ThinSat

Definition

Ein ThinSat ist ein flaches Satellitenmodul, das für sehr kurze Orbitexperimente im Ausbildungsbereich entworfen wurde. Ein einzelnes Modul besitzt eine Stirnfläche von 11,1 × 11,4 cm — ähnlich der Seitenfläche eines 1U-CubeSats —, ist jedoch nur 1,25 cm dick[1]. Die Module fliegen nicht einzeln, sondern werden über Scharniere zu Ketten (Strings) verbunden und direkt von der Trägerrakete ausgesetzt.

Das Programm

Das ThinSat-Programm ermöglicht es Schülerinnen, Schülern und Studierenden von der Mittelstufe bis zur Universität, eigene Sensorexperimente in die Erdumlaufbahn zu bringen. Beim Erstflug am 17. April 2019 wurden 63 ThinSats, gebaut von Teams aus rund 70 Bildungseinrichtungen in neun US-Bundesstaaten, wenige Minuten nach dem Abtrennen des Raumtransporters Cygnus von der Zweitstufe einer Antares-Rakete ausgesetzt[2]. Ein zweiter Start folgte am 20. Februar 2021 auf einer weiteren Antares-Mission[3].

Eine bewusst kurze Lebensdauer

Die Modulketten werden in Umlaufbahnen mit Perigäen nahe 200 km ausgesetzt. In dieser Höhe ist die Restatmosphäre hunderte Male dichter als in 400–500 km, sodass die Module innerhalb weniger Tage bis maximal zwei Wochen wieder in die Atmosphäre eintreten. Diese kurze Verweildauer ist keine Einschränkung, sondern eine bewusste Entwurfsentscheidung: Sie hinterlässt keinen Weltraummüll und hält Genehmigung wie Betrieb einfach.

Formfaktor	Masse (kg)	Ballistischer Parameter (m²/kg)	Ab 200 km	Ab 250 km	Ab 300 km	Ab 350 km
ThinSat	0,30	0,0567	< 1 Tage	1 Tage	5 Tage	17 Tage
1P	0,25	0,0330	< 1 Tage	2 Tage	9 Tage	28 Tage
1U	2,00	0,0180	< 1 Tage	4 Tage	16 Tage	52 Tage

Kennewell-Dichtemodell, Widerstandsbeiwert 2,2, mittlere Taumelfläche A_tot/4, Wiedereintritt bei 180 km, Satellit an der Massengrenze seines Standards. Sonnenaktivität: niedrig F10.7 = 70 sfu, Ap = 6; mittel 140 sfu, Ap = 12; hoch 210 sfu, Ap = 18.

Abmessungen

Auswurf

Beim ersten Flug wurden die Module aus vier außen an der Raketenzweitstufe montierten Kanistern freigegeben, beim zweiten Flug aus einem Doppelkanister-Dispenser. Beim Verlassen des Dispensers entfalten sich die Modulketten ziehharmonikaartig[3].

Vergleich mit anderen Formfaktoren

Größe	Hüllmaß (mm)	Volumen (cm³)	Massengrenze (kg)	Auswurfvorrichtungen
ThinSatDer Standard definiert keine Modulmasse; angenommen werden 0,3 kg. Ketten wiegen 1–2,2 kg.	111 × 114 × 12,5	158	Nicht festgelegt	Zweite Stufe der Antares, Ketten aus 3 oder 6 Einheiten
TubeSatSechzehnseitiges Prisma; Abmessungen sind als Hüllquader angegeben.	Ø 89,4 × 127	777	0,75	NEPTUNE (geplant)
SpriteDicke näherungsweise; 4 g.	35 × 35 × ≈3	4	Nicht festgelegt	KickSat-Trägersatellit (3U)

PocketQube Standard Issue 1 (2018); CubeSat Design Specification Rev. 14.1 (2022).

Ein kurzes Missionsfenster

Da ein Modul nur wenige Tage im Orbit verbleibt, muss das Experiment unmittelbar nach dem Auswurf Messdaten liefern. Für langwieriges Entdrallen, aktive Lageregelung oder eine ausgedehnte Inbetriebnahme bleibt keine Zeit.

Leistung und thermische Masse

Die flache Bauform bietet zwar eine große Stirnfläche für Solarzellen, besitzt aber nur eine sehr geringe Wärmekapazität. Temperaturwechsel zwischen Sonnenlicht und Erdschatten verlaufen schneller und ausgeprägter als bei kompakten Satellitenkörpern; die thermische Zeitkonstante bemisst sich in Minuten statt in Stunden.

Kommunikation

Da die Messdaten über ein kommerzielles Satellitennetzwerk übertragen werden, benötigen die Schulteams keine eigene Bodenstation; im Gegenzug sind Datenrate und Paketgröße fest durch die Grenzen dieses Netzwerks vorgegeben.