- Albedos erster Satellit Clarity-1 hat die Möglichkeit eines dauerhaften Betriebs im VLEO (Very Low Earth Orbit) nachgewiesen und unter Bedingungen erfolgreich gearbeitet, die für kommerzielle Satelliten beispiellos sind
- Der Luftwiderstandskoeffizient war um 12 % besser als das Auslegungsziel, und die Beständigkeit gegenüber atomarem Sauerstoff (AO) wurde verifiziert, wodurch ein Modell für eine Lebensdauer von 5 Jahren in 275 km Höhe etabliert wurde
- Der intern entwickelte Precision-Bus funktionierte in allen Subsystemen ordnungsgemäß, und sowohl das cloudbasierte Bodensystem als auch On-Orbit-Software-Updates wurden nachgewiesen
- Die gesamte Imaging-Kette wurde verifiziert, sodass 98 % der für eine sichtbare Auflösung im 10-cm-Bereich erforderlichen Technologie gesichert wurden, doch ein Überhitzungsproblem beim CMG (Gyro) führte zum Kommunikationsabbruch
- Clarity-1 demonstrierte die Machbarkeit des kommerziellen VLEO-Betriebs, und Albedo treibt darauf aufbauend die Entwicklung der nächsten Satellitengeneration und die Ausweitung von VLEO voran
Verifizierung des VLEO-Betriebs
- Clarity-1 wurde mit SpaceX Transporter-13 gestartet und hat die Nachhaltigkeit des Betriebs im VLEO (Very Low Earth Orbit) nachgewiesen
- Der Luftwiderstandskoeffizient wurde gegenüber der Auslegung um 12 % verbessert; dies wurde durch wiederholte Messungen in 350 bis 380 km Höhe bestätigt
- Es wurde ein Modell etabliert, das eine durchschnittliche Lebensdauer von 5 Jahren in 275 km Höhe prognostiziert
- Bei Tests zur Beständigkeit gegen atomaren Sauerstoff (AO) blieb die Stromerzeugung konstant, was die Wirksamkeit des AO-resistenten Designs bestätigte
- Ein kontrollierter Höhenabbau um mehr als 100 km, Reaktionen auf Sonnenstürme sowie Impulsmanagement- und Fehlererkennungssysteme funktionierten ordnungsgemäß
- Die Strahlenresistenz war viermal besser als erwartet, und auch die Genauigkeit der Bahnbestimmung wurde verifiziert
Flugverifizierung des Precision-Bus
- Der in zwei Jahren entwickelte Precision-Bus wurde im Flug bis zum TRL-9-Niveau verifiziert
- Alle Subsysteme und Eigenentwicklungen (Flugsoftware, Elektronikboards, Thermalkontrollsystem usw.) funktionierten ordnungsgemäß
- Das cloudbasierte Bodensystem war automatisch mit 25 Bodenstationen gekoppelt und aktualisierte den Missionsplan im 15-Minuten-Takt
- Es führte täglich mehr als 30 automatische Antriebsplanungen aus und ermöglichte Fernsteuerung sowie Echtzeit-Statusverfolgung
- 14 Flugsoftware-Updates und 1 FPGA-Update wurden erfolgreich durchgeführt
- Verbesserungen der On-Orbit-Software spielten eine Schlüsselrolle bei der Problemlösung
Früher Betrieb und perfekte erste vier Wochen
- Drei Stunden nach dem Start gelang die erste Kommunikation, nach 14 Stunden wurde der Protect-Modus erreicht
- Vier CMGs, Nutzlaststromversorgung, thermisches Gleichgewicht und X-Band-Kommunikation wurden als zentrale Systeme schnell verifiziert
- Über einen 800-Mbps-X-Band-Link wurde eine stabile Datenübertragung erreicht, und die präzise Pointing-Leistung der CMGs wurde bestätigt
- Die Verifizierung der wichtigsten Technologien wurde in deutlich kürzerer Zeit als erwartet abgeschlossen
CMG-Ausfall und Torque-Rod-Regelung
- Am 14. April stellte eines der CMGs wegen steigender Lagertemperatur den Betrieb ein
- Nachdem die automatische Wiederherstellung scheiterte, wurde zum Schutz der verbleibenden CMGs auf eine dreiachsige Regelung auf Torque-Rod-Basis umgeschaltet
- Allein mit Torque Rods traten Abweichungen von 15 bis 45 Grad auf, die jedoch durch wiederholte Flugsoftware-Updates auf etwa 5 Grad reduziert wurden
- Die ISS wurde sicher passiert, der Eintritt in VLEO gelang, und die Schutzabdeckung des Teleskops wurde erfolgreich abgetrennt
Bildaufnahme und -verarbeitung
- Anfangs kam es aufgrund der Torque-Rod-Regelung zu Bildzittern und Fehljustierung
- Mithilfe von Wetterinformationen wurden wolkenfreie Bilder automatisch ausgewählt
- Nach dem Upload eines 3-CMG-Regelalgorithmus funktionierte das System perfekt; sieben aufeinanderfolgende Aufnahmen innerhalb von 10 Minuten wurden erfolgreich erstellt und übertragen
- Die Bodenverarbeitungspipeline übermittelte Bilder innerhalb von Sekunden an Slack und erreichte damit eine in der Branche seltene Echtzeit-Verarbeitungsgeschwindigkeit
- Sensorleistung (Dynamikbereich, Farbregistrierung usw.) sowie Jitter/Smear verbesserten sich gegenüber dem Ziel jeweils um den Faktor 3 bzw. 11
- Mit der Wärmebildkamera wurden hochwertige IR-Bilder aufgenommen, darunter Schiffe in der Bucht von Tokio, Stahlwerke und Vegetation
Erneute CMG-Probleme und Kommunikationsverlust
- Auch beim zweiten CMG trat dasselbe Temperaturproblem auf; als Ursache wurde die thermische Belastungsgrenze des Schmiermittels identifiziert
- Trotz mehrerer Wiederherstellungsversuche war ein dauerhafter Betrieb nicht möglich; nach 9 Monaten ging die Kommunikation durch einen Speicherfehler im TT&C-Funkgerät verloren
- Die VLEO-Betriebsdaten wurden jedoch in ausreichendem Umfang gesichert, sodass das Luftwiderstandsmodell und die AO-Beständigkeit verifiziert werden konnten
- Laut LeoLabs-Tracking befindet sich der Satellit weiterhin in autonomer Lageregelung und sinkt im VLEO weiter ab
98 % des Ziels für 10-cm-Bildgebung erreicht
- Von den für sichtbare Bildgebung im 10-cm-Bereich erforderlichen Technologien wurden 98 % verifiziert
- Luftwiderstand, AO-Beständigkeit, Stromversorgungssystem, Thermalkontrolle, Flug-/Bodensoftware und Pointing-Algorithmen wurden sämtlich nachgewiesen
- Die verbleibende Aufgabe ist eine verbesserte CMG-Temperaturregelung; im nächsten Design werden Kühlung und Struktur verstärkt berücksichtigt
- Zusätzlich wurden Designverbesserungen wie eine erhöhte Steifigkeit des Sekundärspiegels und mehr Heizleistung abgeschlossen
Ausblick
- In der nächsten VLEO-Mission sollen neue Funktionen und eine verbesserte Zuverlässigkeit verifiziert werden
- Die Entwicklung optischer Nutzlasten für EO/IR-Missionen wird fortgesetzt; Ziel ist es, VLEO zur nächsten produktiven Orbitalschicht auszubauen
- Clarity-1 hat VLEO-Betrieb, Widerstandsmodell, AO-Beständigkeit und einen Hochleistungs-Bus umfassend demonstriert
- Albedo treibt darauf aufbauend das Zeitalter nachhaltiger kommerzieller Satelliten in sehr niedrigen Erdumlaufbahnen voran
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