DE102019101609B4

DE102019101609B4 - Passive degradation-controlled release device

Info

Publication number: DE102019101609B4
Application number: DE102019101609.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2039-01-24
Also published as: DE102019101609A1

Abstract

Auslösevorrichtung (1) für ein Element eines Satelliten,wobei das Element eine passive Stellung aufweist, in der es durch eine Rückhaltevorrichtung derart zurückgehalten ist, dass es eine vorbestimmte Funktion nicht entfaltet, und eine aktivierte Stellung, in der es die vorbestimmte Funktion entfaltet, wobei die Auslösevorrichtung (1) ein Auslöseelement aufweist, das derart ausgebildet ist, dass seine Zerstörung zu einem Auslösen der Rückhaltevorrichtung zur Überführung des Elements von der passiven in die aktivierte Stellung führt,wobei das Auslöseelement derart ausgebildet ist, dass es eine erhöhte Degradationsrate aufweist und nach einer vorbestimmten Zeitspanne bis zur Zerstörung degradiert ist, wobei die erhöhte Degradationsrate dadurch erzielt wird, dass- das Auslöseelement an einer Außenseite des Satelliten derart anordenbar ist, dass es kosmischer Strahlung ausgesetzt ist oder- die Auslösevorrichtung (1) eine Quelle radioaktiver Strahlung aufweist und das Auslöseelement im Wirkungsbereich der radioaktiven Strahlung anordenbar ist oder- das Auslöseelement mit zumindest einem Reaktionspartner in Wechselwirkung steht und aufgrund einer chemischen Reaktion mit dem zumindest einen Reaktionspartner eine erhöhte Degradationsrate aufweist.Release device (1) for an element of a satellite, the element having a passive position in which it is retained by a retaining device in such a way that it does not develop a predetermined function, and an activated position in which it develops the predetermined function, wherein the triggering device (1) has a triggering element which is designed such that its destruction leads to a triggering of the restraint device for transferring the element from the passive to the activated position, the triggering element being designed such that it has an increased rate of degradation and after a predetermined period of time is degraded to destruction, the increased degradation rate is achieved in that - the trigger element can be arranged on an outside of the satellite in such a way that it is exposed to cosmic radiation or - the triggering device (1) has a source of radioactive radiation and that Tripping element in action ungsbereich the radioactive radiation can be arranged or the trigger element interacts with at least one reaction partner and has an increased rate of degradation due to a chemical reaction with the at least one reaction partner.

Description

Es ist bekannt, Auslösevorgänge in der Raumfahrt mit elektrisch aktivierten Sprengvorrichtungen oder auch elektrisch beheizten Schmelzvorrichtungen durchzuführen. Dabei wird ein elektrisches Signal benötigt, welches durch einen Computer erzeugt wird, entweder basierend auf einem per Funk übermittelten Kommando oder auf einem bereits im Speicher vorhandenen Befehl, welcher zu einer bestimmten Zeit ausgeführt wird und das elektrische Signal zur Auslösung der Vorrichtung erzeugt.It is known to carry out triggering processes in space travel with electrically activated explosive devices or electrically heated melting devices. An electrical signal is required, which is generated by a computer, either based on a command transmitted by radio or on a command already present in the memory, which is executed at a certain time and generates the electrical signal for triggering the device.

Aus der DE 10 2010 010 161 A1 ist eine Auslösemechanismus für ein Unterwasserfahrzeug bekannt, der eine Degradation durch Salzwasser ausnutzt.From the DE 10 2010 010 161 A1 a release mechanism for an underwater vehicle is known which takes advantage of degradation by salt water.

Da insbesondere Satelliten, aber nicht nur solche, einer ständigen Degradation (allmähliche Zerstörung) unterliegen und nur begrenzt Treibstoff mitführen, ist deren Lebenszeit begrenzt. Für eine erfolgreiche Entsorgung des Satelliten muss dieser am Ende der Lebenszeit noch so weit funktionieren, dass der Befehl für die Deorbitierung (Herausführung aus der Umlaufbahn und Zerstörung durch Eintritt in niedrigere Atmosphärenschichten und/oder Aufprall auf der Erdoberfläche) ausgeführt wird und die gesamte Kette von Funktionen (elektrisches Signal, Schmelzfaden, Entfaltung,...) zuverlässig durchläuft.Since satellites in particular, but not only satellites, are subject to constant degradation (gradual destruction) and only carry a limited amount of fuel, their lifespan is limited. For a successful disposal of the satellite, it must still function at the end of its life to such an extent that the command for deorbitation (removal from orbit and destruction by entering lower atmospheric layers and / or impact on the earth's surface) is carried out and the entire chain of Functions (electrical signal, melting thread, unfolding, ...) reliably runs through.

Insbesondere Kleinsatelliten, wie z.B. sogenannte CubeSats, können mit Hilfe von Widerstandssegeln deorbitiert werden. Aus der DE 10 2016 101 430 A1 ist ein Membranentfaltungssystem bekannt, mittels dessen ein Widerstandssegel eines Satelliten zurückgehalten und entfaltet werden kann.Small satellites in particular, such as so-called CubeSats, can be deorbitated with the help of resistance sails. From the DE 10 2016 101 430 A1 a membrane deployment system is known by means of which a drag sail of a satellite can be restrained and deployed.

Da Sprengvorrichtungen durch den CubeSat-Standard verboten sind, werden vorwiegend Schmelzdrähte, magnetische, piezoelektrische oder durch Wärmedehnung arbeitenden Vorrichtungen eingesetzt. Da die Zuverlässigkeit von CubeSats sehr gering ist, verbleiben selbst Satelliten mit einem System zur Deorbitierung nach Missionsende als Weltraummüll im Orbit, weil eine Befehlsübermittlung zum Einleiten der Deorbitierung durch Auslösen der Rückhaltevorrichtung für das Widerstandssegel nicht oder nicht mehr funktioniert.Since explosive devices are prohibited by the CubeSat standard, fuse wires, magnetic, piezoelectric or thermal expansion devices are mainly used. Since the reliability of CubeSats is very low, even satellites with a system for de-orbiting remain in orbit as space debris after the end of the mission, because the transmission of commands to initiate de-orbit by triggering the restraint device for the resistance sail does not or no longer works.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auslösevorrichtung für ein Widerstandssegel eines Satelliten anzugeben, die eine zuverlässige Deorbitierung auch bei Funktionsstörungen erlaubt.It is an object of the present invention to provide a release device for a resistance sail of a satellite which allows reliable deorbitation even in the event of malfunctions.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subject matter of claim 1. Advantageous embodiments and developments are the subject matter of the subclaims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Auslösevorrichtung für ein Element eines Satelliten angegeben, wobei das Element eine passive Stellung aufweist, in der es durch eine Rückhaltevorrichtung derart zurückgehalten ist, dass es eine vorbestimmte Funktion nicht entfaltet, und eine aktivierte Stellung, in der es eine vorbestimmte Funktion entfaltet.According to one aspect of the invention, a release device for an element of a satellite is specified, the element having a passive position in which it is retained by a retaining device in such a way that it does not develop a predetermined function, and an activated position in which it is a predetermined function unfolds.

Die Auslösevorrichtung weist ein Auslöseelement auf, das derart ausgebildet ist, dass seine Zerstörung zu einem Auslösen der Rückhaltevorrichtung zur Überführung des Elements von der passiven in die aktivierte Stellung führt. Das Auslöseelement ist derart ausgebildet, dass es eine erhöhte Degradationsrate aufweist und nach einer vorbestimmten Zeitspanne bis zur Zerstörung degradiert ist.The release device has a release element which is designed in such a way that its destruction leads to a release of the restraint device for transferring the element from the passive to the activated position. The trigger element is designed in such a way that it has an increased degradation rate and is degraded to destruction after a predetermined period of time.

Bei dem Element kann es sich beispielsweise um ein Widerstandssegel oder ein vergleichbares Element handeln, das geeignet ist, den Satelliten in eine niedrigere Umlaufbahn zu überführen. Ferner könnte es sich um ein Solarsegel handeln oder um eine auszusetzende Raumsonde.The element can be, for example, a resistance sail or a comparable element that is suitable for transferring the satellite into a lower orbit. It could also be a solar sail or a space probe to be deployed.

Unter einem Satelliten wird hier und im Folgenden nicht nur ein Satellit im engeren Sinne verstanden, sondern auch jedes andere Raumfahrzeug, insbesondere Raumfähren oder Raumsonden, ferner Raketen oder Teile davon.Here and in the following, a satellite is understood to mean not only a satellite in the narrower sense, but also any other spacecraft, in particular space shuttles or space probes, and also rockets or parts thereof.

Unter einer Deorbitierung eines Satelliten wird hier und im Folgenden das Verbringen des Satelliten in eine niedrigere Höhe verstanden, mit dem Ziel, den Satelliten durch Wechselwirkung mit der Atmosphäre letztendlich zum Verglühen zu bringen. Dies erfolgt mittels eines Widerstandssegels oder einer ähnlichen, den aerodynamischen Widerstand des Satelliten erhöhenden Vorrichtung. Durch die Wechselwirkung der Segelfläche mit den Molekülen der Atmosphäre wird Orbitenergie dissipiert. Diese Vergrößerung des aerodynamischen Widerstands durch ein Widerstandssegel führt zu dem gewünschten beschleunigten Deorbitieren des Satelliten.Deorbiting a satellite is understood here and in the following to mean moving the satellite to a lower altitude with the aim of ultimately causing the satellite to burn up through interaction with the atmosphere. This is done by means of a drag sail or a similar device that increases the aerodynamic drag of the satellite. Orbit energy is dissipated through the interaction of the sail surface with the molecules of the atmosphere. This increase in aerodynamic drag by means of a drag sail leads to the desired accelerated deorbiting of the satellite.

Das Widerstandssegel kann in seiner passiven Stellung beispielweise nicht entfaltet und/oder im Inneren des Satelliten angeordnet sein, so dass seine Wechselwirkung mit der Atmosphäre minimiert ist.In its passive position, the drag sail cannot, for example, be unfolded and / or be arranged inside the satellite, so that its interaction with the atmosphere is minimized.

Unter einer erhöhten Degradationsrate des Auslöseelements wird hier und im Folgenden eine Degradationsrate verstanden, die durch gezielte Maßnahmen gegenüber einer für das Element ansonsten typischerweise zu erwartenden Degradationsrate erhöht wurde. Dies kann insbesondere erzielt werden durch die Wahl eines Materials, das sich unter dem Einfluss kosmischer Strahlung und/oder unter dem Einfluss von Temperaturschwankungen besonders schnell zersetzt, durch Maßnahmen, die den Einfluss kosmischer Strahlung auf das Auslöseelement erhöhen und/oder durch Maßnahmen, die die Degradation unabhängig von dem Einfluss kosmischer Strahlung erhöhen, beispielsweise, indem das Auslöseelement elektrochemischer Korrosion oder radioaktiver Strahlung ausgesetzt wird.An increased rate of degradation of the triggering element is understood here and in the following text to mean a rate of degradation that has been increased by targeted measures compared to a rate of degradation that is otherwise typically to be expected for the element. This can be achieved in particular by choosing a material that is exposed to the influence of cosmic rays and / or decomposed particularly quickly under the influence of temperature fluctuations, through measures that increase the influence of cosmic radiation on the trigger element and / or through measures that increase the degradation independently of the influence of cosmic radiation, for example by exposing the trigger element to electrochemical corrosion or radioactive radiation becomes.

Dabei wird die Degradationsrate gezielt derart erhöht, dass das Auslöseelement nicht während einer geplanten Missionszeit des Satelliten zerstört wird, jedoch danach, insbesondere kurz danach. Dadurch wird sichergestellt, dass der Satellit bis zum Ende der geplanten Missionszeit betrieben werden kann, möglichst bald nach dem Ende dieser Missionszeit jedoch deorbitiert wird. Dazu ist die Zeitspanne bis zur Zerstörung des Auslöseelements entsprechend vorbestimmt.The degradation rate is specifically increased in such a way that the trigger element is not destroyed during a planned mission time of the satellite, but afterwards, in particular shortly afterwards. This ensures that the satellite can be operated until the end of the planned mission time, but is deorbitated as soon as possible after the end of this mission time. For this purpose, the period of time until the trigger element is destroyed is predetermined accordingly.

Die Auslösevorrichtung hat den Vorteil, dass sie das Deorbitieren eines Satelliten nach Verstreichen seiner Missionszeit ohne Funkkontakt ermöglicht. Sie kann besonders einfach aufgebaut und deshalb auch für kleine Satelliten wie beispielsweise sogenannten CubeSats geeignet sein. Somit stellt die Auslösevorrichtung einen Aktuator dar, der einen vorgesehenen Prozess nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit in Gang setzt, ohne dass dafür eine äußere Einflussnahme bzw. Signalübertragung erforderlich ist.The triggering device has the advantage that it enables a satellite to be deorbitated after its mission time has elapsed without radio contact. It can be set up particularly simply and therefore also suitable for small satellites such as so-called CubeSats. The triggering device thus represents an actuator which sets a provided process in motion after a predetermined time has elapsed, without external influence or signal transmission being necessary for this.

Das Auslöseelement kann entweder Teil der Rückhaltevorrichtung selbst sein oder alternativ die Rückhaltevorrichtung sichern, in der Art eines mechanischen oder elektronischen Sicherungssplints.The release element can either be part of the restraint device itself or, alternatively, secure the restraint device in the manner of a mechanical or electronic safety splint.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Degradationsrate dadurch erhöht, dass die Oberfläche des Auslöseelements besonders groß ausgebildet ist und insbesondere an einer Außenseite des Satelliten freiliegt oder auf andere Weise erhöhter Degradation ausgesetzt ist.According to one embodiment, the degradation rate is increased in that the surface of the trigger element is made particularly large and in particular is exposed on an outside of the satellite or is exposed to increased degradation in some other way.

Insbesondere kann das Auslöseelement ein Teil der Rückhaltevorrichtung sein, beispielsweise ein Teil eines Rückhalteseils oder mit einem Rückhalteseil verbunden sein. Gegenüber der übrigen Rückhaltevorrichtung weist es jedoch gemäß dieser Ausführungsform eine vergrößerte Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen auf und ist deshalb erhöhter Degradation ausgesetzt.In particular, the release element can be part of the restraint device, for example part of a restraint rope or be connected to a restraint rope. Compared to the rest of the restraint device, however, according to this embodiment it has an enlarged surface in relation to its volume and is therefore exposed to increased degradation.

Dies kann dadurch verwirklicht sein, dass das Auslöseelement durch eine Mehrzahl von Halteseilen gebildet ist, für deren kombinierte Haltekraft F_H und eine Rückhaltekraft F_RH für das Widerstandssegel gilt: F_RH≤ F_H ≤ 1,5 . F_RH, insbesondere F_RH ≤ F_H ≤ 1,2 · F_RH bzw. F_RH≤ F_H ≤ 1,1 · F_RH. Demnach übersteigt die kombinierte Haltekraft der Halteseile die für das Zurückhalten des Widerstandssegels notwendige Rückhaltekraft nur um beispielsweise maximal 50%, insbesondere nur um 20% bzw. nur um 10%. Darüber hinaus weisen die Halteseile eine größere Oberfläche auf, als ein einziges Halteseil es bei derselben Haltekraft tun würde.This can be achieved in that the release element is formed by a plurality of holding ropes, the combined holding force F _{H of which} and a retaining force F _RH for the resistance _{sail apply: F RH} F _H 1.5. F _RH , in particular F _RH F _H 1.2 · F _RH or F _RH F _H 1.1 · F _RH . Accordingly, the combined holding force of the holding ropes exceeds the holding force necessary for holding back the resistance sail by only, for example, a maximum of 50%, in particular only by 20% or only by 10%. In addition, the tether ropes have a larger surface area than a single tether would do with the same holding force.

Insbesondere kann die kombinierte Haltekraft F_H der Halteseile abhängig von der Anzahl der Halteseile derart gewählt werden, dass bei Zerstörung eines einzigen Halteseils oder einer geringen Anzahl der Halteseile die Rückhaltekraft F_RH durch die übrigen Halteseile nicht mehr aufgebracht werden kann.In particular, the combined holding force F _{H of} the tether ropes can be selected depending on the number of tether ropes so that if a single tether or a small number of tether ropes is destroyed, the restraint force F _RH can no longer be applied by the remaining tethers.

Alternativ kann das Auslöseelement durch eine flächige Folie gebildet sein, wobei die Folie derart gespannt ist, dass ein Zerreißen zu einem Auslösen der Rückhaltevorrichtung führt. Auch bei dieser Ausführungsform weist das Auslöseelement eine große Oberfläche auf, die kosmischer Strahlung ausgesetzt werden kann.Alternatively, the triggering element can be formed by a flat film, the film being stretched in such a way that tearing leads to triggering of the restraint device. In this embodiment, too, the trigger element has a large surface which can be exposed to cosmic radiation.

Zudem kann die Folie eine Beschichtung aufweisen, die die Degradation der Folie durch den Einfluss von Strahlung beschleunigt, beispielsweise durch Moderation kosmischer Strahlung oder durch Freisetzung von Sekundärstrahlung.In addition, the film can have a coating that accelerates the degradation of the film by the influence of radiation, for example by moderating cosmic radiation or by releasing secondary radiation.

Alternativ kann die Folie auch eine Beschichtung aufweisen, die die Degradation der Folie verlangsamt, wie beispielsweise eine Aluminiumbeschichtung auf Kaptonfolie die Degradation durch atomaren Sauerstoff verlangsamt. Es kann dann eine besonders dünne und/oder großflächige Folie eingesetzt werden, um eine Zerstörung zum vorbestimmten Zeitpunkt zu erzielen.Alternatively, the film can also have a coating that slows down the degradation of the film, such as an aluminum coating on Kapton film, for example, which slows down the degradation by atomic oxygen. A particularly thin and / or large-area film can then be used in order to achieve destruction at the predetermined point in time.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Auslöseelement an einer Außenseite des Satelliten derart anordenbar, dass es kosmischer Strahlung ausgesetzt ist. Das hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise eine möglichst große Degradationsrate erzielbar ist.According to one embodiment, the trigger element can be arranged on an outside of the satellite in such a way that it is exposed to cosmic radiation. This has the advantage that the greatest possible degradation rate can be achieved in a particularly simple manner.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Auslösevorrichtung eine Quelle radioaktiver Strahlung auf und das Auslöseelement ist im Wirkungsbereich der radioaktiven Strahlung anordenbar. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Degradation unabhängig vom Einfluss kosmischer Strahlung und gegebenenfalls besser vorhersagbar ist. Die Degradation wird bei dieser Ausführungsform durch den Einfluss radioaktiver Strahlung bewirkt.According to one embodiment, the triggering device has a source of radioactive radiation and the triggering element can be arranged in the effective area of the radioactive radiation. This embodiment has the advantage that the degradation is independent of the influence of cosmic radiation and, if necessary, more predictable. In this embodiment, the degradation is caused by the influence of radioactive radiation.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Auslöseelement aus Metall ausgebildet und steht über einen (flüssigen oder festen) Elektrolyten mit einem ein höheres Standardpotential aufweisenden Metall in Kontakt. Bei dieser Ausführungsform ist das Auslöseelement elektrochemischer Korrosion ausgesetzt und wird durch diese im Laufe der Zeit zerstört.According to another embodiment, the trigger element is made of metal and is in contact with a metal having a higher standard potential via a (liquid or solid) electrolyte. In this embodiment that is The trigger element is exposed to electrochemical corrosion and is destroyed by this over time.

Gemäß einer anderen Ausführungsform steht das Auslöseelement mit zumindest einem Reaktionspartner in Wechselwirkung und weist aufgrund einer chemischen Reaktion mit dem zumindest einen Reaktionspartner eine erhöhte Degradationsrate auf.According to another embodiment, the trigger element interacts with at least one reaction partner and has an increased rate of degradation due to a chemical reaction with the at least one reaction partner.

Es ist auch denkbar, durch Diffusions- bzw. Ein- oder Auslagerungsprozesse ausgelöste Korrosion zu nutzen, um das Auslöseelement einer erhöhten Degradationsrate auszusetzen, wie dies beispielsweise von der Wasserstoffversprödung bekannt ist.It is also conceivable to use corrosion triggered by diffusion or storage or removal processes in order to expose the trigger element to an increased rate of degradation, as is known, for example, from hydrogen embrittlement.

Ebenfalls denkbar ist es, Prozesse des plastischen Fließens zu nutzen, die zu einer Zerstörung des Auslöseelements führen.It is also conceivable to use processes of plastic flow that lead to the destruction of the release element.

Diese Ausführungsformen haben den Vorteil, dass auch sehr hohe Degradationsraten auf einfache Weise verwirklicht werden können. Das Auslöseelement kann dabei beispielsweise als Stab, Faden, Folie, Plättchen oder Leiterbahn ausgebildet sein.These embodiments have the advantage that very high degradation rates can also be achieved in a simple manner. The trigger element can for example be designed as a rod, thread, foil, plate or conductor track.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Auslöseelement als Element eines elektrischen Schaltkreises ausgebildet, der derart ausgestaltet ist, dass er im Falle einer Zerstörung des Auslöseelements die Rückhaltevorrichtung auslöst, beispielsweise über ein zusammenbrechendes Magnetfeld.According to one embodiment, the trigger element is designed as an element of an electrical circuit which is designed in such a way that it triggers the restraint device in the event of the trigger element being destroyed, for example via a collapsing magnetic field.

Bei dieser Ausführungsform kann vorteilhaft eine Degradation durch elektrochemische Korrosion eingesetzt werden, weil sie besonders gut vorherbestimmbar ist und mit einer hohen Degradationsrate durchgeführt werden kann. Aber auch eine Degradation durch den Einfluss von Strahlung oder Temperaturschwankungen ist denkbar.In this embodiment, degradation by electrochemical corrosion can advantageously be used because it can be determined particularly well in advance and can be carried out with a high degradation rate. However, degradation due to the influence of radiation or temperature fluctuations is also conceivable.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Satellit mit der beschriebenen Auslösevorrichtung angegeben. Der Satellit, der insbesondere als Cubesat ausgebildet sein kann, hat den Vorteil, dass er auf besonders einfache, zuverlässige und kostengünstige Weise nach einer vorbestimmten Zeitspanne deorbitiert werden kann.According to a further aspect of the invention, a satellite with the described triggering device is specified. The satellite, which can in particular be designed as a Cubesat, has the advantage that it can be deorbitated in a particularly simple, reliable and inexpensive manner after a predetermined period of time.

Die Rückhaltevorrichtung kann insbesondere mechanisch ausgebildet sein und ein ein zusammengerolltes Widerstandssegel haltendes Seil aufweisen. Derartige Widerstandssegel sind bereits bekannt und könnten auf einfache Weise mit der beschriebenen Auslösevorrichtung ausgestattet werden.The restraint device can in particular be designed mechanically and have a rope holding a rolled up resistance sail. Resistance sails of this type are already known and could easily be equipped with the release device described.

Die hier vorgestellte Erfindung behebt das Problem, dass der Satellit noch funktionsfähig sein muss, damit die Deorbitierung gestartet wird. Das Auslöseelement des Systems zur Deorbitierung wird gezielt darauf ausgelegt, dass es unter den Umgebungsbedingungen des Weltraums degradiert und somit nach einer vorbestimmten Zeit bricht/reißt und so z.B. die Entfaltung des Widerstandssegels auslöst. Dazu kann auch eine Substanz zum Einsatz kommen, die unabhängig von den im Weltraum herrschenden Bedingungen das Auslöseelement degradieren lässt und so den Zeitpunkt des Deorbitierens unabhängig von dem Weltraumwetter, wie z.B. der Sonnenaktivität, macht. Beispielsweise kann eine radioaktive oder anderweitig strahlende Substanz eingesetzt werden, um ein strahlungsempfindliches Element der Rückhaltevorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums zu zerstören.The invention presented here overcomes the problem that the satellite must still be functional in order for deorbitation to start. The triggering element of the system for deorbitation is specifically designed so that it degrades under the ambient conditions of space and thus breaks / tears after a predetermined time and thus, for example, triggers the deployment of the resistance sail. For this purpose, a substance can also be used that degrades the triggering element regardless of the conditions prevailing in space and thus makes the time of deorbitation independent of the space weather, such as solar activity. For example, a radioactive or otherwise radiating substance can be used in order to destroy a radiation-sensitive element of the restraint device within a predetermined period of time.

Das Auslöseelement ist derart ausgebildet, dass es nach einer vorbestimmten Zeitspanne bis zur Zerstörung degradiert ist. Die Zeitspanne ist beispielsweise die vorgesehene Missionsdauer des Satelliten oder die Missionsdauer zuzüglich einer Reservezeit. Eine gezielte Degradierung kann beispielsweise durch die Auswahl eines schnell und/oder unter bestimmten Einflüssen degradierenden Materials, durch eine Konstruktion der Rückhaltevorrichtung derart, dass das Auslöseelement in besonderer Weise der kosmischen Strahlung ausgesetzt ist und/oder durch Vorsehen eines die Degradation fördernden Elements (z.B. radioaktive Substanz) erzielt werden. Die Auslösevorrichtung wird somit ohne (externes) Signal getriggert.The trigger element is designed in such a way that it is degraded after a predetermined period of time until it is destroyed. The time span is, for example, the planned mission duration of the satellite or the mission duration plus a reserve time. Targeted degradation can be achieved, for example, by selecting a material that degrades quickly and / or under certain influences, by designing the restraint device in such a way that the trigger element is exposed to cosmic radiation in a special way and / or by providing an element that promotes degradation (e.g. radioactive Substance). The release device is thus triggered without an (external) signal.

Vorteil dieser Erfindung ist, dass es so möglich ist, ein qualifiziertes Modul - mit entsprechend hoher Zuverlässigkeit - zu entwickeln, welches in (Klein-)Satelliten eingebaut werden kann. Das Modul umfasst insbesondere die Auslösevorrichtung und kann mit bestehenden Konstruktionen verbunden werden. Die mit der Auslösevorrichtung versehenen Satelliten können dann unabhängig von ihrem Funktionszustand sicher wieder aus dem Weltraum entfernt werden. Damit wird Weltraummüll vorteilhaft reduziert.The advantage of this invention is that it is thus possible to develop a qualified module - with correspondingly high reliability - which can be built into (small) satellites. In particular, the module includes the release device and can be connected to existing structures. The satellites provided with the release device can then be safely removed from space regardless of their functional state. Space debris is thereby advantageously reduced.

Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine Schnittansicht einer Auslösevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Außenansicht der Auslösevorrichtung gemäß 1 und
3 eine Schnittansicht einer Auslösevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show in it:

1 a sectional view of a trip device according to a first embodiment of the invention;
2 an external view of the triggering device according to 1 and
3 a sectional view of a trip device according to a second embodiment of the invention.

1 zeigt eine Auslösevorrichtung 1 für ein nicht gezeigtes Widerstandssegel eines Satelliten. Die Auslösevorrichtung 1 umfasst in der gezeigten Ausführungsform einen Halteseil 8 für das zusammengerollt vorgehaltene Widerstandssegel. Das Halteseil 8 ist durch eine Öffnung 4 in einer Außenwand 2 des Satelliten in einen Innenraum 3 des Satelliten geführt. Die Öffnung 4 ist von einem sich nach Außen pilzförmig ausbildenden Rand 5 umgeben. 1 shows a trip device 1 for a resistance sail, not shown, of a satellite. The trigger device 1 comprises in the embodiment shown a tether 8th for the rolled up resistance sail. The tether 8th is through an opening 4th in an outside wall 2 of the satellite in an interior 3 of the satellite. The opening 4th is of an outwardly mushroom-shaped forming edge 5 surround.

Das Halteseil 8 ist mittels eines Verbindungselements 9 mit insgesamt acht dünneren Halteseilen 10 verbunden. Bei dem Verbindungselement 9 kann es sich beispielsweise um einen Knoten oder ein separates Element handeln, mit dem die Halteseile 8, 10 miteinander verbunden werden. Die dünneren Halteseile 10 sind an Befestigungspunkten 6 auf dem Rand 5 der Öffnung 4 befestigt. Somit liegen die dünnen Halteseile 10 an einer Außenseite des Satelliten frei und sind dort den im Weltraum herrschenden Umwelteinflüssen, insbesondere der durch die Pfeile 12 angedeuteten Strahlung ausgesetzt.The tether 8th is by means of a connecting element 9 with a total of eight thinner tethers 10 connected. With the connecting element 9 it can be, for example, a knot or a separate element with which the tethers 8th , 10 be connected to each other. The thinner tethers 10 are at attachment points 6th on the edge 5 the opening 4th attached. Thus the thin tether ropes lie 10 on an outside of the satellite and are free from the environmental influences prevailing in space, in particular those caused by the arrows 12th exposed to indicated radiation.

2 zeigt eine Sicht von außen auf die Außenwand 2 des Satelliten. In dieser Ansicht ist erkennbar, wie die dünnen Halteseile 10 sich ausgehend von dem Verbindungselement 9 zu den Befestigungspunkten 6 erstrecken. 2 shows a view from the outside of the outer wall 2 of the satellite. In this view you can see how the thin holding ropes 10 starting from the connecting element 9 to the attachment points 6th extend.

Die Halteseile 10 weisen geringere Durchmesser auf als das Halteseil 8. Sie haben daher eine größere Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Durchmesser und sind somit einer beispielsweise strahlungsbedingten Degradation stärker ausgesetzt als das Halteseil 8. The tethers 10 have a smaller diameter than the tether 8th . They therefore have a larger surface area in relation to their diameter and are therefore more exposed to degradation caused by radiation, for example, than the tether 8th .

Das Halteseil 8 dient in der gezeigten Ausführungsform als Rückhaltevorrichtung für das nicht dargestellte Widerstandssegel. Wenn das Halteseil 8 nicht mehr unter Spannung steht, wird das Widerstandssegel entfaltet. Die Halteseile 10 sind derart ausgestaltet, dass sie zusammen eine kombinierte Haltekraft F_H aufbringen, die im Wesentlichen der für das Zurückhalten des Widerstandssegels notwendigen Rückhaltekraft F_RH entspricht und diese nur geringfügig übersteigt. Insbesondere sind die Halteseile 10, von denen in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform insgesamt acht vorgesehen sind, derart ausgestaltet, dass die Zerstörung eines der Halteseile 10 dazu führt, dass die Rückhaltevorrichtung ausgelöst und das Widerstandssegel entfaltet wird.The tether 8th serves in the embodiment shown as a retaining device for the resistance sail, not shown. When the tether 8th is no longer under tension, the resistance sail is deployed. The tethers 10 are designed in such a way that together they _{apply a combined holding force F H} which essentially _{corresponds to the holding force F RH} necessary for holding back the resistance sail and only slightly exceeds it. In particular, the tethers are 10 , of those in the in the 1 and 2 A total of eight are provided embodiment shown, designed in such a way that the destruction of one of the tethers 10 causes the restraint to be triggered and the drag sail deployed.

3 zeigt eine Auslösevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, dass anstelle der Halteseile 10 eine Folie 20 vorgesehen ist, die auf einem ringförmigen Rand 15 um die Öffnung 4 herum gespannt und in einem ringförmigen Befestigungsbereich 16 auf diesem Rand 15 befestigt ist. Die im Wesentlichen runde Folie 20 weist eine zentrale Öffnung 21 auf, durch die das Halteseil 8 geführt ist. Auf der Außenseite des Satelliten ist das Halteseil 8 an der Folie 20 mittels einer Scheibe 22 und eines Knotens 24 gehalten. 3 shows a release device according to a second embodiment. This differs from that in the 1 and 2 shown first embodiment in that instead of the tethers 10 a slide 20th is provided on an annular rim 15th around the opening 4th stretched around and in an annular attachment area 16 on this edge 15th is attached. The essentially round slide 20th has a central opening 21 through which the tether 8th is led. The tether is on the outside of the satellite 8th on the slide 20th by means of a disc 22nd and a knot 24 held.

Zerreißt die Folie 20, beispielsweise weil sie unter dem Einfluss kosmischer Strahlung degradiert ist, wird das Halteseil 8 nicht mehr auf Spannung gehalten und das Widerstandssegel wird entfaltet.Tear the foil 20th , for example because it is degraded under the influence of cosmic rays, the tether becomes 8th no longer held on tension and the resistance sail is unfolded.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AuslösevorrichtungRelease device
22: Satellitsatellite
33: Innenrauminner space
44th: Öffnungopening
55: Randedge
66th: BefestigungspunktAttachment point
88th: HalteseilTether
99: VerbindungselementConnecting element
1010: HalteseilTether
1212th: Pfeilarrow
1515th: Randedge
1616: BefestigungsbereichAttachment area
2020th: Foliefoil
2222nd: Scheibedisc
2424: Knotennode

Claims

Release device (1) for an element of a satellite, the element having a passive position in which it is retained by a retaining device in such a way that it does not develop a predetermined function, and an activated position in which it develops the predetermined function, wherein the triggering device (1) has a triggering element which is designed such that its destruction leads to a triggering of the restraint device for transferring the element from the passive to the activated position, the triggering element being designed such that it has an increased rate of degradation and after a predetermined period of time is degraded to destruction, the increased degradation rate is achieved in that - the trigger element can be arranged on an outside of the satellite in such a way that it is exposed to cosmic radiation or - the triggering device (1) has a source of radioactive radiation and that Release element in The area of action of the radioactive radiation can be arranged or - the trigger element interacts with at least one reaction partner and has an increased rate of degradation due to a chemical reaction with the at least one reaction partner.

Release device (1) Claim 1 , wherein the release element is formed by a plurality of holding ropes (10), for the combined holding force F _{H of which} and a retaining force F _RH for the element applies: F _RH F _H 1.5 · F _RH .

Release device (1) Claim 1 or 2 , wherein the release element is formed by a plurality of holding ropes (10), for the combined holding force F _H and a retaining force F _RH for the element: F _RH F _H 1.2 · F _RH , in particular F _RH F _H ≤ 1.1 * F _RH .

Release device (1) Claim 1 , wherein the release element is formed by a flat film (20), the film (20) being tensioned in such a way that tearing leads to a release of the restraint device.

Release device (1) Claim 4 wherein the film (20) has a coating that accelerates or retards the degradation of the film (20) by the influence of radiation.

Satellite with a release device (1) according to one of the Claims 1 to 5 .

Satellite after Claim 6 , wherein the restraint device is of mechanical design and has a coiled rope (8) holding a resistance sail.