TOP.05 // STRUCT-THERM
Strukturmechanik, Thermalkontrolle & Lotermüdung
Biegesteifigkeit der 1P-AlbaPod-Rückenplatte, CubeSat-Schienen nach CDS Rev. 14.1, transiente Zwei-Orbit-Wärmebilanz, α/ε-Oberflächenbeschichtungen und Engelmaier-Lotermüdung.
1. SatWiki-Enzyklopädie-Spezifikationen (8)
- SQ-FF-003
ThinSat
Scheibenförmiges Kleinsatellitenformat für extrem niedrige Umlaufbahnen (VLEO) unter 250 km.
- SQ-FF-004
TubeSat
Zylindrisches Picosatellitenformat von Interorbital Systems im Vergleich zum modularen PocketQube.
- SQ-FF-005
ChipSat (Sprite)
Monolithische Leiterplattensatelliten im Grammbereich. Cornells 4 g leichte Sprites wurden 2019 zu über hundert Stück aus dem Träger KickSat-2 ausgesetzt und funkten Daten aus dem Orbit; 2025 trug erstmals ein PocketQube einen eigenen ChipSat.
- SQ-FF-006
CanSat
Ausbildungsplattform im Getränkedosenformat für Atmosphärenabstiege und Systemtechnik-Training.
- SQ-FF-007
CubeSat Design Specification (CDS Rev. 14.1) & PC/104-Architektur
Mechanische, elektrische und operative Anforderungen der CubeSat Design Specification Rev. 14.1 (1U–12U), Eckschienentoleranzen, Trennschalter und der 90×96-mm-PC/104-Avionikstapel.
- SQ-SS-005
Struktur und Thermalkontrolle (STR/TCS)
1,6-mm-Grundplatte, Eigenfrequenzen, optische Eigenschaften (α/ε) und Temperaturzyklen in der Eklipse.
- SQ-EN-003
Tests und Qualifikation
Vibrationsprüfung (GEVS / Falcon 9), Thermalvakuum (TVAC), Entfaltungstests und Day-in-the-Life-Prüfung.
- SQ-EN-004
Systemtechnik & Budgets
Massen-, Leistungs-, Link- und Datenbudgets mit ECSS-Margenphilosophie für Kleinsatellitenprojekte.
2. Interaktive Lab-Rechner & Arbeitsbänke (4)
3. Technische Notizen (3)
- NL-TN-2026-015
Erste Eigenfrequenz der Grundplatte und Startlasten
Anders als ein an vier Eckschienen geführter CubeSat wird ein PocketQube im Deployer über eine einzige, 1,6 mm dünne gleitende Grundplatte (Backplate) auskragend gehalten. Wir leiten die Plattenbiegesteifigkeit und die erste Eigenfrequenz für Al 6061-T6, Al 7075-T73, Ti-6Al-4V und FR-4 her und berechnen die dynamische 3σ-Durchbiegung unter Zufallsvibration nach GSFC-STD-7000B (GEVS).
- NL-TN-2026-020
CubeSat-Eckschienen-Tribologie, PC/104-Stapelmechanik und PQ9/CS14-Backplanes
Wir untersuchen die vier 8,5-mm-Eckschienen eines CubeSats, die Typ-III-Harteloxierung gegen Kaltverschweißung im Vakuum sowie die Dynamik eines M3-PC/104-Stapels im Vergleich zu 42×42-mm-PocketQube-Stapeln.
- NL-TN-2026-005
Thermisches Verhalten eines PocketQube: Warum ein leichterer Satellit stärker zyklisch abkühlt
Wir quantifizieren anhand zweier Kompaktmodelle steigender Detailtiefe, warum PocketQubes der thermischen Anregung auf der Umlaufbahn deutlich unmittelbarer folgen als CubeSats. Die linearisierte Strahlungsbilanz liefert eine thermische Zeitkonstante von 56 Minuten für einen voll ausgelasteten 1P gegenüber 104 Minuten für einen 2 kg schweren 1U. Die Integration einer Einknoten-Energiebilanz in 550 km Höhe ergibt Temperaturhübe des Gesamtkörpers von 30 K für einen 250 g schweren 1P und 37 K bei 200 g, verglichen mit 23 K bzw. 16 K für 1U-CubeSats von 1,33 und 2,00 kg. Die Wahl der Oberflächenbeschichtung verschiebt die Mitteltemperatur um mehrere Dutzend Kelvin, wobei die auf den meisten Seiten montierten Solarzellen nur wenig gestalterischen Spielraum lassen. Eine Lebensdauerabschätzung nach Engelmaier übersetzt diese Temperaturhübe für starr auf FR-4 gelötete Solarzellen auf Germaniumbasis in eine mittlere Lebensdauer von nur rund einem Jahr. Wir schließen mit konkreten Entwurfsregeln für den Strukturknoten, die Batterie und die Lötverbindungen.
4. Forschungsmonographien (3)
- SQ-R-004
Materialbedingte Ausfälle und Screening-Lücken bei CubeSat- und PocketQube-Missionen
- SQ-R-003
Nicht-pyrotechnische Antennenentfaltung bei Satelliten der PocketQube-Klasse: Dehnungs- und Wärmebilanzen für NiTi-Bänder und Auslöseaktuatoren
- SQ-R-002
Werkstofftechnik für PocketQube-Picosatelliten: Eine skalierungsbasierte Übersicht und Konstruktionsrichtlinie
5. Ingenieurwissenschaftliche Kursmodule (5)
- MODUL 01
Die Physik der Miniatur-Skalierung (L, L², L³)
Warum die Verkleinerung eines Satelliten von 10 cm (1U) auf 5 cm (1P) das Oberfläche-zu-Masse-Verhältnis, die thermische Zeitkonstante und das Trägheitsmoment um Größenordnungen verändert.
- MODUL 04
Orbitales Strahlungsgleichgewicht & Lötstellenermüdung
Solare Absorptivität (α), IR-Emissivität (ε), warum die thermische Zeitkonstante bei 1P τ ≈ 56 Minuten beträgt (gegenüber ~87–104 min bei 1U/3U) und Engelmaier-Lötstellenermüdung.
- MODUL 08
Raumfahrtwerkstoffe, Ausgasung & atomarer Sauerstoff
Spannungsrisskorrosion bei Al 6061-T6 gegenüber 7075-T7351, ECSS-Ausgasungsgrenzwerte (TML < 1 %, CVCM < 0,1 %) und Polymererosion durch atomaren Sauerstoff im LEO.
- MODUL 09
AIT, Vibrationsqualifikation & TVAC-Tests
Test-as-you-fly-Philosophie, Sinus-Sweep-Modalsuche (>200 Hz), 14,1 G_rms GEVS-Zufallsvibration und Thermalvakuum-Ausheizen sowie -Zyklen (TVAC).
- MODUL 11
CubeSat Design Specification (CDS Rev. 14.1) & PC/104-Bus-Architektur
Skalierung von 1U–16U-CubeSats von 100×100×113,5-mm-Schienen bis zu 6U-Dispensern, Typ-III-Harteloxal, Trennschaltern und dem 90×96-mm-PC/104-Avionikstapel.