47 wird diese Teil-Entpacklänge 43 mit einer oder mehreren Sicherungseinrichtungen 30i gesichert. Jede Sicherungseinrichtung 30i kann dabei zwischen zwei oder mehr benachbarten, (symmetrisch) gegenüberliegenden oder voneinander entfernten Lagen 28 der Raumfahrzeugmembran 1 angebracht werden.
In einem Schritt 48 wird die Raumfahrzeugmembran weiter gepackt, bis sie eine weitere Teil-Entpacklänge aufweist, die kleiner ist als die vorhergehend gesicherte Teil-Entpacklänge 43. In einem Schritt 49 wird diese Teil-Entpacklänge wiederum mit einer oder mehreren Sicherungseinrichtungen 30ii, 30iii, ... gesichert. Die Schritte 48 und 49 werden beliebig oft wiederholt, bis die Raumfahrzeugmembran 1 vollständig gepackt ist. Optional kann nach dem letzten Sichern mit Sicherungseinrichtungen 30, hier der Sicherungseinrichtung 30vi, die Raumfahrzeugmembran 1 in einem Schritt 50 noch abschließend gepackt werden, wobei dieses letzte Packen nicht mehr gesichert wird. Beispielsweise können eine oder mehrere äußerste Lagen 28 der Raumfahrzeugmembran aufgewickelt werden, die nicht mit Sicherungseinrichtungen 30 gesichert werden.
Schließlich kann, ebenfalls optional, an der entstandenen Raumfahrzeugmembranpackung 12,16,16' in einem Schritt 51 eine Verbindung der Ecken 4, 5 mit ausfahrbaren Masten, Schlitten u. ä. erfolgen, womit eine Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit gebildet ist. Mittels der Masten, Schlitten u. ä. kann zu einem späteren Zeitpunkt ein Entpacken erfolgen.
Ein Entpacken, beispielsweise unter Zuhilfenahme der ausfahrbaren Masten der Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit, kann dann darin bestehen, die Schritte 50 bis 46 rückwärts durchzuführen, so dass jeweils die Sicherungseinrichtungen 30, hier die Sicherungseinrichtungen 30vi, 30v, 30iv, 30iii, 30ii, 30i, aktiv oder passiv gelöst werden und die Raumfahrzeugmembran 1 bis zur nachfolgenden gesicherten Teil-Entpacklänge teilentpackt wird.
30 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens 21 zum Packen der Raumfahrzeugmembran 1.
Das Verfahren 21 weist einen ersten Packschritt 22 und einen zweiten Packschritt 23 auf. In dem ersten Packschritt 22 wird die Raumfahrzeugmembran 1 zu der Querpackung 9 gepackt, wobei dies in der in den 3 bis 10 dargestellten Weise durch Falten zweier spiegelsymmetrischer Zickzackfaltungen 8 geschehen kann. Insbesondere kann der erste Packschritt 22 das Verfahren 45 umfassen, so dass an der Querpackung 9 die Sicherungseinrichtungen 30 angebracht werden. In jedem Fall bleiben in der Querpackung 9 die Querecken 5 frei zugänglich.
In dem zweiten Packschritt 23 wird die Querpackung 9 zu der Längspackung 11, 15, 15' gepackt. Dies kann insbesondere in der in den 17 und 18 gezeigten Weise geschehen, so dass die Zickzackfaltungen 8 der Querpackung 9 zu der Längspackung 11 gewickelt werden. Es kann auch in der in den 19, 20, 21 gezeigten Weise geschehen, wobei den Zickzackfaltungen 8 der Querpackung 9 eine Zickzackfaltung 13, 13' der Längspackung 15, 15' überlagert wird. Dabei kann die Längspackung 15 mit oder ohne Brückenbereich 14 erstellt werden. Optional kann der zweite Packschritt 23 das Verfahren 45 umfassen, so dass an der Längspackung 12, 16, 16' die Sicherungseinrichtungen 30 angebracht werden, unabhängig davon, ob das Verfahren 45 bereits in dem ersten Packschritt 22 ausgeführt wurde.
In einem weiteren, optionalen Schritt 24 kann ein Bauteil des Raumfahrzeugs, beispielsweise ein Mast 17, durch die Raumfahrzeugmembranpackung 12, 16, 16' hindurchgeführt werden, wobei Ausnehmungen 54 in der Raumfahrzeugmembran 1 vorgesehen sein können oder die Raumfahrzeugmembran 1 nur eine Ausnehmung 54 in einer untersten Lage 28i aufweisen kann, während weitere Lagen um den Mast 17 herum gestaucht werden.
Schließlich kann in einem optionalen Schritt 25 eine Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit mit der Raumfahrzeugmembranpackung 12, 16, 16' gebildet werden, indem beispielsweise ausfahrbare Masten an den Längsecken 4 und Querecken 5 befestigt werden.
Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Ecken, insbesondere Längsecken 4 oder Querecken 5, gesprochen wird, muss es sich nicht zwingend um abgewinkelte Ecken handeln. Vielmehr können diese auch beliebig geformt, beispielsweise abgerundet sein, oder es handelt sich um Extremitäten der Raumfahrzeugmembran 1, an welchen die Organe zum Entpacken der Längspackung 11 und/oder der Querpackung 9 angreifen.
Bezugszeichenliste

1: Raumfahrzeugmembran
2: Längsachse
3: Querachse
4: Längsecke
5: Querecke
6: Faltlinie
7: Faltkante
8: Zickzackfaltung
9: Querpackung
10: Wickelzentrum
11: Längspackung
12: Raumfahrzeugmembranpackung
13: Zickzackfaltung
14: Brückenteil
15: Längspackung
16: Raumfahrzeugmembranpackung
17: Mast
18: Stauchung
19: Stauchung
21: Verfahren
22: Packschritt
23: Packschritt
24: Schritt
25: Schritt
26: Symmetrieachse
27: Diagonale
28: Lage
29: Knickpunkt
30: Sicherungseinrichtung
31: Stecker
32: Klemme
33: Schlaufe
34: Auflageabschnitt
35: Kantenabschnitt
36: Befestigungsabschnitt
37: Überstandsabschnitt
38: Richtung
39: Richtung
40: Richtung
41: Teil-Entpacklänge
42: Teil-Entpacklänge
43: Teil-Entpacklänge
44: (Teil-)Entpacklänge
45: Verfahren
46: Schritt
47: Schritt
48: Schritt
49: Schritt
50: Schritt
51: Schritt
52: Sicherungsstelle
53: Faltkante
54: Ausnehmung
55: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010048054 A1 [0010]

Claims

Verfahren (21) zum Packen einer Raumfahrzeugmembran (1), die in einer Erstreckungsebene eine Längsachse (2) zwischen gegenüberliegenden Längsecken (4) und eine zu der Längsachse (2) quer und durch gegenüberliegende Querecken (5) verlaufende Querachse (3) aufweist, zu einer Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') mit a) einem ersten Packschritt (22), in dem die Raumfahrzeugmembran (1) entlang der Querachse (3) zu einer Querpackung (9) gepackt wird und b) einem zweiten Packschritt (23), in dem die Querpackung (9) entlang der Längsachse (2) zu einer Längspackung (11, 15, 15') gepackt wird, dadurch gekennzeichnet, dass c) das Packen der Raumfahrzeugmembran (1) in dem ersten Packschritt (22) ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran (1) von beiden Seiten der Längsachse (2) umfasst, d) in dem ersten Packschritt (22) die Raumfahrzeugmembran (1) so gepackt wird, dass in der erstellten Querpackung (9) die Querecken (5) frei zugänglich sind, und e) in dem zweiten Packschritt (23) die Querpackung (9) so gepackt wird, dass in der erstellten Längspackung (11, 15, 15') die Längsecken (4) frei zugänglich sind, f) wobei fa) die Längspackung (11, 15, 15') durch Zug an den Längsecken (4) entpackt werden kann und fb) anschließend die Querpackung (9) durch Zug an den Querecken (5) entpackt werden kann.
Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') mit einer Raumfahrzeugmembran (1), die a) in einer Erstreckungsebene eine Längsachse (2) zwischen gegenüberliegenden Längsecken (4) und eine zu der Längsachse (2) quer und durch gegenüberliegende Querecken (5) verlaufende Querachse (3) aufweist, und b) entlang der Längsachse (2) zu einer Längspackung (11, 15, 15') gepackt ist und entlang der Querachse (3) zu einer Querpackung (9) gepackt ist, dadurch gekennzeichnet, dass c) das Packen der Raumfahrzeugmembran (1) ein Packen von Material der Raumfahrzeugmembran (1) von beiden Seiten der Längsachse (2) umfasst, d) in der erstellten Querpackung (9) die Querecken (5) frei zugänglich sind, und e) in der erstellten Längspackung (15) die Längsecken (4) frei zugänglich sind, f) wobei fa) die Längspackung (11, 15, 15') durch Zug an den Längsecken (4) entpackt werden kann und fb) anschließend die Querpackung (9) durch Zug an den Querecken (5) entpackt werden kann.
Verfahren (21) nach Anspruch 1 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längspackung (11, 15, 15') durch Faltungen auf beiden Seiten der Querachse (3) gebildet wird oder ist.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungen jeweils von der Längsecke (4) bis zum einem nicht gepackten Brückenteil (14) der Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') gefaltet werden oder sind.
Verfahren (21) nach Anspruch 1 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längspackung (11, 15, 15') mit einem entlang der Längsachse (2) gesehen mittigen Falten der Querpackung (9) und einem anschließenden Wickeln gebildet wird oder ist.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Packen der Raumfahrzeugmembran (1) in dem ersten Packschritt (22) auf beiden Seiten der Längsachse (2) symmetrisch erfolgt.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querpackung (9) Zickzackfaltungen (8) auf beiden Seiten der Längsachse (2) aufweist.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumfahrzeugmembran (1) quadratisch ist.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8 oder Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumfahrzeugmembran (1) Federelemente (55) aufweist, die die Raumfahrzeugmembran (1) in einen gepackten oder entpackten Zustand beaufschlagen.
Verfahren (21) nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9 oder Raumfahrzeugmembran-Handhabungseinheit mit einer Raumfahrzeugmembranpackung (12, 16, 16') nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsecken (4) und Querecken (5) der Raumfahrzeugmembran (1) an ausfahrbaren Masten (17) fixiert sind, so dass der Zug an den Längsecken (4) und Querecken (5) zum Entpacken der Längspackung und der Querpackung durch Ausfahren der Masten (17) ausgeübt werden kann.