DE102019110760B4

DE102019110760B4 - Raumfahrzeugmembraneinheit und Set mit einer Messdatenempfangsvorrichtung und einer Messdatensendevorrichtung

Info

Publication number: DE102019110760B4
Application number: DE102019110760.1A
Authority: DE
Inventors: Norbert Toth; Peter Spietz
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: DE102019110760A1

Abstract

Raumfahrzeugmembraneinheit (1) mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran (2), einer Messdatensendevorrichtung (15) und einer Messdatenempfangsvorrichtung (11), wobei die Messdatensendevorrichtung (15) auf der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnet ist und wobei die Messdatensendevorrichtung (15) und die Messdatenempfangsvorrichtung (11) voneinander beabstandet angeordnet und für eine drahtlose Datenübertragung (19) zwischen der Messdatensendevorrichtung (15) und der Messdatenempfangsvorrichtung (11) eingerichtet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Raumfahrzeugmembraneinheit mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran, einer Messdatensendevorrichtung und einer Messdatenempfangsvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Set mit einer Messdatenempfangsvorrichtung und einer Messdatensendevorrichtung zur Verwendung in einer Raumfahrzeugmembraneinheit.
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
Nur, indem Raumfahrzeugmembranen gepackt werden, ist es überhaupt möglich, Raumfahrzeugmembranen zum Einsatz zu bringen, die Größen im Bereich von Quadratmetern aufweisen. Auf dem Gebiet der packbaren Raumfahrzeugmembranen finden zurzeit viele Entwicklungen statt. Durch neuartige Packverfahren wird es möglich, immer größere Raumfahrzeugmembranen zum Einsatz zu bringen, indem diese immer stauraumeffizienter gepackt werden können. Damit ergeben sich aber neue Herausforderungen.
Wenn die Raumfahrzeugmembran gepackt wird, so muss die Raumfahrzeugmembran zwangsläufig aus einer ebenen Erstreckung hinaus verformt werden. Es ist möglich, dass die Raumfahrzeugmembran nur gewickelt wird. Dann müssen alle eventuell auf der Raumfahrzeugmembran angeordneten Bauteile erstens verformbar sein, so dass sie mit der Raumfahrzeugmembran aufgewickelt werden können, und zweitens so flach sein, dass sie sich mit der Raumfahrzeugmembran aufwickeln lassen und dabei nicht zu Verformungen und Punktbelastungen in darüber liegenden Wicklungen der Raumfahrzeugmembran führen und dem Ziel des kompakten Stauens nicht entgegenlaufen. Dies gilt ähnlich auch für Bauteile, die auf Raumfahrzeugmembranen angeordnet werden sollen, die nur oder zusätzlich zu einem Wickeln gefaltet werden.
Hierbei ergibt sich die zusätzliche Herausforderung, dass die Bauteile entweder so angeordnet werden müssen, dass die Bauteile nicht über Grate oder Talgründe von Falten verlaufen, oder so verformbar, möglichst elastisch verformbar, sein müssen, dass die Bauteile bei einem Knicken nicht beschädigt werden oder sogar brechen, sodass die Bauteile über einen Grat oder Talgrund verlaufen können. Das Verlaufen über Grate oder Talgründe hinweg ist beispielsweise für elektrische Leitungen besonders relevant, die netzwerkartig über die Raumfahrzeugmembran verlaufen müssen oder Bauteile über Falten hinweg miteinander verbinden müssen. Gelöst wird dies bei bekannten Anwendungen in gewissem Grade auch durch geschickte geometrische Anordnung, wie etwa ein Erzeugen loser Schlaufen oder ein örtliches Abkoppeln des Bauteils von der Raumfahrzeugmembran, sodass ein Knicken reduziert oder vermieden wird.
Hier und im Folgenden werden Falten wie folgt bezeichnet: Es ist eine Konvention, Falten aus einer Blickrichtung mit einer sofort ersichtlichen Analogie zu einem Gebirge zu bezeichnen. Eine Bergfalte erstreckt sich nach oben und weist einen Grat auf, von dem aus Flanken der Bergfalte abfallen. Wenn die Bergfalte geschlossen gefaltet wird, liegt der Grat außen an der Bergfalte frei zugänglich. Eine Talfalte erstreckt sich nach unten und weist einen Talgrund auf, von dem aus Flanken der Talfalte ansteigen. Wenn die Talfalte geschlossen gefaltet wird, liegt der Talgrund eingeschlossen zwischen den Flanken der Talfalte und ist nicht zugänglich. Bergfalten und Talfalten können an ihren Flanken nahtlos ineinander übergehen.
Durch Wenden der Raumfahrzeugmembran erscheinen Bergfalten als Talfalten und umgekehrt. Allerdings wird dabei der Grat nicht direkt zum Talgrund: Wenn ein Stück Raumfahrzeugmembran einmal gefaltet wird, bildet das Stück Raumfahrzeugmembran in seiner Gänze von einer Seite aus gesehen eine Bergfalte und von der gegenüberliegenden Seite eine Talfalte aus. Ein Materialbereich befindet sich genau in einem Knick dieser Falte, während auf seinen beiden Seiten jeweils ein weiterer Materialbereich eine Flanke ausbildet. Der Materialbereich in dem Knick bildet an seiner einen, nämlich bei vollständigem Falten außen und frei liegenden, Seite den Grat der Bergfalte und an seiner anderen, nämlich bei vollständigem Falten innen zwischen den Flanken und unzugänglich liegenden, Seite den Talgrund der Talfalte aus. Bei der Betrachtung als „Bergfalten“ und „Talfalten“ und der Bezeichnung insbesondere von Graten und Talgründen soll hier keine Rolle spielen, ob eine Seite (Fläche) der Raumfahrzeugmembran konventionell als Oberseite betrachtet wird. Beispielsweise wird eine Seite, an der Photovoltaikzellen angeordnet sind, konventionell häufig als die Oberseite der Raumfahrzeugmembran angesehen.
Insbesondere das Vermeiden eines Verlaufs über Grate oder Talgründe stößt aber immer dann an seine Grenzen, wenn ein Bauteil besonders großflächig sein soll oder wenn großflächig verbundene Netzwerke hergestellt werden sollen. Ein Beispiel dafür sind auf der Raumfahrzeugmembran angeordnete Photovoltaikzellen.
Photovoltaikzellen können in vielerlei Weise auf einer Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Zur Vereinfachung der Darstellung werden daher die folgenden Begriffe verwendet: Ein Photovoltaikmodul kann eine einzelne Photovoltaikzelle, eine Reihenschaltung einzelner Photovoltaikzellen, eine Parallelschaltung einzelner Photovoltaikzellen oder eine beliebige Kombination von Reihenschaltungen und Parallelschaltungen von Photovoltaikzellen (z. B. eine Parallelschaltung von Reihenschaltungen aus einzelnen Photovoltaikzellen oder eine Reihenschaltung von Parallelschaltungen aus einzelnen Photovoltaikzellen) aufweisen. Eine Photovoltaikanordnung kann ein einzelnes Photovoltaikmodul, eine Reihenschaltung einzelner Photovoltaikmodule, eine Parallelschaltung einzelner Photovoltaikmodule oder eine beliebige Kombination von Reihenschaltungen und Parallelschaltungen von Photovoltaikmodulen (z. B. eine Parallelschaltung von Reihenschaltungen aus einzelnen Photovoltaikmodulen oder eine Reihenschaltung von Parallelschaltungen aus einzelnen Photovoltaikmodulen) aufweisen.
Einzelne Photovoltaikmodule oder -anordnungen können jeweils auf einer Flanke einer Falte angeordnet werden. Um jedoch die erzeugte Spannung abführen zu können, müssen Stromleitungen an jedes der Photovoltaikmodule oder jede der Photovoltaikanordnungen angeschlossen werden. Diese Stromleitungen werden einem Sammelpunkt zugeführt, der typischerweise zentral an der Raumfahrzeugmembran angeordnet ist. Bei einer komplexen Faltung für ein möglichst effizientes Packen der Raumfahrzeugmembran ist es häufig nicht möglich, alle Leitungen nur auf Flanken verlaufen zu lassen. Gerade, wenn die Photovoltaikmodule oder - anordnungen untereinander verbunden werden sollen, ist es zwingend notwendig, Leitungen über mehrere Falten verlaufen zu lassen. Verschiedene Lösungen sind hierzu gefunden worden, um Leitungen so zu verlegen, dass ihnen keine scharfen Knicke zugefügt werden.
Bei großen Raumfahrzeugmembranen liegen darüber hinaus im entpackten Zustand insbesondere außenliegende Gebiete weit von einem zentralen Punkt und einzelne Bereiche der Raumfahrzeugmembran weit voneinander entfernt. Damit ergibt sich nicht nur das Problem langer anzuordnender Leitungen, sondern es können sich beispielsweise über die gesamte Raumfahrzeugmembran unterschiedliche Umweltbedingungen ergeben. Beispielsweise können Teile der Raumfahrzeugmembran abgeschattet und andere Teile der Raumfahrzeugmembran einer Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein, wodurch sich erheblich unterschiedliche Temperaturen der verschiedenen Teile ergeben können. Bei bekannten Raumfahrzeugmembranen wird dieser Umstand ohne weitere Berücksichtigung in Kauf genommen.
Aus

SPROEWITZ, T. [et al.]: Membrane Deployment Technology Development at DLR for Solar Sails and Large-Scale Photovoltaics. 2019 IEEE Aerospace Conference. 2-9 March 2019, Big Sky, MT, USA, 2019, pp. 1-20. IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/AERO.2019.8741630, In: IEEE

Die Druckschrift

SPROEWITZ, T. [et al.]: GoSolAr - A Gossamer Solar Array Concept for High Power Spacecraft Applications u sing flexible Photovoltaics. 2019 IEEE Aerospace Conference, 2-9 March 2019, Big Sky, MT, USA, 2019, pp. 1-14. IEEE Xplore [online]. DOI doi.org/10.1109/AERO.2019.81/41868, In: IEEE

US 2013 / 0 009 851 A1 offenbart eine als Einheit ausgebildete autonome, drahtlose Sende- und Empfangseinrichtung, in die mindestens eine Energiespeichereinheit, eine Einheit zum Leistungsmanagement, eine Sende- und Empfangseinheit sowie einen Sensor integriert sind. Eine Leistungsversorgung der Einheit zum Leistungsmanagement und für mindestens einen Energiespeicher erfolgt über eine integrierte Photovoltaikzelle und eine RF-Antenne, die eine Baugruppe bilden. Die genannten Bestandteile der autonomen Sende- und Empfangseinrichtung können in flexible oder dehnbare Materialien integriert sein wie beispielsweise gedruckte Elektronikeinheiten, textile Gewebe, Bio-Composite-Materialien, eine dünne Glasschicht, dünne Halbleiterschichten, Papier, Nanopartikel oder Nanotubes.
Weiterer Stand der Technik ist aus

TOTH, N. [et al.]: Wireless Avionics for a Solar Seiler (GOSSAMER-1). ASD Eurospace, Data Systems in Aerospace Conference 14.-16. Mai 2012 (DASIA 2012), Dubrovnik, Croatia. URL: http://elib.dlr.de/106289/1/DASIApaper_TOTH.pdf [abgerufen 06.03.2020]

US 2017 / 0 021 947 A1

AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Raumfahrzeugmembraneinheit bereitzustellen, die es erlaubt, Daten an einer Raumfahrzeugmembran in einfacher Weise zu übermitteln, ohne dass eine Packbarkeit der Raumfahrzeugmembran erschwert wird.
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 Erkenntnis zugrunde, dass es wünschenswert sein kann, an einer Raumfahrzeugmembran ggf. weit entfernt von einem geometrischen Mittelpunkt der Raumfahrzeugmembran Messdaten zu erfassen. Beispielhafterweise kann es erwünscht sein, zu überwachen, in welchen Bereichen der Raumfahrzeugmembran eine wie starke Sonneneinstrahlung vorliegt. Wenn zu diesem Zweck verschiedene geeignete Messdatenerfassungsvorrichtungen, wie im Beispiel etwa Photosensoren aufweisende Messdatenerfassungsvorrichtungen, über die Raumfahrzeugmembran verteilt werden, dann sind diese u. U. über eine sehr große Fläche im Bereich von möglicherweise mehreren hundert Quadratmetern, beispielsweise bis zu 10 m², bis zu 50 m², bis zu 100 m², bis zu 200 m², bis zu 400 m² oder bis zu 500 m², verteilt. Eine Datenauswertung der Messdaten findet aber typischerweise zentral oder wenigstens an einer für alle oder eine Gruppe der Messdatenerfassungsvorrichtungen gemeinsamen Messdatenauswertungsvorrichtung statt, so dass es häufig erwünscht sein wird, die durch die verteilten Messdatenerfassungsvorrichtungen erfassten Messdaten zu einer gemeinsamen Sammelstelle zu übermitteln.
Zum Zweck der Datenübermittlung der Messdaten könnten Datenleitungen angelegt werden. Dazu müssen aber gerade bei einer großen Raumfahrzeugmembran, beispielsweise mit einer Fläche von mehreren Quadratmetern, große Strecken von Datenleitungen auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet werden. Dies ist zum einen aufwendig und teuer und hat zum anderen zwei entscheidende Nachteile, speziell für die Anwendung auf einer Raumfahrzeugmembran. Zum einen haben die Datenleitungen selbst eine Masse und bei langen Strecken von Datenleitungen wird einer Raumfahrzeugmembran u. U. eine große Masse hinzugefügt. In der Raumfahrt ist dabei eine höhere Masse stets mit erheblichen Nachteilen verbunden, insbesondere da die höhere Masse einen höheren Treibstoffverbrauch beim Start des Raumfahrzeugs und damit wesentlich erhöhte Kosten verursacht. Insbesondere bei großen Raumfahrzeugmembranen wird außerdem ein Navigieren, speziell ein Schwenken, schwieriger, je höher die Masse der Raumfahrzeugmembran ist. Zum anderen ergibt sich insbesondere bei einer gefalteten Raumfahrzeugmembran die Schwierigkeit, die Datenleitungen in den Falten und insbesondere über die Falten so zu führen, dass die Datenleitungen beim Falten nicht geknickt und nicht beschädigt werden. Dies ist zum einen aufwendig und erfordert spezielle, biegsame und flache Datenleitungen und ist insbesondere dann besonders erschwert, wenn beispielsweise dann, wenn die Raumfahrzeugmembran als Photovoltaikmembran genutzt wird, bereits andere Leitungen auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet werden müssen, so dass sich eine Vielzahl von auf der Raumfahrzeugmembran unterzubringenden Leitungen ergibt. Schließlich haben selbst flache Leitungen eine gewisse Dicke und wenn in den Falten der Raumfahrzeugmembran jeweils auch nur wenige zusätzliche Datenleitungen angeordnet sind, so addieren sich deren geringe Dicken so, dass eine Raumfahrzeugmembran u. U. nicht mehr so kompakt gepackt werden könnte, wie dies ohne die Datenleitungen der Fall wäre. Dies wäre aber für eine Raumfahrzeugmembran ein entscheidender Nachteil.
Die Erfindung betrifft eine Raumfahrzeugmembraneinheit mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran, einer Messdatensendevorrichtung und einer Messdatenempfangsvorrichtung. Die Messdatensendevorrichtung ist auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet und dabei gleichzeitig von der Messdatenempfangsvorrichtung beabstandet angeordnet. Es ist möglich, aber nicht notwendig, dass die Messdatenempfangsvorrichtung ebenfalls auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet ist. Die Messdatensendevorrichtung ist für eine drahtlose Datenübertragung zwischen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung eingerichtet.
Durch die drahtlose Datenübertragung zwischen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung besteht keine oder eine verringerte Notwendigkeit, Datenleitungen einzusetzen. Die Messdatensendevorrichtung kann an einer beliebigen Position an der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Die Messdatenempfangsvorrichtung hingegen muss nicht auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein, sondern kann beispielsweise auch unter, neben oder in einer Ausnehmung der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Durch die drahtlose Datenübertragung zwischen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung wird es somit erstmals ermöglicht, Messdaten, die an einem beliebigen Ort auch einer packbaren Raumfahrzeugmembran erfasst wurden, an einen anderen Ort der Raumfahrzeugmembran zu übertragen, ohne dass das Packen der Raumfahrzeugmembran erschwert wird und ohne dass durch die Notwendigkeit eines Verlegens von Datenleitungen ein hoher baulicher Aufwand erzeugt und eine Masse der Raumfahrzeugmembraneinheit stark erhöht wird.
Drahtlose Datenübertragung ist an sich bekannt. Es gibt eine Vielzahl von gut bekannten Ausführungsformen von Netzwerken zur drahtlosen Datenübertragung. Dazu wird exemplarisch auf die Werke „Wireless Communications“ (A. Goldsmith, Cambridge University Press, 2005) und „Drahtlose Kommunikationssysteme und ihre Sicherheitsaspekte“ (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (Hg.), 2009; https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/ Publikationen/Broschueren/Drahtlose-Komsysteme.html [abgerufen 01.04.2019]) und die Artikel in der Online-Enzyklopädie Wikipedia unter den Stichworten „Kabellose Übertragungsverfahren“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Kabellose_%C3%9Cbertragungsverfahren [abgerufen 01.04.2019]) und „Funknetz“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Funknetz [abgerufen 01.04.2019]) verwiesen. Eine drahtlose Datenübertragung kann in verschiedenen Wellenlängenbereichen erfolgen, so beispielsweise im Infrarotbereich oder im Radiobereich. Verschiedene Standards und Methoden der Kommunikation der verschiedenen, Knoten genannten, Bestandteile des Netzwerks untereinander sind bekannt. Beispielsweise kann die Messdatenempfangsvorrichtung eine Messdatensendevorrichtung, von der sie drahtlos Messdaten empfängt, anhand einer mit den übertragenen Messdaten übermittelten, für die Messdatensendevorrichtung individuellen Kennung erkennen und ggf. in der Messdatenempfangsvorrichtung gespeicherte Daten zu der Messdatensendevorrichtung, wie etwa eine Position der Messdatensendevorrichtung auf der Raumfahrzeugmembran, den empfangenen Messdaten zuordnen.
Ein zusätzlicher, unerwarteter Vorteil der Erfindung ist es, dass die Messdatensendevorrichtung und die Messdatenempfangsvorrichtung in einfacher Weise an einer bestehenden Raumfahrzeugmembran nachgerüstet werden können, wenn beispielsweise im Zuge einer Entwicklungsarbeit die Notwendigkeit einer Datenerfassung in außenliegenden Gebieten der Raumfahrzeugmembran festgestellt wird, oder sogar zusätzliche Messdatensendevorrichtungen nachgerüstet oder die Messdatensendevorrichtung neu positioniert werden können. Es ist sogar möglich, dass die Messdatensendevorrichtung und die Messdatenempfangsvorrichtung nur während einer Entwicklungsphase an der Raumfahrzeugmembran montiert sind und für einen tatsächlichen Einsatz der Raumfahrzeugmembran für einen Weltraumflug entfernt werden. Sowohl das Nachrüsten als auch das nachträgliche Entfernen wäre nicht oder nur schwer möglich oder zumindest mit erheblichem Aufwand verbunden, wenn zusätzlich eine Vielzahl von Datenleitungen mit angebracht und/oder entfernt werden müssten.
Die erfindungsgemäße Raumfahrzeugmembraneinheit ist schon deswegen, weil sie eine geringe Anzahl an Bauteilen aufweist und dadurch nur ein geringes Maß an Masse und Dicke der Raumfahrzeugmembran hinzufügt, an jeder packbaren Raumfahrzeugmembran vorteilhaft. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist aber die Raumfahrzeugmembran faltbar. Für eine faltbare Raumfahrzeugmembran ergeben sich besondere Punkte, die bei einer Auswahl und beim Anordnen eines beliebigen Bauteils auf der Raumfahrzeugmembran zu beachten sind: Beispielsweise bei einem Wickeln wird die Raumfahrzeugmembran nur leicht gebogen, wobei ein kleinster Krümmungsradius einem Radius eines Spulenkörpers entsprechen kann, auf den die Raumfahrzeugmembran aufgewickelt ist oder wird. Das Bauteil wird dadurch unter Umständen nur in geringem Maße auf Biegung beansprucht. Es genügt daher, wenn das Bauteil ausreichend flexibel ist, eine solche Biegung zu ertragen, ohne zu brechen. Das Bauteil kann daher auf der gewickelten Raumfahrzeugmembran zum Einsatz kommen, wenn es gegenüber einer Biegung, aber unter Umständen nicht einem Knicken, elastisch verformbar ist. Im Gegensatz dazu ergeben sich beim Falten scharfe Knicke der Raumfahrzeugmembran, nämlich die Grate und Talgründe der Falten. Im vollständig gefalteten Zustand der Raumfahrzeugmembran kann die Raumfahrzeugmembran an jedem Grat und jedem Talgrund um nahezu 180° auf sich selbst zurückgefaltet sein. Wenn ein Bauteil so angeordnet ist, dass es sich über einen Grat oder Talgrund erstreckt, muss es ebenfalls um nahezu 180° gefaltet, also geknickt werden. Ein solches Knicken bedeutet eine erhebliche mechanische Belastung des Bauteils. Selbst bei einem grundsätzlich flexiblen Bauteil, etwa einem auf einer Folie aufgebauten Bauteil, muss dann entweder eine plastische Verformung des Bauteils in Kauf genommen und das Bauteil entsprechend ausgelegt werden oder das Bauteil muss selbst unter der Bedingung des Knickens elastisch verformbar sein. Es ist grundsätzlich möglich, die Messdatensendevorrichtung als ein solches auf der Raumfahrzeugmembran angeordnetes Bauteil so flexibel oder mit vorherbestimmten Knickstellen auszubilden, dass sie auch gefaltet werden kann. Insbesondere kann die Messdatensendevorrichtung bei einem Knicken elastisch verformbar sein.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist aber die Messdatensendevorrichtung vollständig auf einer Flanke einer Falte der Raumfahrzeugmembran angeordnet. Eine Anordnung auf einer Flanke einer Falte vermindert eine Belastung selbst einer flexiblen Messdatensendevorrichtung, weil sie nicht gefaltet und damit geknickt wird, und führt auch dazu, dass eine geringere Dicke in der Raumfahrzeugmembranpackung hinzugefügt wird. Dies lässt sich daran veranschaulichen, dass eine an einer Flanke angeordnete Messdatensendevorrichtung ihre Dicke in der Packung nur einfach beiträgt, während eine über einen Grat oder Talgrund der Falte hinausreichende Messdatensendevorrichtung auf beiden Flanken der Falte angeordnet ist, und daher lokal ihre Dicke zweimal zu einer Dicke der Raumfahrzeugmembranpackung beiträgt.
Unter der Falte soll hier zum einen eine Falte verstanden werden, die ausgebildet ist, wenn die Raumfahrzeugmembran gepackt, hier speziell gefaltet, ist. Falten können aber auch in der Raumfahrzeugmembran bestehen und erkennbar sein, wenn diese vollständig entpackt ist, indem sich die Grate und entsprechend gegenüberliegenden Talgründe der Falten als sichtbare Faltlinien („Knicke“) in der Raumfahrzeugmembran niederschlagen. Somit wird hier auch der Bereich zwischen diesen Faltlinien im vollständig entpackten Zustand der Raumfahrzeugmembran jeweils als Flanke einer Falte verstanden.
Es ist möglich, dass die Messdatensendevorrichtung die Messdaten vor dem Übertragen an die Messdatenempfangsvorrichtung temporär oder permanent speichert. Die Messdatensendevorrichtung kann zu diesem Zweck auch ein Speichermodul aufweisen.
Es ist möglich, dass die Messdatensendevorrichtung ein Messdatensendemodul aufweist, beispielsweise zusammen mit einem Speichermodul und/oder weiteren im Folgenden beschriebenen Modulen, wie beispielsweise einem Stromversorgungsmodul und/oder einem Analog-Digital-Wandlungsmodul.
Die Messdatensendevorrichtung oder insbesondere das Messdatensendemodul kann eine Flächenmasse von 0,2 g/cm² bis 10 g/cm², von 0,2 g/cm² bis 5,0 g/cm², von 0,2 g/cm² bis 2,0 g/cm², von 0,3 g/cm² bis 1,0 g/cm², von 0,3 g/cm² bis 0,8 g/cm², von 0,5 g/cm² ± 10 % oder 0,5 g/cm² ± 5 %, von 0,6 g/cm² ± 10 % oder 0,6 g/cm² ± 5 % oder von 0,7 g/cm² ± 10 % oder 0,7 g/cm² ± 5 % aufweisen. Die Messdatensendevorrichtung oder insbesondere das Messdatensendemodul kann eine Grundfläche von 5 cm² bis 20 cm², von 5 cm² bis 15 cm², von 7 cm² bis 12 cm², von 7 cm² bis 10 cm², von 8 cm² ± 10 % oder 8 cm² ± 5 %, von 9 cm² ± 10 % oder 9 cm² ± 5 % oder von 10 cm² ± 10 % oder 10 cm² ± 5 % aufweisen.
Die Messdatensendevorrichtung und/oder die Messdatensendevorrichtung oder insbesondere das Messdatensendemodul kann eine flexible Leiterplatte aufweisen. Eine flexible Leiterplatte ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Raumfahrzeugmembran ausschließlich oder zusätzlich zu einem Falten gewickelt wird. Flexible Leiterplatten sind unter dem Stichwort „Flex-PCB“ (für engl. flexible printed circuit boards) bekannt und kommerziell erhältlich. Flexible Leiterplatten sind in temperaturbeständigen und vakuumtauglichen Ausführungen erhältlich, sodass sie besonders gut für Anwendungen an Raumfahrzeugen geeignet sein können. Flexible Leiterplatten können je nach gewünschtem Einsatzzweck konfiguriert werden. Dazu kann oder können ein Leitmedium oder mehrere Leitmedien, beispielsweise in einer oder mehreren Leiterbahnen, auf einem Trägermedium angeordnet werden. Die Leiterbahnen können in mehreren Lagen angeordnet sein, wodurch es ermöglicht sein kann, dass sich die Leiterbahnen überkreuzen. Eine flexible Leiterplatte kann beispielsweise Polyimid als ein Trägermedium und Kupfer als ein Leitmedium in Leiterbahnen enthalten. Eine für die Verwendung in der Messdatensendevorrichtung geeignete Leiterplatte kann beispielsweise eine Polyimidfolie aufweisen, an deren beiden Oberflächen jeweils eine Lage mit einer Kupfer-Leiterbahn angeordnet ist. Die gesamte Anordnung mit dem Trägermedium und der Leiterbahn oder den Leiterbahnen kann von einer Abdeckfolie bedeckt oder von zwei Abdeckfolien umschlossen sein. Die Abdeckfolie kann oder die Abdeckfolien können beispielsweise eine elektrische Isolation und/oder mechanischen Schutz des Trägermediums und der Leiterbahn oder Leiterbahnen bewirken. Die flexible Leiterplatte kann somit mehrere Laminatschichten aufweisen, wobei es möglich ist, dass jeweils zwischen zwei Laminatschichten eine Kleberschicht angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass die flexible Leiterplatte keine Kleberschichten oder nicht zwischen allen Laminatschichten jeweils eine Kleberschicht aufweist.
Beispielsweise kann das Trägermedium, insbesondere die Polyimidfolie, eine Dicke von 50 µm ± 10 % oder 50 µm ± 5 % aufweisen, kann jede Leiterbahn, beispielsweise jede Kupfer-Leiterbahn, eine Dicke von 35 µm ± 10 % oder 35 µm ± 5 % aufweisen und kann jede Abdeckfolie eine Dicke von 100 µm ± 10 % oder 100 µm ± 5 % aufweisen. Die flexible Leiterplatte kann somit eine Gesamtdicke von 320 µm ± 20 %, 320 µm ± 10 % oder 320 µm ± 5 % aufweisen. Die flexible Leiterplatte kann auch eine Dicke von höchstens 350 µm oder von höchstens 400 µm aufweisen. Insbesondere können die Leiterbahnen auch dünner sein als oben angegeben, so beispielsweise mit einem für die Raumfahrt für Kupfer-Leiterbahnen empfohlenen Wert einer Dicke von 18 µm ± 10 % oder 18 µm ± 5 %. Aber auch das Trägermedium und/oder die Abdeckfolien können dünner sein als oben angegeben. Die flexible Leiterplatte kann daher eine Dicke von höchstens 186 µm, höchstens 190 µm, höchstens 200 µm, höchstens 250 µm oder höchstens 300 µm aufweisen.
Die flexible Leiterplatte kann eine Flächenmasse von 20 µg/cm² bis 50 µg/cm², von 20 µg/cm² bis 40 µg/cm², von 20 µg/cm² bis 35 µg/cm², von 25 µg/cm² bis 30 µg/cm², von 27 µg/cm² bis 28 µg/cm², von 27,5 µg/cm² bis 28,0 µg/cm² , von 30 µg/cm² bis 40 µg/cm², von 35 µg/cm² bis 40 µg/cm², von 37 µg/cm² bis 39 µg/cm² oder von 27,7 µg/cm² ± 10 %, 27,7 µg/cm² ± 5 %, 38 µg/cm² ± 10 % oder 38 µg/cm² ± 5 % aufweisen.
Die Messdatensendevorrichtung kann eine elektrische Leistungsversorgung benötigen. In besonders einfacher Weise kann eine elektrische Leistungsversorgung realisiert werden, wenn die Raumfahrzeugmembran als Photovoltaikmembran ausgebildet ist, also an ihrer Oberfläche angeordnete Photovoltaikmodule oder -anordnungen aufweist. Wenn eine durch die Photovoltaikmodule oder -anordnungen erzeugte Spannung dazu ausreicht, kann dann die Messdatensendevorrichtung ihre Stromversorgung direkt durch eines oder mehrere der Photovoltaikmodule oder -anordnungen oder die Photovoltaikmodule oder -anordnungen erhalten. Es ist aber auch möglich, dass die Messdatensendevorrichtung ein Stromversorgungsmodul aufweist. Das Stromversorgungsmodul kann beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen. Als Batterie oder Akkumulator können aufgrund ihrer geringen Abmaße Knopfzellen zum Einsatz kommen. Es kann aber auch ein Akkumulator auf Folienbasis in dem Stromversorgungsmodul zum Einsatz kommen. Dieser hat gegenüber einer Knopfzelle den Vorteil einer noch geringeren Dicke und einer Flexibilität, die bei dem Stromversorgungsmodul ebenso von Vorteil sind, wie dies oberhalb beschrieben wurde. Das Stromversorgungsmodul kann jedenfalls flexibel sein, was beispielsweise auf einen Akkumulator auf Folienbasis zutrifft. Das Stromversorgungsmodul kann beispielsweise eine Lithium-Polymer-Batterie oder einen Lithium-Polymer-Akkumulator oder eine Lithium-Metall-Batterie aufweisen.
Das Stromversorgungsmodul kann eine Dicke aufweisen, die höchstens der Dicke der flexiblen Leiterplatte der Messdatensendevorrichtung oder insbesondere des Messdatensendemoduls entspricht. Das Stromversorgungsmodul kann auch eine Dicke von höchstens 1,5 mm, höchstens 1,2 mm, höchstens 1 mm, höchstens 0,7 mm, höchstens 0,5 mm, höchstens 0,3 mm, höchstens 0,2 mm, höchstens 100 µm, höchstens 50 µm, höchstens 35 µm, höchstens 32 µm, höchstens 31 µm, höchstens 30 µm, höchstens 29 µm, höchstens 28 µm oder höchstens 25 µm aufweisen.
Insbesondere zusätzlich zu einem Akkumulator kann das Stromversorgungsmodul ein Photovoltaikmodul aufweisen. Das Photovoltaikmodul ist dann keines der ggf. zu anderen Zwecken auf der Raumfahrzeugmembran angeordneten Photovoltaikmodule (im Beispiel der Photovoltaikmembran), sondern ein speziell der Messdatensendevorrichtung zugeordnetes Photovoltaikmodul. Insbesondere kann das Photovoltaikmodul flexibel sein. Dies hat die gleichen Vorteile, wie dies oben für die flexible Leiterplatte beschrieben wurde. Das Photovoltaikmodul kann insbesondere ein Dünnfilm-Photovoltaikmodul sein. Dünnfilm-Photovoltaikmodule sind auf flexiblen Folien, beispielsweise auf Polyimidbasis, aufgebaut und weisen neben einer hohen Flexibilität und elastischen Verformbarkeit auch eine geringe Dicke auf. Dünnfilm-Photovoltaikmodule sind aus verschiedenen Gründen besonders gut für den Einsatz in der Raumfahrt geeignet. Neben ihrer geringen Dicke gehört dazu ihre, teilweise daraus folgende, geringe Masse, aber auch eine hohe Beständigkeit gegenüber Protonen- und Elektronenstrahlung sowie mechanischen und thermischen Belastungen, wie etwa eine erhöhte Bruchbeständigkeit. Insbesondere Dünnfilmphotovoltaikmodule auf Basis von Polyimidfolien sind für Raumfahrtanwendungen gut geeignet.
Im Beispiel eines Dünnfilm-Photovoltaikmoduls kann das Dünnfilm-Photovoltaikmodul eine Polyimidfolie mit einer Dicke von 25 µm und einer photovoltaisch aktiven Beschichtung mit einer Dicke von höchstens 7 µm, von höchstens 10 µm oder von höchstens 15 µm aufweisen. Das Stromversorgungsmodul, insbesondere ein Dünnfilm-Photovoltaikmodul, kann eine Flächenmasse von 5 µg/cm² bis 40 µg/cm², von 5 µg/cm² bis 30 µg/cm², von 5 µg/cm² bis 20 µg/cm², von 5 µg/cm² bis 10 µg/cm², von 7 µg/cm² bis 20 µg/cm², von 7 µg/cm² bis 15 µg/cm², von 7 µg/cm² bis 10 µg/cm², von 10 µg/cm² bis 15 µg/cm², von 10 µg/cm² bis 20 µg/cm², von 10 µg/cm² bis 30 µg/cm², von 8 µg/cm² bis 9 µg/cm², von 8,0 µg/cm² bis 8,5 µg/cm² oder von 8,3 µg/cm² ± 10 % oder 8,3 µg/cm² ± 5 % aufweisen.
Ein Photovoltaikmodul, insbesondere ein Dünnfilm-Photovoltaikmodul, zur Versorgung der Messdatensendevorrichtung kann eine Fläche von einigen Quadratzentimetern, z. B. 10 cm² bis 80 cm², 10 cm² bis 60 cm², 20 cm² bis 60 cm², 20 cm² bis 40 cm², 2 cm² bis 40 cm², 10 cm² bis 40 cm², 10 cm² bis 35 cm², 20 cm² bis 35 cm², 25 cm² bis 35 cm² oder 30 cm² ± 10 % oder 30 cm² ± 5 %, aufweisen. Ein Photovoltaikmodul kann neben weiteren Bestandteilen der Messdatensendevorrichtung angeordnet sein, es kann aber auch auf (d. h., an einer der Raumfahrzeugmembran abwandten Seite) der Messdatensendevorrichtung angeordnet sein. In vorteilhafter Weise wird dann eine geringere Grundfläche der Raumfahrzeugmembran für die Messdatensendevorrichtung beansprucht. Dies bedeutet aber auch gleichzeitig, dass die Messdatensendevorrichtung eine größere Dicke insgesamt aufweist und dass ggf. Teile der Messdatensendevorrichtung, wie insbesondere eine Antenne der Messdatensendevorrichtung, durch das Photovoltaikmodul abgedeckt werden. Welche Ausbildung vorteilhaft ist, kann je nach Einsatzzweck entschieden werden.
Die Messdatensendevorrichtung, ggf. einschließlich des Stromversorgungsmoduls, insbesondere einer Folienbatterie, kann eine Flächenmasse von 0,2 g/cm² bis 10 g/cm², von 0,5 g/cm² bis 5,0 g/cm², von 0,5 g/cm² bis 2,0 g/cm², von 1,0 g/cm² bis 2,0 g/cm², von 1,0 g/cm² bis 1,5 g/cm², von 1,1 g/cm² ± 10 % oder 1,1 g/cm² ± 5 % oder von 1,2 g/cm² ± 10 % oder 1,2 g/cm² ± 5 % aufweisen. Die Messdatensendevorrichtung kann eine Grundfläche von 5 cm² bis 20 cm², von 5 cm² bis 15 cm², von 7 cm² bis 12 cm², von 7 cm² bis 10 cm², von 8 cm² ± 10 % oder 8 cm² ± 5 %, von 9 cm² ± 10 % oder 9 cm² ± 5 % oder von 10 cm² ± 10 % oder 10 cm² ± 5 % aufweisen.
Die Raumfahrzeugmembraneinheit kann eine Messdatenerfassungsvorrichtung aufweisen, die mit der Messdatensendevorrichtung verbunden sein kann. Die Messdatenerfassungsvorrichtung kann beispielsweise einen Spannungs- oder Stromsensor, einen Temperatursensor, einen Beschleunigungssensor, einen Beleuchtungssensor (bspw. als Beleuchtungsintensitätssensor oder Beleuchtungsrichtungssensor, bspw. eine Photodiode), einen Kraftsensor, einen Drucksensor und/oder einen Dehnungssensor (bspw. einen Dehnungsmessstreifen) aufweisen. Dabei kann die Messdatenerfassungsvorrichtung auch mehrere Sensoren zur Erfassung verschiedener Messgrößen aufweisen. Welche Messgrößen die Messdatenerfassungsvorrichtung erfasst oder erfassen kann, kann je nach gewünschtem Einsatzzweck konfiguriert werden. Wenn beispielsweise die Messdatenerfassungsvorrichtung an einem Photovoltaikmodul oder einer Photovoltaikanordnung angeordnet werden soll, so kann die Messdatenerfassungsvorrichtung beispielsweise eine Spannung mittels eines Spannungssensors, eine Beleuchtung durch Sonneneinstrahlung mittels eines Beleuchtungssensors und eine Temperatur des Photovoltaikmoduls oder der Photovoltaikanordnung mittels eines Temperatursensors erfassen. Es ist unter Umständen auch möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung ohne einen zusätzlichen Sensor Messdaten erfasst, beispielsweise indem sie direkt Strom oder Spannung an einer Photovoltaikzelle erfasst. Jeder Sensor kann auch räumlich entfernt von anderen Bestandteilen der Messdatenerfassungsvorrichtung angeordnet sein und beispielsweise mittels einer flexiblen Leiterplatter oder mittels einzelner Leitungen einer flexiblen Leiterplatte mit den anderen Bestandteilen der Messdatenerfassungsvorrichtung verbunden sein.
Die von der Messdatenerfassungsvorrichtung erfassten Messdaten können dann von der Messdatenerfassungsvorrichtung an die Messdatensendevorrichtung übertragen und von der Messdatensendevorrichtung drahtlos an die Messdatenempfangsvorrichtung übertragen werden.
Die Messdatensendevorrichtung kann mit der Messdatenerfassungsvorrichtung in geeigneter Weise verbunden sein, beispielsweise über einen geeigneten Konnektor, etwa in Form eines Steckverbinders. Die Messdatensendevorrichtung kann mit der Messdatenerfassungsvorrichtung beispielsweise auch mittels einer flexiblen Leiterplatte oder flexiblen Leiterbahn verbunden sein. Die flexible Leiterplatte oder Leiterbahn kann als oben bereits beschriebener Flex-PCB ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass mit einer Messdatensendevorrichtung mehrere Messdatenerfassungsvorrichtungen verbunden sind, sodass die Messdatensendevorrichtung als eine Art lokales Zentrum und/oder in multifunktionaler Weise die Messdaten der mehreren Messdatenerfassungsvorrichtungen sammeln und anschließend (mit oder ohne Aufbereitung und/oder Verarbeitung) an die Messdatenempfangsvorrichtung übertragen kann. Das kann beispielsweise deswegen vorteilhaft sein, weil die Messdatenerfassungsvorrichtung unter Umständen vergleichsweise kostengünstig sein kann, insbesondere dann, wenn in ihr Sensoren zum Einsatz kommen, die als Standardbauteile in großen Stückzahlen angefertigt werden und daher günstig im Handel erhältlich sind, wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen. Demgegenüber kann die Messdatensendevorrichtung teurer in der Herstellung sein, sodass es effizient sein kann, zwar viele Messdatenerfassungsvorrichtungen für eine kleinräumige Messdatenerfassung zum Einsatz zu bringen, aber so wenige Messdatensendevorrichtungen wie möglich zum Einsatz zu bringen.
Unabhängig vom Vorhandensein einer Messdatenerfassungsvorrichtung in der Raumfahrzeugmembraneinheit kann die Messdatensendevorrichtung einen Anschluss für eine Messdatenerfassungsvorrichtung oder Anschlüsse für mehrere Messdatenerfassungsvorrichtungen aufweisen.
Die Messdatensendevorrichtung und die Messdatenerfassungsvorrichtung können in einem gemeinsamen Gehäuse und/oder auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Der gemeinsame Träger kann beispielsweise eine gemeinsame Trägerplatte oder ein gemeinsames Trägersubstrat sein. Ein solches Anordnen in einem gemeinsamen Gehäuse und/oder auf einem gemeinsamen Träger kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein Nachrüsten einer bestehenden Raumfahrzeugmembran angestrebt wird oder wenn die Messdatensendevorrichtung und die Messdatenerfassungsvorrichtung beispielsweise nach einem Durchführen von Bodentests von der Raumfahrzeugmembran entfernt werden soll. Eine gemeinsame, in einem Bauteil zusammengefasste Ausbildung der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenerfassungsvorrichtung erleichtert in diesem Fall das Anbringen und/oder Entfernen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenerfassungsvorrichtung.
Die Raumfahrzeugmembraneinheit kann ein auf, an oder in Zusammenhang mit der Raumfahrzeugmembran angeordnetes zu überwachendes Bauteil aufweisen. Die Messdatenerfassungsvorrichtung oder ein Sensor der Messdatenerfassungsvorrichtung kann dann dem zu überwachenden Bauteil zugeordnet sein und Messdaten bzgl. einer zu überwachenden Eigenschaft des zu überwachenden Bauteils erfassen. Die Messdatenerfassungsvorrichtung oder der Sensor der Messdatenerfassungsvorrichtung kann beispielsweise an oder auf, aber auch in direkter Nachbarschaft des zu überwachenden Bauteils angeordnet sein. Das zu überwachende Bauteil kann beispielsweise jegliches Bauteil sein, das auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet ist und dessen Eigenschaften für eine Überwachung von Interesse sind. Beispielsweise kann es sich bei dem zu überwachenden Bauteil um ein Photovoltaikmodul oder eine Photovoltaikanordnung handeln. Die Eigenschaft des zu überwachenden Bauteils, die zu überwachen ist und erfasst wird, kann dann beispielsweise eine auf das Photovoltaikmodul oder die Photovoltaikanordnung einfallende Beleuchtung, eine an dem Photovoltaikmodul oder der Photovoltaikanordnung herrschende und/oder eine an dem Photovoltaikmodul oder der Photovoltaikanordnung anliegende Spannung sein. Bei einem Photovoltaikmodul oder einer Photovoltaikanordnung, das oder die ein zu überwachendes Bauteil ist, kann es sich insbesondere um ein Dünnfilm-Photovoltaikmodul oder eine Dünnfilm-Photovoltaikanordnung handeln. Dünnfilm-Photovoltaikmodule sind aus den gleichen Gründen, wie dies oben für den Einsatz eines Dünnfilm-Photovoltaikmoduls als Stromversorgungsmodul geschildert wurde, zum Einsatz auf Raumfahrzeugmembranen besonders geeignet. Das Bauteil kann aber auch beispielsweise Bestandteil eines Mastsystems sein, mittels dessen die Raumfahrzeugmembran gespannt werden kann. Beispielsweise kann an einem Ende eines Masts eine Kraft gemessen werden, um zu überwachen, wie der Mast belastet wird. Die zugeordnete Messdatenerfassungsvorrichtung kann dann trotzdem auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein, beispielsweise, weil eine Fläche an dem zu überwachenden Bauteil wie hier dem Mast zum Anordnen der Messdatenerfassungsvorrichtung nicht ausreicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Messdatenerfassungsvorrichtung auch mehreren zu überwachenden Bauteilen zugeordnet sein. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise Platz auf der Raumfahrzeugmembran eingespart werden und Kosten gegenüber einem Einsatz einer separaten Messdatenerfassungsvorrichtung für jedes der zu überwachenden Bauteile eingespart werden. Beispielsweise kann bei einer Mehrzahl von zu überwachenden Bauteilen auf der Raumfahrzeugmembran, beispielsweise im Fall einer voll besetzten Photovoltaikmembran, jedes zu überwachende Bauteil oder ein großer Teil der zu überwachenden Bauteile überwacht werden, ohne dass eine große Anzahl von Messdatenerfassungsvorrichtungen notwendig wäre.
Es ist auch möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung, ggf. mittels verschiedener Sensoren, verschiedene Eigenschaften des einen zu überwachenden Bauteils oder sogar verschiedene Eigenschaften der mehreren zu überwachenden Bauteile erfasst. Dabei ist es sogar möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung Messdaten bzgl. einer bestimmten Eigenschaft oder mehrerer bestimmter Eigenschaften eines zu überwachenden Bauteils und Messdaten bzgl. einer anderen oder mehrerer anderer Eigenschaften eines anderen zu überwachenden Bauteils erfasst.
Sowohl die Messdatensendevorrichtung als auch die Messdatenerfassungsvorrichtung und, sofern vorhanden, das der Messdatenerfassungsvorrichtung zugeordnete zu überwachende Bauteil oder die mehreren der Messdatenerfassungsvorrichtung zugeordneten zu überwachenden Bauteile können auf derselben Flanke derselben Falte der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Insbesondere können alle genannten Vorrichtungen und Bauteile vollständig auf derselben Flanke angeordnet sein. Die Vorteile sind dieselben wie oberhalb für die Anordnung der Messdatensendevorrichtung auf der Flanke genannten. Zusätzlich wird so vermieden, dass Verbindungsleitungen zwischen der Messdatensendevorrichtung, der Messdatenerfassungsvorrichtung und/oder dem zu überwachenden Bauteil oder den zu überwachenden Bauteilen über einen Grat oder Talgrund der Falte verlaufen und so durch Knicken belastet werden.
Die Messdatensendevorrichtung kann zur Verarbeitung sowohl analoger als auch digitaler Eingangssignale geeignet sein. Die Messdatensendevorrichtung kann auch ein Analog-Digital-Wandlungsmodul zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals für die drahtlose Datenübertragung aufweisen. Verschiedene bekannte Sensortypen können möglicherweise Signale entweder in analoger oder in digitaler Form erzeugen. Dabei ist es möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung ein Analog-Digital-Wandlungsmodul aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung keine Möglichkeit der Analog-Digital-Wandlung aufweist, sondern ein erzeugtes Signal unverändert weitergibt, sodass dann von der Messdatenerfassungsvorrichtung analoge und/oder digitale (Eingangs-)Signale an die Messdatensendevorrichtung übertragen werden, je nach eingesetztem Sensortyp. Für die Datenübertragung zwischen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung kann es aber vorteilhaft sein, ein digitales (Ausgangs-)Signal zu übertragen. Bei drahtgebundener Datenübertragung ist u. U. die Übertragung eines analogen Signals Standard. Ein drahtgebunden übertragenes Signal unterliegt während der Übertragung einer Vielzahl von äußeren Einflüssen, beispielsweise durch auftretende elektrische Felder und kann so leicht verfälscht werden. Dies wäre aber für eine Auswertung der erfassten Messdaten problematisch. Aus diesem Grund kann eine digitale Datenübertragung vorteilhaft sein, weil das digitale, drahtlos übertragene Signal während der Übertragung solchen Störeinflüssen nicht ausgesetzt ist. Es ist möglich, dass die Messdatensendevorrichtung nur zur Verarbeitung digitaler Signale ausgelegt ist. Da es bei Verwendung bekannter Sensoren in der Messdatenerfassungsvorrichtung möglich ist, dass zumindest auch analoge Signale erzeugt werden, kann es vorteilhaft sein, wenn die Messdatensendevorrichtung sowohl digitale Eingangssignale als auch analoge Eingangssignale verarbeiten kann. Damit die analogen Eingangssignale digital übertragen werden können, können sie mittels des Analog-Digital-Wandlungsmoduls zu den digitalen Ausgangssignalen gewandelt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Messdatensendevorrichtungen beabstandet von der Messdatenempfangsvorrichtung auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet, wobei jede der mehreren Messdatensendevorrichtungen für die drahtlose Datenübertragung an die Messdatenempfangsvorrichtung eingerichtet ist. Somit kann mit den Messdatensendevorrichtungen und der Messdatenempfangsvorrichtung ein drahtloses Netzwerk ausgebildet sein. Die Messdatenempfangsvorrichtung kann einen sogenannten „zentralen Knoten“ des Netzwerks bilden, an den die von allen oder einigen Messdatensendevorrichtungen als sogenannten „dezentralen Knoten“ gesendeten Messdaten übermittelt werden. (Die Begriffe „zentral“ und „dezentral“ sind zur Bezeichnung von Bestandteilen eines Netzwerks, insbesondere sogenannten Knoten, üblich, bedeuten aber nicht, dass die Messdatenempfangsvorrichtung physisch im Zentrum im Sinne eines geometrischen Mittelpunkts des mit den Messdatensendevorrichtungen und der Messdatenempfangsvorrichtung ausgebildeten drahtlosen Netzwerks angeordnet sein muss.)
Dabei kann unter Umständen auch eine große Anzahl an Messdatensendevorrichtungen zum Einsatz kommen, sodass Messdaten von ggf. sehr vielen Punkten der Raumfahrzeugmembran an der Messdatenerfassungsvorrichtung zusammengeführt werden können. Indem keine Datenleitungen vorhanden sind, wird aber eine Komplexität gering gehalten, was zum einen ein praktischer Vorteil ist, weil eine größere Komplexität stets eine erhöhte Fehleranfälligkeit bedeutet, und was zum anderen auch einen Herstellungs- und Montageaufwand verringert.
Dabei muss eine drahtlose Datenübertragung nicht direkt zwischen jeder Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung stattfinden, sondern die Messdatensendevorrichtungen können auch zum Empfang von Messdaten geeignet sein und eine Datenübertragung kann von einer Messdatensendevorrichtung zu einer anderen Messdatensendevorrichtung erfolgen und von der anderen Messdatensendevorrichtung aus entweder zu der Messdatenempfangsvorrichtung oder zu einer weiteren Messdatensendevorrichtung. Die Messdatensendevorrichtung kann oder die Messdatensendevorrichtungen können somit jeweils als eine Art Relaisstation für die drahtlose Datenübertragung fungieren. Die Messdatensendevorrichtungen können dazu Messdatenempfangsmodule aufweisen. Beispielsweise kann somit eine Reichweite des Netzwerks gegenüber einer Sendereichweite jeder Messdatensendevorrichtung vergrößert werden. Unter Umständen kann eine Sendereichweite der, einer der oder mehrerer der Messdatensendevorrichtungen bewusst kleiner gewählt werden, als dies notwendig wäre, wenn die Datenübertragung von allen Messdatensendevorrichtungen direkt an die Messdatenempfangsvorrichtung erfolgen würde. Weil die Datenübertragung zwischen den beiden Messdatensendevorrichtungen unter Umständen über eine kürzere Strecke erfolgt als eine Datenübertragung zwischen der Messdatensendevorrichtung und der Messdatenempfangsvorrichtung, können beispielsweise Messdatensendevorrichtungen mit einer kleineren Sendeleistung verwendet werden und so Sendeleistung eingespart werden. Es ist auch hier möglich, dass die Messdatensendevorrichtung die Messdaten vor dem Übertragen an die Messdatenerfassungsvorrichtung temporär oder permanent speichert.
Die Raumfahrzeugmembraneinheit kann auch mehrere Raumfahrzeugmembranen mit darauf angeordneten Messdatensendevorrichtungen aufweisen, wobei die Messdatensendevorrichtungen der mehreren Raumfahrzeugmembranen jeweils für die drahtlose Datenübertragung an die Messdatenempfangsvorrichtung eingerichtet sind. Raumfahrzeugmembranen werden häufig modular aufgebaut, um ihre Packbarkeit zu verbessern. Beispielsweise kann eine Raumfahrzeugmembran-Gesamtfläche quadratisch oder im Wesentlichen quadratisch sein und zu diesem Zweck aus vier Raumfahrzeugmembranen in Form rechtwinkliger Dreiecke zusammengesetzt werden. Die vier Raumfahrzeugmembranen sind leichter zu packen und zu stauen als es eine gesamte Raumfahrzeugmembran wäre, die der sich aus den vier Raumfahrzeugmembranen ergebenden Gesamtgröße entspricht. Funktionell können die Raumfahrzeugmembranen dann wie eine große Raumfahrzeugmembran zusammenwirken.
Es ist möglich, dass die Messdatenempfangsvorrichtung an einem geometrischen Mittelpunkt der Raumfahrzeugmembran oder einem gemeinsamen geometrischen Mittelpunkt der Raumfahrzeugmembranen angeordnet ist. Beispielsweise kann bei einer quadratischen Raumfahrzeugmembran die Messdatenempfangsvorrichtung im geometrischen Mittelpunkt im Sinne eines Kreuzungspunkts der Diagonalen der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Dass die Messdatenempfangsvorrichtung in dem geometrischen Mittelpunkt angeordnet ist, bedeutet nicht, dass die Messdatenempfangsvorrichtung auf der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein muss. Sie kann auch in unmittelbarer Nähe des geometrischen Mittelpunkts der Raumfahrzeugmembran oder Raumfahrzeugmembranen angeordnet sein, beispielsweise unterhalb des geometrischen Mittelpunkts.
Die Messdatenempfangsvorrichtung kann auch an einem Rand der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Raumfahrzeugmembran dreieckig ist. Die Messdatenempfangsvorrichtung kann dann beispielsweise an einer der Ecken angeordnet sein oder ggf. an einer Hypotenuse angeordnet sein. Dabei kann, beispielsweise wenn sich vier Raumfahrzeugmembranen in Form rechtwinkliger Dreiecke zu einem Quadrat ergänzen, die Messdatenempfangsvorrichtung gleichzeitig an einem Rand der Raumfahrzeugmembran (nämlich einer der Hypotenuse gegenüberliegenden Ecke) und in einem geometrischen Mittelpunkt der Raumfahrzeugmembranen (nämlich in einem geometrischen Mittelpunkt des gebildeten Quadrats) angeordnet sein. Die Messdatenempfangsvorrichtung kann auch beispielsweise dann an einem Rand der Raumfahrzeugmembran angeordnet sein, wenn die Raumfahrzeugmembran in einem einseitigen Ausleger des Raumfahrzeugs eingesetzt wird, wobei ein symmetrischer, entgegengesetzter Ausleger vorhanden sein kann. In diesem Fall kann die Raumfahrzeugmembran beispielsweise rechteckig sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Set mit einer Messdatenempfangsvorrichtung und einer Messdatensendevorrichtung zur Verwendung in einer Raumfahrzeugmembraneinheit mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran. Dabei kann es sich insbesondere um eine Raumfahrzeugmembraneinheit handeln, wie vorhergehend beschrieben. Die Messdatensendevorrichtung weist dazu ein Stromversorgungsmodul auf und ist für eine drahtlose Datenübertragung an die Messdatenempfangsvorrichtung eingerichtet. Die Messdatensendevorrichtung weist eine flexible Leiterplatte mit einer Dicke von höchstens 350 µm auf. Das Stromversorgungsmodul ist flexibel und/oder weist eine Dicke von höchstens 35 µm auf. Dabei kann es sich um eine Messdatensendevorrichtung, eine Messdatenempfangsvorrichtung und/oder ein Stromversorgungsmodul handeln, wie diese vorgehend bereits beschrieben wurden. Die Messdatensendevorrichtung kann wie vorhergehend beschrieben ein Messdatensendemodul aufweisen und insbesondere das Messdatensendemodul der Messdatensendevorrichtung kann die flexible Leiterplatte mit der Dicke von höchstens 350 µm aufweisen.
Das Stromversorgungsmodul kann insbesondere ein flexibles Photovoltaikmodul aufweisen. Dabei kann es sich insbesondere um ein flexibles Dünnfilm-Photovoltaikmodul handeln.
Es ist möglich, dass das Set eine Messdatenempfangsvorrichtung und mehrere Messdatensendevorrichtungen und ggf. mehrere Messdatenerfassungsvorrichtungen aufweist. Die Messdatensendevorrichtungen und ggf. die Messdatenerfassungsvorrichtungen können dabei untereinander gleich oder verschieden sein.
Die Messdatensendevorrichtung kann insbesondere auch ein Analog-Digital-Wandlungsmodul zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals für die drahtlose Datenübertragung aufweisen.
Das Set kann auch eine Messdatenerfassungsvorrichtung aufweisen. Die Messdatenerfassungsvorrichtung kann mit der Messdatensendevorrichtung verbunden oder verbindbar sein. Das heißt, es ist möglich, dass einem Benutzer des Sets ein Set zur Verfügung gestellt wird, das unmittelbar an der Raumfahrzeugmembran montiert werden kann, so dass mit dem Erfassen der Messdaten begonnen werden kann. Dabei kann das Set für einen bestimmten Einsatzzweck mit bestimmten Sensoren an der Messdatenerfassungsvorrichtung vorkonfiguriert sein. Es ist aber auch möglich, dass es dem Benutzer überlassen wird, das Set mit einer Messdatenerfassungsvorrichtung oder mehreren Messdatenerfassungsvorrichtungen zu ergänzen, so dass der Benutzer es beispielsweise zum Nachrüsten für eine bestehende Messdatenerfassungsvorrichtung oder bestehende Messdatenerfassungsvorrichtungen nutzen kann und/oder eine spezialisierte Messdatenerfassungsvorrichtung oder spezialisierte Messdatenerfassungsvorrichtungen für einen gewünschten Verwendungszweck zur Verfügung stellen kann. Das Set ist dann universell einsetzbar. Zudem kann es möglich sein, dass ein Benutzer ein bestimmtes Set für verschiedene Einsatzzwecke unterschiedlich mit unterschiedlichen Messdatenerfassungsvorrichtungen konfiguriert.
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 Messdatensendevorrichtung die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Messdatensendevorrichtung, zwei Messdatensendevorrichtungen oder mehr Messdatensendevorrichtungen 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 Raumfahrzeugmembraneinheit mit vier Raumfahrzeugmembranen, einer Messdatenempfangsvorrichtung und mehreren Messdatensendevorrichtungen auf den Raumfahrzeugmembranen.
2 zeigt einen Ausschnitt einer teilgefalteten Raumfahrzeugmembran mit darauf angeordneten Messdatensendevorrichtungen.
3 zeigt schematisch ein mit einer Messdatenempfangsvorrichtung und mehreren Messdatensendevorrichtungen gebildetes drahtloses Netzwerk.

FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt eine Raumfahrzeugmembraneinheit 1. Die Raumfahrzeugmembraneinheit 1 weist vier Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d auf, die jeweils die Form rechtwinkliger Dreiecke aufweisen. Die Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d weisen Ränder 22 auf, hier jeweils drei Ränder 22, von denen hier jeweils ein Rand 22 die Hypotenuse der jeweiligen Raumfahrzeugmembran 2a, 2b, 2c, 2d bildet und die beiden anderen Ränder 22 die Katheten der jeweiligen Raumfahrzeugmembran 2a, 2b, 2c, 2d bilden. Die dreieckigen Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d sind mit ihren jeweils der Hypotenuse gegenüberliegenden Ecken auf einen gemeinsamen Mittelpunkt ausgerichtet so angeordnet, dass sie eine im Wesentlichen quadratische Raumfahrzeugmembran-Gesamtfläche ausbilden. Entlang der Diagonalen des so gebildeten Quadrats verlaufen Masten 3, an denen die Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d aufgespannt sind. Im Mittelpunkt 17 des mit den Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d gebildeten Quadrats ist ein Zentralmodul 4 angeordnet. An dem Zentralmodul 4 ist eine Messdatenempfangsvorrichtung 11 angeordnet.
Die Raumfahrzeugmembranen 2a, 2b, 2c, 2d weisen jeweils Falten 5 auf, deren Grate/Talgründe 6 hier mit gestrichelten Linien an der Raumfahrzeugmembran 2a angedeutet sind. Zwischen den Graten/Talgründen 6 erstrecken sich jeweils Flanken 7 der Falten 5. Entlang der Falten 5 kann jede der Raumfahrzeugmembranen 2 gefaltet werden. Die gefalteten Raumfahrzeugmembranen 2 können dann, beispielsweise auf Spulenkörper (nicht abgebildet), aufgewickelt und so kompakt gepackt werden. Durch das Ausziehen der Masten 3 können die Raumfahrzeugmembranen 2 dann aus ihrem gepackten Zustand entpackt werden, beispielsweise zunächst durch Abwickeln und anschließend durch Entfalten oder beispielsweise auch durch gleichzeitiges Abwickeln und Entfalten.
Beispielhaft ist ein Ausschnitt einer gefalteten Raumfahrzeugmembran 2 in 2 dargestellt. Die Raumfahrzeugmembran 2 ist zur besseren Veranschaulichung hier nur mit einer geringen Erstreckung längs zu dem Verlauf der Falten 5 gezeigt. 2 zeigt mehrere nebeneinander angeordnete Falten 5. Eine beispielhafte Falte 5i mit einem Grat 6i weist zwei Flanken 7a und 7b auf, die jeweils auf einer Seite des Grats 6i angeordnet sind. Bei der Falte 5i mit dem Grat 6i handelt es sich also um eine Bergfalte 20. Gleichzeitig ist unmittelbar benachbart der Bergfalte 20 eine weitere Falte 5ii mit einem Talgrund 6ii angeordnet, die zwei Flanken 7b und 7c aufweist, die jeweils auf einer Seite des Talgrunds 6ii angeordnet sind. Bei der Falte 5ii mit dem Talgrund 6ii handelt es sich also um eine Talfalte 21. Die zwischen dem Grat 6i und dem Talgrund 6ii liegende Flanke 7b ist somit Teil sowohl der Bergfalte 20 wie auch der Talfalte 21.
Dargestellt sind die Raumfahrzeugmembranen 2 hier, sowohl in 1 als auch in 2, als Photovoltaikmembranen 8. Auf jeder der Photovoltaikmembranen 8 sind Photovoltaikmodule 9 angeordnet. Die Photovoltaikmodule 9 sind jeweils im Wesentlichen parallel zu einem der Ränder 22, hier zu der Hypotenuse, der Raumfahrzeugmembran 2 angeordnet und dabei so angeordnet, dass sie jeweils ganz auf einer Flanke 7 einer Falte 5 angeordnet sind, sich also nicht über einen Grat/Talgrund 6 hinweg erstrecken. Dadurch werden die Photovoltaikmodule 9 beim Falten der Raumfahrzeugmembranen 2 nicht geknickt.
Jeweils an den den beiden anderen Rändern 22, hier den Katheten, zugewandten Enden der Photovoltaikmodule 9 befinden sich auf der Raumfahrzeugmembran 2 jeweils eine Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und eine Messdatensendevorrichtung 15, die hier auf einem gemeinsamen Träger 10 angeordnet sind. Es ist möglich, dass der gemeinsame Träger 10 nur eine tragende Funktion erfüllt. Der gemeinsame Träger 10 kann aber auch beispielsweise selbst eine flexible Leiterplatte aufweisen. In diesem Fall kann der gemeinsame Träger 10 beispielsweise Leiterbahnen zur Verbindung der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und der Messdatensendevorrichtung 15 aufweisen. In 1 sind die Messdatenerfassungsvorrichtung 16, die Messdatensendevorrichtung 15 und der gemeinsame Träger 10 nicht einzeln dargestellt.
Die Messdatensendevorrichtungen weisen hier jeweils eine flexible Leiterplatte 28 auf. Hier weist außerdem exemplarisch jede Messdatenerfassungsvorrichtung 16 einen Sensor 23 auf, bei dem es sich beispielsweise um einen Spannungs- oder Stromsensor 23, einen Temperatursensor 23, einen Beschleunigungssensor 23, einen Beleuchtungssensor 23, einen Kraftsensor 23, einen Drucksensor 23 und/oder einen Dehnungssensor 23 handeln kann. Die Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und die Messdatensendevorrichtung 15 sind elektrisch und zur Datenübertragung miteinander verbunden. In 2 sind zwei Varianten gezeigt, diese Verbindung auszubilden: An der einen Flanke 7b, 7c sind zu diesem Zweck keine separaten Leitungen vorhanden, sondern der gemeinsame Träger 10 ist als flexible Leiterplatte ausgebildet, mittels derer die Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und die Messdatensendevorrichtung 15 verbunden sind. An einer anderen Flanke 7a ist der gemeinsame Träger 10 nichtleitend und die Verbindung der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und der Messdatensendevorrichtung 15 ist mittels einer flexiblen Leiterplatte 24 ausgebildet. Jede Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und jede Messdatensendevorrichtung 15 ist einem Photovoltaikmodul 9 zugeordnet. Das Photovoltaikmodul 9 bildet damit ein zu überwachendes Bauteil 27, das beispielsweise auf seine Temperatur und/oder Aussetzung gegenüber einer Sonneneinstrahlung überwacht werden soll.
Weitere Messdatenerfassungsvorrichtungen 16' und Messdatensendevorrichtungen 15' mit Trägern 10' und Sensoren 23' befinden sich an den Enden der Masten 3. Während es grundsätzlich möglich ist, dass alle Messdatenerfassungsvorrichtungen 16, 16' grundsätzlich geeignet zur Erfassung von Messdaten derselben Art sind, ist es möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtungen 16' an den Masten Messdaten anderer Art erfassen als die Messdatenerfassungsvorrichtungen 16, die den Photovoltaikmodulen 9 zugeordnet sind. Beispielsweise können die den Photovoltaikmodulen 9 zugeordneten Messdatenerfassungsvorrichtungen 16, u. U. mittels verschiedener Sensoren 23, eine Beleuchtungsintensität und/oder Beleuchtungsrichtung und/oder eine Spannung und/oder einen Strom an den Photovoltaikmodulen 9 messen, während die Messdatenerfassungsvorrichtungen 16' an den Enden der Masten 3 mittels eines Beschleunigungssensors 23 messen können, ob und wie stark die Enden der Masten verlagert werden.
In der Ausführungsform nach 2 erfolgt eine Stromversorgung der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und der Messdatensendevorrichtung 15 aus dem jeweils zugeordneten Photovoltaikmodul 9. Zu diesem Zweck ist eine weitere flexible Leiterplatte 25 mit hier explizit dargestellten Leiterbahnen 26 so angeordnet, dass sie das Photovoltaikmodul 9 auf der einen Flanke 7b mit dem gemeinsamen Träger 10 und auf der anderen Flanke 7a mit der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 und damit jeweils indirekt auch mit der Messdatensendevorrichtung 15 verbindet.
Weitere elektrische Verbindungen, beispielsweise Verbindungen der Photovoltaikmodule 9 untereinander zur elektrischen Leistungsversorgung von Bauteilen außerhalb der Raumfahrzeugmembran 2, sind hier nicht dargestellt.
Ein Zusammenwirken der Messdatenempfangsvorrichtung 11 und der Messdatensendevorrichtungen 15 ist in 3 illustriert. Dort ist schematisch ein Netzwerk aus der Messdatenempfangsvorrichtung 11 und den Messdatensendevorrichtungen 15 gezeigt.
Die Messdatenempfangsvorrichtung 11 weist eine Empfangsantenne 12 auf. Darüber hinaus ist die Messdatenempfangsvorrichtung 11 mit einem weiteren Modul oder weiteren Modulen 13 verbunden, hier exemplarisch dargestellt. Bei dem weiteren Modul oder weiteren Modulen 13 kann es sich beispielsweise um eine Stromversorgung für die Messdatenempfangsvorrichtung 11 und/oder eine Vorrichtung zur Datenauswertung und/oder Datenspeicherung handeln. Die Messdatenempfangsvorrichtung 11 kann auch mit einer zentralen Stromversorgung und/oder einer zentralen Vorrichtung zur Datenauswertung und/oder Datenspeicherung an dem Raumfahrzeug verbunden sein.
Hier exemplarisch um die Messdatenempfangsvorrichtung 11 herum angeordnet sind verschiedene Baugruppen mit jeweils einer Messdatensendevorrichtung 15. Jede der Messdatensendevorrichtungen 15 weist eine Sendeantenne 14 auf. Darüber hinaus weist jede Baugruppe eine Messdatenerfassungsvorrichtung 16 auf. Es ist durch eine gestrichelte Linie bei einigen der Baugruppen angedeutet, dass die Messdatensendevorrichtung 15 und die Messdatenerfassungsvorrichtung 16 optional jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse und/oder auf einem gemeinsamen Träger 10 angeordnet werden können.
Die Messdatensendevorrichtungen sind hier exemplarisch mit einem Messdatensendemodul 30 dargestellt, das die Sendeantenne 14 aufweist.
Die Messdatensendevorrichtung 15 weist, abweichend von der Darstellung in 2, ein Stromversorgungsmodul 18 auf. Das Stromversorgungsmodul 18 kann beispielsweise eine Batterie, ein Akkumulator und/oder ein Photovoltaikmodul, insbesondere ein Dünnfilmphotovoltaikmodul, sein. Wie dargestellt ist es möglich, dass jede Messdatensendevorrichtung 15 ein eigenes Stromversorgungsmodul 18 aufweist. Grundsätzlich ist aber auch möglich, dass mehrere Messdatensendevorrichtungen 15 dasselbe Stromversorgungsmodul 18 nutzen.
Eine Messdatensendevorrichtung 15 weist hier exemplarisch ein Analog-Digital-Wandlungsmodul 29 auf. Mittels des Analog-Digital-Wandlungsmoduls 29 können analoge Eingangssignale in digitale Ausgangssignale umgewandelt werden oder umgekehrt. Beispielsweise kann die Messdatensendevorrichtung 15 von der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 analoge, von der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 erfasste Messdaten erhalten, mittels des Analog-Digital-Wandlungsmoduls 29 in digitale Daten umwandeln und diese digitalen Daten an die Messdatenempfangsvorrichtung 11 übertragen. Es ist aber auch möglich, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung 16 selbst ein Analog-Digital-Wandlungsmodul 29 aufweist, wie hier ebenfalls exemplarisch an einer Messdatenerfassungsvorrichtung 16 dargestellt. Dann kann es möglich sein, dass beispielsweise analog erfasste Messdaten vor der Übermittlung an die Messdatensendevorrichtung 15 bereits in der Messdatenerfassungsvorrichtung in digitale Daten umgewandelt und so in digitaler Form an die Messdatensendevorrichtung 15 übermittelt werden.
Mit punktierten Linien angedeutet ist eine drahtlose Datenübertragung 19 jeweils zwischen der Sendeantenne 14 und der Empfangsantenne 12. Damit können also Messdaten, die von der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 erfasst werden, an die mit der Messdatenerfassungsvorrichtung 16 verbundene Messdatensendevorrichtung 15 weitergegeben und über die Sendeantenne 14 drahtlos an die Messdatenempfangsvorrichtung 11 über deren Empfangsantenne 12 übermittelt werden. Die Messdatenempfangsvorrichtung 11 kann damit Messdaten von allen anderen Knoten des Netzwerks empfangen, wobei die anderen Knoten durch die Messdatensendevorrichtungen 10 bzw. die Baugruppen mit den Messdatensendevorrichtungen 15 gebildet sind. Indem die Messdatenempfangsvorrichtung 11 die erfassten Messdaten bündelt, können die erfassten Messdaten gemeinsam dem weiteren Modul 13 übergeben werden, beispielsweise für eine gemeinsame Datenauswertung und/oder Datenspeicherung.
Mit einer strichpunktierten Linie ist angedeutet, dass auch eine drahtlose Datenübertragung 19 zwischen Messdatensendevorrichtungen 15 erfolgen kann. Die Sendeantenne 14 mindestens der die Messdaten empfangenden Messdatensendevorrichtung 15 kann dann gleichzeitig als Empfangsantenne fungieren oder die Messdatensendevorrichtung 15 kann eine gesonderte Empfangsantenne aufweisen. Die die Messdaten empfangende Messdatensendevorrichtung 15 kann die Messdaten dann mittels drahtloser Datenübertragung 19 weiter an die Messdatenempfangsvorrichtung 11 übertragen. Die die Messdaten empfangende Messdatensendevorrichtung 15 kann somit als eine Art Relaisstation fungieren. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine drahtlose Datenübertragung 19 über eine Strecke erfolgen, die größer ist, als mit einer Sendeleistung der die Messdaten an die andere Messdatensendevorrichtung 15 übertragenden Messdatensendevorrichtung 15 eigentlich abgedeckt werden könnte.
Bezugszeichenliste

1: Raumfahrzeugmembraneinheit
2: Raumfahrzeugmembran
3: Mast
4: Zentralmodul
5: Falte
6: Grat/Talgrund
7: Flanke
8: Photovoltaikmembran
9: Photovoltaikmodul
10: gemeinsamer Träger
11: Messdatenempfangsvorrichtung
12: Empfangsantenne
13: Modul
14: Sendeantenne
15: Messdatensendevorrichtung
16: Messdatenerfassungsvorrichtung
17: Mittelpunkt
18: Stromversorgungsmodul
19: Datenübertragung
20: Bergfalte
21: Talfalte
22: Rand
23: Sensor
24: flexible Leiterplatte
25: flexible Leiterplatte
26: Leiterbahn
27: zu überwachendes Bauteil
28: flexible Leiterplatte
29: Analog-Digital-Wandlungsmodul
30: Messdatensendemodul

Claims

Raumfahrzeugmembraneinheit (1) mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran (2), einer Messdatensendevorrichtung (15) und einer Messdatenempfangsvorrichtung (11), wobei die Messdatensendevorrichtung (15) auf der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnet ist und wobei die Messdatensendevorrichtung (15) und die Messdatenempfangsvorrichtung (11) voneinander beabstandet angeordnet und für eine drahtlose Datenübertragung (19) zwischen der Messdatensendevorrichtung (15) und der Messdatenempfangsvorrichtung (11) eingerichtet sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumfahrzeugmembran (2) faltbar ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) vollständig auf einer Flanke (7) einer Falte (5) der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnet ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) eine flexible Leiterplatte (28) aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (28) eine Dicke von höchstens 350 µm aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) ein Stromversorgungsmodul (18) aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungsmodul (18) flexibel ist und/oder eine Dicke von höchstens 35 µm aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungsmodul (18) ein flexibles Photovoltaikmodul (9) aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Messdatenerfassungsvorrichtung (16).
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) einen Spannungssensor (23), einen Stromsensor (23), einen Temperatursensor (23), einen Beschleunigungssensor (23), einen Beleuchtungsintensitätssensor (23), einen Beleuchtungsrichtungssensor (23), einen Kraftsensor (23), einen Drucksensor (23) und/oder einen Dehnungssensor (23) aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) und die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) mittels einer flexiblen Leiterplatte (24) verbunden sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) und die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) in einem gemeinsamen Gehäuse und/oder auf einem gemeinsamen Träger (10) angeordnet sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch ein auf, an oder in Zusammenhang mit der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnetes zu überwachendes Bauteil (27) und dadurch, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) dem zu überwachenden Bauteil (27) zugeordnet ist und Messdaten bezüglich einer Eigenschaft des zu überwachenden Bauteils (27) erfasst.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenerfassungsvorrichtung (15) mehreren zu überwachenden Bauteilen (27) zugeordnet ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zu überwachende Bauteil (27) ein Photovoltaikmodul (9) ist oder die zu überwachenden Bauteile (27) Photovoltaikmodule (9) sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, soweit direkt oder indirekt rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Messdatensendevorrichtung (15) als auch die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) und das oder ein zu überwachendes Bauteil (27) oder die zu überwachenden Bauteile (27) auf derselben Flanke (7) derselben Falte (5) der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnet sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) zur Verarbeitung sowohl analoger als auch digitaler Eingangssignale geeignet ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) ein Analog-Digital-Wandlungsmodul (19) zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals für die drahtlose Datenübertragung (19) aufweist und/oder die Messdatenerfassungsvorrichtung (16) ein Analog-Digital-Wandlungsmodul (19) aufweist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messdatensendevorrichtungen (15) beabstandet von der Messdatenempfangsvorrichtung (11) auf der Raumfahrzeugmembran (2) angeordnet sind, wobei jede der mehreren Messdatensendevorrichtungen (15) für die drahtlose Datenübertragung (19) an die Messdatenempfangsvorrichtung (16) eingerichtet ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Raumfahrzeugmembranen (2) mit darauf angeordneten Messdatensendevorrichtungen (15), wobei die Messdatensendevorrichtungen (15) der mehreren Raumfahrzeugmembranen (2) jeweils für die drahtlose Datenübertragung (19) an die Messdatenempfangsvorrichtung (11) eingerichtet sind.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenempfangsvorrichtung (11) an einem geometrischen Mittelpunkt (17) der Raumfahrzeugmembran (2) oder einem gemeinsamen geometrischen Mittelpunkt (17) der Raumfahrzeugmembranen (2) angeordnet ist.
Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenempfangsvorrichtung (11) an einem Rand (22) der Raumfahrzeugmembran (2) oder einer der Raumfahrzeugmembranen (2) angeordnet ist.
Set mit einer Messdatenempfangsvorrichtung (11) und einer Messdatensendevorrichtung (15) zur Verwendung in einer Raumfahrzeugmembraneinheit (1) mit einer packbaren Raumfahrzeugmembran (2), insbesondere einer Raumfahrzeugmembraneinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei a) die Messdatensendevorrichtung (15) ein Stromversorgungsmodul (18) aufweist und b) die Messdatensendevorrichtung (15) für eine drahtlose Datenübertragung (19) an die Messdatenempfangsvorrichtung (15) eingerichtet ist, c) die Messdatensendevorrichtung (15) eine flexible Leiterplatte (28) mit einer Dicke von höchstens 350 µm aufweist und d) das Stromversorgungsmodul (18) flexibel ist und/oder eine Dicke von höchstens 35 µm aufweist.
Set nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungsmodul (18) ein flexibles Photovoltaikmodul (9) aufweist.
Set nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatensendevorrichtung (15) ein Analog-Digital-Wandlungsmodul (29) zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals für die drahtlose Datenübertragung (19) aufweist.
Set nach einem der Ansprüche 23 bis 25, gekennzeichnet durch eine Messdatenerfassungsvorrichtung (16).