Shijian 20

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Shijian 20
Typ: Experimentalsatellit
Land: China VolksrepublikVolksrepublik China Volksrepublik China
Betreiber: Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie
COSPAR-ID: 2019-097A
Missionsdaten
Masse: > 8000 kg[1]
Start: 27. Dezember 2019 um 12:45 Uhr (UTC)
Startplatz: Kosmodrom Wenchang
Trägerrakete: Langer Marsch 5
Status: aktiv
Bahndaten
Bahnhöhe: 35.786 km
Bahnneigung:

Shijian 20 (chinesisch 實踐二十號 / 实践二十号, Pinyin Shíjiàn Èrshí Háo, deutsch: „Übung 20“) ist ein chinesischer Technologieerprobungssatellit.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie unter der Leitung von Li Feng (李峰) vom Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie[2] gebaute Satellit beruht auf dem neu entwickelten DFH-5-Bus der Firma und dient dazu, die Schlüsseltechnologien der neuen Satellitenplattform zu erproben. Nach einigen Problemen mit der Trägerrakete Langer Marsch 5 – der weitgehend baugleiche Vorgängersatellit Shijian 18 war am 2. Juli 2017 sechs Minuten nach dem Start in den Indischen Ozean gestürzt – hob Shijian 20 am 27. Dezember 2019 um 12:45 (UTC) vom Kosmodrom Wenchang auf der Insel Hainan ab. Etwa 34 Minuten nach dem Start trennte sich der 8 t schwere Satellit von der Kickstufe der Rakete und schwenkte in eine geostationäre Umlaufbahn ein.[3][4][5]

Besonderheiten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Solarpaneele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der DFH-5-Bus besitzt zwei halbstarre Solarzellenflügel aus jeweils sechs Modulen, die ein „Kruzifix“ bilden und dem Satelliten in voll ausgeklapptem Zustand eine „Flügelspannweite“ von 45 m verleihen, rund 10 m mehr als bei dem Verkehrsflugzeug Boeing 737. Damit wird eine Leistung von 30 kW erzeugt,[6] wovon 18 kW für die Nutzlasten zur Verfügung stehen.[7] Die Solarpaneele sind sowohl von der Spannweite als auch von der Fläche her Chinas bislang größte ihrer Art, auch der Ausklappmechanismus ist so kompliziert wie noch nie. Einmal entfaltet, können die jeweils rund 50 kg schweren Solarzellenflügel von einem Motor langsam um die Längsachse rotiert werden, um sie möglichst zur Sonne hin auszurichten. Bei dem Kommunikationssatelliten NigComSat-1, der auf dem DFH-4-Bus basierte, war im April 2008 der Rotationsmechanismus an einem Solarzellenflügel ausgefallen, was im weiteren Verlauf zu einem Totalverlust des Satelliten führte. Daraufhin wurde der Antrieb von der Akademie für Weltraumtechnologie umkonstruiert.[8]

Breitband-Datenübertragung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie arbeitet seit 2016 an Technologien für ein satellitengestütztes, von Militär und zivilen Kunden gemeinsam genutztes Internet, das besonders für Streamingdienste, mobile Kommunikation, Rettungsdienste und das Internet der Dinge von Interesse ist. Eines der Probleme hierbei ist, dass das für diese Zwecke an sich gut geeignete Ka-Band (27–40 GHz)[9] bereits stark genutzt wird. Daher trägt Shijian 20 nun einen Breitband-Transponder für den Q/V-Bereich, also 33–75 GHz. Damit wird die praktisch erreichbare Datenübertragungsrate um das vier- bis fünffache erhöht und liegt bei einer genutzten Bandbreite von 5,5 GHz nun bei 70 Gbit/s. In China arbeiten derzeit mehrere Firmen an auf dem DFH-5-Bus basierenden Kommunikationssatelliten mit Übertragungsraten von 100 Gbit/s bis 1 Tbit/s, die den an Projekten der Neuen Seidenstraße beteiligten Ländern und ihren Anrainerstaaten damit hochqualitatives Internet zur Verfügung stellen wollen, ohne dass aufwändige Glasfasernetze gebaut werden müssen.

Kommunikationslaser[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Von der Volksbefreiungsarmee wird bei schlechtem Weltraumwetter, wenn der Sonnenwind den Funkverkehr stört, die sogenannte „optoelektronische Nachrichtenübermittlung“ mittels Laser, eine Hochgeschwindigkeitsvariante der alten Blinksignale, bereits routinemäßig eingesetzt.[10] Ebenso finden Kommunikationslaser auf den Beidou-Navigationssatelliten Verwendung, um ihren Flug in einer netzförmigen Satellitenkonstellation zu koordinieren. Anders als bei diesen Anwendungen, wo sich immer nur ein Laser auf dem Satelliten befindet, hat Shijian 20 ein Infrarotlaser-Terminal mit drei verschiedenen Systemen, die über längere Zeit erprobt werden sollen, um für die Entwicklung zukünftiger Kommunikationslaser, vor allem für die voraussichtlich 2022 in Betrieb gehende modulare Raumstation,Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren Daten aus dem praktischen Orbitalbetrieb zu sammeln. Das derzeit auf Shijian 20 installierte Laser-Terminal erzielt im Zweikanal-Betrieb, der im Vergleich zu einem einzelnen Laser neben der höheren Geschwindigkeit auch eine bessere Störsicherheit bietet, eine Übertragungsrate von etwa 10 Gbit/s.[11]

Hybridantrieb[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Shijian 20 verfügt über einen Hybridantrieb. Zum einen hat er ein Flüssigkeitstriebwerk, das einen hohen Vakuumschub liefert und dazu diente, den Satelliten nach der Abtrennung von der Trägerrakete rasch in seine geostationäre Umlaufbahn zu bringen. Auch die Steuerdüsen für die Ausrichtung des Satelliten sind chemische Triebwerke. Für die feinen Bahnkorrekturen während seiner voraussichtlich 16-jährigen Lebensdauer verfügt der Satellit außerdem über ein Ionentriebwerk. Dieses erzeugt zwar nur einen geringen Schub, der sich aber sehr genau regeln lässt, wodurch der Satellit eine hohe Effizienz bei der Treibstoffnutzung erhält.[12]

Kühlsystem[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der DFH-5-Bus ist zwar relativ groß, seine Oberfläche genügt jedoch nicht, um die von den Nutzlasten im Regelbetrieb erzeugte Hitze abzustrahlen, vor allem, wenn sich diese im Zentrum des Gehäuses befinden. Aus diesem Grund verfügt der Satellit über einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf. Über Röhren wird eine Flüssigkeit zu allen Geräten geleitet, wo sie die überschüssige Wärme aufnimmt und zu einem Kühlkörper an der Außenseite des Satelliten transportiert, der die Wärme dann ins Weltall abstrahlt. Besagter Kühlkörper aus einem Formgedächtnispolymer lag während des Starts flach an der Wand des Satelliten.[13][14] Nachdem Shijian 20 den korrekten Orbit erreicht und den Betrieb aufgenommen hatte, löste sich die Verriegelung automatisch und der Kühlkörper entfaltete sich.[15] Falls sich dieses Kühlsystem auf Dauer bewährt, könnte man so bei zukünftigen Satellitenplattformen im 10-Kilowatt-Bereich den Widerspruch zwischen der Abwärmeerzeugung der immer anspruchsvolleren Nutzlasten und der ungenügenden Gehäuseoberfläche elegant lösen. Da bei dem in Shijian 20 installierten Kühlsystem die Temperatur im Inneren des Satelliten bei 35 K, also −238 °C gehalten wird, wäre es auch für die Kühlung des empfindlichen Geräte in Tiefraumsonden geeignet, um deren Wärmerauschen zu reduzieren.[16]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Gunter Dirk Krebs: SJ 20. Abgerufen am 28. Dezember 2019 (englisch).
  2. 孙琳、樊立辉: 南京大学田庆久教授、中国空间技术研究院李峰研究员来工程中心进行学术交流. In: software.henu.edu.cn. 2. April 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).
  3. 胡喆、周旋: 一身真功夫 亮点真不少——盘点实践二十号卫星上的“黑科技”. In: xinhuanet.com. 27. Dezember 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).
  4. Chris Gebhardt: Long March 5 conducts critical Return To Flight mission. In: nasaspaceflight.com. 27. Dezember 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (englisch).
  5. 实践二十号卫星成功发射 掀开我国航天器升级换代新篇章. In: cast.cn. 27. Dezember 2019, abgerufen am 31. Dezember 2019 (chinesisch).
  6. Mark Wade: DFH-5 in der Encyclopedia Astronautica, abgerufen am 28. Dezember 2019 (englisch).
  7. China Displays Cutting-edge Space Technology at Paris. In: cgwic.com. 17. Juni 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (englisch).
  8. 黄全权、鲁慧蓉: 中国研制并交付的尼日利亚通信卫星一号失效. In: chinanews.com. 12. November 2008, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).
  9. 实践-13/中星-16卫星 刷新国内高轨卫星技术“新指标”. In: cast.cn. 13. April 2017, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).
  10. 张宏洲: 2017军校巡礼第二十五站:航天工程大学. In: mod.gov.cn. 15. Juni 2017, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).
  11. Chris Gebhardt: Long March 5 conducts critical Return To Flight mission. In: nasaspaceflight.com. 27. Dezember 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (englisch).
  12. 实践二十号卫星成功发射 掀开我国航天器升级换代新篇章. In: cast.cn. 27. Dezember 2019, abgerufen am 31. Dezember 2019 (chinesisch).
  13. 蒋建军 et al.: 形状记忆智能复合材料的发展与应用. In: jme.biam.ac.cn. 17. August 2018, abgerufen am 31. Dezember 2019 (chinesisch).
  14. 夏爱兰: 神奇的形状记忆材料. In: xinhuanet.com. 27. September 2019, abgerufen am 31. Dezember 2019 (chinesisch).
  15. Mark Wade: DFH-5 in der Encyclopedia Astronautica, abgerufen am 29. Dezember 2019 (englisch).
  16. 胡喆、周旋: 一身真功夫 亮点真不少——盘点实践二十号卫星上的“黑科技”. In: xinhuanet.com. 27. Dezember 2019, abgerufen am 28. Dezember 2019 (chinesisch).