Propulsion system modeling for multi-satellite missions performer by nanosatellites

• Autorzy: Sochacki M. , Narkiewicz J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/TAR-2018-0030

Warianty tytułu

PL

Modelowanie systemów napędowych dla wielosatelitarnych misji nanosatelitów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Progress in miniaturization of satellite components allows complex missions to be performed by small spacecraft. Growing interest in the small satellite sector has led to development of standards such as CubeSat, contributing to lower costs of satellite development and increasing their service competitiveness. Small satellites are seen now as a prospective replacement for conventional sized satellites in the future, providing also services for demanding users. New paradigms of multi-satellite missions such as fractionation and federalization also open up new prospects for applications of small platforms. To perform a comprehensive simulation and analysis of future nanosatellite missions, an adequate propulsion system model must be used. Such model should account for propulsion solutions which can be implemented on nanosatellites and used in multisatellite missions. In the paper, concepts of distributed satellite systems (constellations, formations, fractionated and federated) are described with a survey of past, on-going and planned multi-satellite nanosatellites missions. Currently developed propulsion systems are discussed and the models of propulsion systems embedded in the WUT satellite simulation model are presented.

PL

Postępująca miniaturyzacja podzespołów satelitarnych pozwala na realizację skomplikowanych misji przez małe satelity. Wzrost zainteresowania małymi satelitami przyczynił się do powstania standardów takich jak CubeSat, umożliwiając zmniejszenie kosztów budowy oraz wzrost konkurencyjności usług oferowanych przez małe satelity. Istnieje przekonanie, że w najbliższym czasie małe satelity zastąpią satelity duże oferując usługi także wymagającym użytkownikom. Nowe architektury misji wielosatelitarnych jak federacyjne systemy satelitarne czy frakcjonowanie satelitów wskazują nowe możliwości wykorzystania małych satelitów. Aby umożliwić zaawansowaną symulację i analizę nowych misji realizowanych przez nanosatelity konieczne jest wykorzystanie odpowiedniego modelu zespołu napędowego. Taki model powinien obejmować rozwiązania, które mogą zostać użyte na nanosatelitach do realizacji misji wielosatelitarnych. W artykule opisano architektury misji (konstelacje, formacje, federacje i frakcjonowanie), a także przedstawiono przegląd zakończonych, trwających i planowanych misji wielosatelitarnych wykorzystujących nanosatelity. Omówione są obecnie wykorzystywane systemy napędowe oraz zaprezentowany jest model systemu napędowego wykorzystanego w modelu symulacyjnym satelity opracowanym przez zespół autorów.

Słowa kluczowe

EN

propulsion; nanosatellite; formation flying; constellations; fractionated satellite; federated satellite systems

PL

napędy; nanosatelity; lot w formacji; konstelacje; frakcjonowanie satelitów; federacyjne systemy satelitarne

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 4 (253)
• Strony: 71--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Sochacki M.

• Department of Automation and Aeronautical Systems, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 24 00-665 Warsaw

autor

Narkiewicz J.

• Department of Automation and Aeronautical Systems, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 24 00-665 Warsaw

Bibliografia

• [1] Guerra, A. G. C., Francisco, F., Villate, J., Aguado Agelet, F., Bertolami, O., and Rajan, K., 2016, “On Small Satellites for Oceanography: A Survey,” Acta Astronaut., 127, pp. 404-423.
• [2] “Planet” [Online]. Available: https://www.planet.com. [Accessed: 15-Dec-2017].
• [3] NASA, 2017, “Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS)” [Online]. Available: https://www.nasa.gov/cygnss. [Accessed: 15-Dec-2017].
• [4] Brown, O., and Eremenko, P., 2006, “Fractionated Space Architectures: A Vision for Responsive Space,” 4th Responsive Sp. Conf., p. RS4-2006-1002.
• [5] Brown, O., and Eremenko, P., 2006, “The Value Proposition for Fractionated Space Architectures,” AIAA SPACE 2006 Conference & Exposition, pp. 1–22.
• [6] Golkar, A. A., 2013, “Federated Satellite Systems (FSS): A Vision Towards an Innovation in Space Systems Design,” IAA Symposium on Small Satellites for Earth Observation.
• [7] Scharf, D. P., Hadaegh, F. Y., and Ploen, S. R., 2003, “A Survey of Spacecraft Formation Flying Guidance and Control (Part I): Guidance,” Proc. 2003 Am. Control Conf., (Part I), pp. 1733-1739.
• [8] Mathieu, C., and Weigel, A. L., 2005, “Assessing the Flexibility Provided by Fractionated Spacecraft,” Collect. Tech. Pap. - AIAA Sp. 2005 Conf. Expo.
• [9] NASA Goddard Space Flight Center, 2015, General Mission Analysis Tool (GMAT) Mathematical Specification.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).