GR20190100416A - Charybdis - satellite system for active removal comparison space - Google Patents

Abstract

This paper discusses the process of integration of the subsystem components and development of the satellite configuration to achieve a final layout for the satellite system "Charybdis". The process will be applied on a test case and it is called "Charybdis Test Sat". The Sat structural configuration is designed to accommodate all the mission components. All mechanical requirements are derived from the satellite's configuration and for its mission which are "Active Debris Removal" come from the configuration of the Space vehicle "Charybdis" in order to accomplish its mission and keep costs low. The process used to create the satellite configuration of Charybdis satellite system is described. It begins with mission definition, launch vehicle selection, and subsystem identification. This is followed by a description of the satellite composition, and the major design constraints that guide the configuration design. Then a configuration development process is presented to create the preliminary configuration. Finally, the issued layout drawings and the calculated mass properties for the developed satellite are presented.

Description

ΧΑΡΥΒΔΙΣ-ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΝΕΡΓΟΥΣ ΑΦΑΙΡΕΣΗΣ CHARYVDIS-SATELLITE ACTIVE REMOVAL SYSTEM

ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΩΝ ΣΥΝΤΡΙΜΜΙΩΝ SPACE DEBRIS

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

1. Η διαδικασία διαμόρφωσης. 1. The configuration process.

Το πρώτο βήμα στον σχεδιασμό του δορυφικού συστήματος, όταν προσδιοριστούν οι απαιτήσεις του ανώτατου επιπέδου, είναι να καθορίσουμε (τουλάχιστον κατά προσέγγιση) τη λειτουργία της τροχιάς καί του ωφέλιμου φορτίου, το οπτικό πεδίο, την απαίτούμενη ισχύ, τη μάζα καί το μέγεθος της κατασκευής. Από τα χαρακτηριστικά του ωφέλιμου φορτίου, το σύνολο του δορυφόρου, η μάζα καί ο όγκος μπορούν να εκτιμηθούν με βάση τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από προηγούμενες αποστολές ή από τον εκ νέου υπολογισμό. Αυτές οί πληροφορίες μας επιτρέπουν να επιλέξουμε το όχημα εκτόξευσης, το οποίο υπαγορεύει το επιτρεπόμενο φυσικό χώρο του ύπο-εκτόξευση δορυφόρου. The first step in satellite system design, once the top-level requirements are determined, is to determine (at least roughly) the orbit and payload function, the field of view, the required power, the mass and the size of the structure. Of the payload characteristics, the total satellite mass and volume can be estimated based on data collected from previous missions or from recalculation. This information allows us to select the launch vehicle, which dictates the allowable physical space of the sub-launch satellite.

Προτού ολοκληρώσουμε την προκαταρκτική διαμόρφωση, οι επιλογές προσδιορισμού της αποστολής καί η εμπορική λειτουργία, απαντούν σε πολλές ερωτήσεις σχετικά με τη διαδικασία σχεδίασμού, όπως η μέθοδος του ελέγχου του οχήματος, το σύστημα επικοινωνίας, η ανάγκη επιλογής του σύστηματος πρόωσης, καί της εκτίμώμενης συνολικής ισχύος, η οποία καθορίζει την επιφάνεια των ηλιακών συστοιχιών (Solar Arrays) καί το μέγεθος μπαταρίας. Αυτά καί πολλά άλλα ερωτήματα κατά το σχεδίασμά του δορυφορικού συστήματος έχουν πολλαπλές απαντήσεις. Η απάντηση του ενός, εξαρτάταί από πολλές ή από όλες τις λύσεις των προβληματισμών. Συχνά, δεν μπορούμε να βρούμε τις καλύτερες απαντήσεις στις παραπάνω ερωτήσεις μέχρι να προσπαθήσουμε να ορίσουμε τη διαμόρφωση του δορυφόρου. Ωστόσο, για να αρχίσουμε να αναπτύσσουμε την αρχική διαμόρφωση, οί απαντήσεις αυτές μπορούν να εκτίμηθούν, έτσι ώστε τα βασικά στοιχεία να μπορέσουν να εντοπιστούν καί να αναγνωριστούν τα κρίσιμα χαρακτηριστικά τους. Με τον τρόπο αυτό, ένας προκαταρκτικός εξοπλισμός που περιλαμβάνει πληροφορίες όπως η ποσότητα, το μέγεθος, η μάζα καί η απαίτούμενη ισχύ για κάθε στοιχείο, μπορεί να αναγνωριστεί καί να δημίουργηθεί. Before we complete the preliminary configuration, the mission specification options and the commercial operation, answer many questions about the design process, such as the vehicle control method, the communication system, the need to choose the propulsion system, and the estimated total power , which determines the surface of the solar arrays (Solar Arrays) and the battery size. These and many other questions when designing a satellite system have multiple answers. The answer to one depends on many or all of the solutions to the problems. Often, we cannot find the best answers to the above questions until we try to define the satellite configuration. However, to begin to develop the initial configuration, these responses can be evaluated so that the key elements can be identified and their critical characteristics recognized. In this way, a preliminary equipment including information such as quantity, size, mass and required power for each element can be identified and created.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη λίστα, ο φάκελος ωφέλιμου φορτίου του οχήματος εκτόξευσης, τα προσδιορισμένα οπτικά πεδία για τους αισθητήρες καί τις κεραίες, καθώς καί οί βασικές οδηγίες συσκευασίας,καί η σύνδεση τους με δομικά φορτία μπορεί να ξεκινήσει. Η προκύπτουσα διαμόρφωση είναι απλώς ένα σημείο εκκίνησης για μία σειρά επαναλήψεων. Η διαδικασία της ανάπτυξης ενός προκαταρκτικού δορυφορικού σχεδίασμού συνοψίζεται στο σχήμα 1. Using this list, the payload envelope of the launch vehicle, the defined fields of view for the sensors and antennas, as well as the basic packaging instructions, and their connection to structural payloads can begin. The resulting configuration is just a starting point for a series of iterations. The process of developing a preliminary satellite design is summarized in figure 1.

Οί πληροφορίες που απαιτούνται για την έναρξη της ανάπτυξης δορυφορικής διαμόρφωσης υπολογίζεται με όλα τα σημαντικά στοιχεία σχεδίασμού που επηρεάζουν τη διαμόρφωση. Το πρώτο σημαντικό στοιχείο είναι το ωφέλιμο φορτίο, (payload) το οποίο είναι το σημείο εκκίνησης του σχεδίασμού του δορυφορικού συστήματος καί είναι συνήθως το βαρύτερο εξαρτήμα. Χαρακτηρίζεται από το μέγεθος, το βάρος, την ισχύ, τους ρυθμούς δεδομένων, το οπτικό πεδίο, τις θερμικές δίεπαφές καί άλλους περιορισμούς. Καθορίζει τη συνολική δορυφορική συμπεριφορά καί πιθανότατα χρησιμοποιεί πολλή ισχύ. Αλλο στοιχείο που έχει μεγάλη επίδραση σε δορυφορική διαμόρφωση είναι η αποστολή, η οποία δίακρίνεταί από την τροχιά, την αξιοπιστία, τη διάρκεια ζωής της κατασκευής, το πλαίσιο λειτουργίας καί τους περιορισμούς της αποστολής. Η τροχιά ορίζει το δορυφορικό περιβάλλον καί τις δυνατότητες συγκέντρωσης ισχύος, ενώ η αξιοπιστία καί η διάρκεια ζωής επηρεάζουν τον αριθμό των εξαρτημάτων καί το μέγεθος. The information required to initiate satellite configuration development is calculated with all important design elements affecting the configuration. The first important element is the payload, which is the starting point of the satellite system design and is usually the heaviest component. It is characterized by size, weight, power, data rates, field of view, thermal interfaces and other limitations. It determines the overall satellite behavior and probably uses a lot of power. Another factor that has a major impact on satellite configuration is the mission, which is determined by the orbit, reliability, lifetime of the structure, operating framework and mission constraints. The orbit defines the satellite environment and power concentration capabilities, while reliability and lifetime affect the number of components and size.

Το όχημα εκτόξευσης έχει πολύ σημαντική επίδραση στον σχεδίασμά της δορυφορικής διαμόρφωσης. Χαρακτηρίζεται από το περιβάλλον καί τους περιορισμούς που περιέχουν τον φάκελο εκτόξευσης, τις ιδιότητες μάζας, τις θεμελιώδεις συχνότητες καί την πρόσβαση. Ο αποθηκευτικός φάκελος μπορεί να αναδείξεί την ανάγκη για μηχανισμούς ανάπτυξης πολύπλοκων εξαρτημάτων. Η αναμετάδοση των δεδομένων καί οί επικοινωνίες επηρεάζουν επίσης το σχεδίασμά διαμόρφωσης. Προσδιορίζουν τη συχνότητα, το ρυθμό δεδομένων, τις απώλειες των εξαρτημάτων, καί τα χαρακτηριστικά του σταθμού του δέκτη. Οί κεραίες μπορεί να χρειάζονται ειδικές θέσεις για τα πεδία λήψης καί ο πομπός πρέπει να βρίσκεται κοντά στην κεραία. The launch vehicle has a very significant effect on the design of the satellite configuration. It is characterized by the environment and constraints containing the launch envelope, mass properties, fundamental frequencies and access. The storage folder can highlight the need for complex component deployment mechanisms. Data relaying and communications also affect the configuration design. They determine the frequency, data rate, component losses, and characteristics of the receiver station. Antennas may need special locations for receiving fields and the transmitter must be close to the antenna.

Άλλο στοιχείο είναι το Κοντρόλ Ελέγχου Συμπεριφοράς (Attitude control approach), το οποίο κατηγοριοποιείται σε Στροβίλο-σταθεροποίητή, σταθεροποιητή τριών αξόνων καί βαρυτίκό σταθεροποιητή. Οι τύποι ελέγχου απαιτούν διαφορετικούς τύπους ενεργοποίητών (actuators) καί επηρεάζουν τη διαμόρφωση με διάφορους τρόπους. Τα υποσυστήματα έχουν μεγάλη επιρροή στον σχεδίασμά της δομής της δορυφορικής διαμόρφωσης. Τα βασικά εξαρτήματα πρέπει να καθορίζονται νωρίς στο σχεδίασμά καί τα δευτερεύοντα μπορούν να προστεθούν καθώς η διαμόρφωση ωριμάζει. Το πρόγραμμα καί το κόστος περιορίζουν την ανάπτυξη της τεχνολογίας, οπότε τα ρίσκα, το χρονοδιάγραμμα, το κόστος καί η τεχνική λειτουργία πρέπει να υπολογιστεί. Another element is the Attitude Control approach, which is categorized into Turbine-stabilizer, three-axis stabilizer and gravity stabilizer. Control types require different types of actuators and affect configuration in different ways. Subsystems have a great influence on the design of the satellite configuration structure. Primary components should be defined early in the design and secondary components can be added as the configuration matures. Schedule and cost limit technology development, so risks, schedule, cost and technical operation must be calculated.

Ο Πίνακας 1 περιγράφει μία γενική διαδικασία για τη διαμόρφωση του δορυφόρου [1]. Εξαίτίας μοναδικών ή ιδιαίτερων απαιτήσεων καί εξοπλισμού, καμία διαδικασία δεν είναι στάνταρ για όλους τους δορυφόρους, αλλά τα παραπάνω πρέπει να είναι αποτελεσματικά για τα περισσότερα προγράμματα. Τα προϊόντα αυτής της διαδικασίας είναι: Table 1 describes a general procedure for configuring the satellite [1]. Due to unique or special requirements and equipment, no procedure is standard for all satellites, but the above should be effective for most programs. The products of this process are:

• Διατάξεις περιεχομένων καί αναπτυγμένων διαμορφώσεων, που δείχνουν τη διάταξη του εξοπλισμού καί τις κύριες δομικές διαδρομές φορτίου. • Layouts of contents and developed configurations, showing equipment layout and main structural load paths.

• Μία λίστα εξοπλισμού που συνοψίζει την ποσότητα, το μέγεθος, τη μάζα καί την ισχύ για κάθε ένα εξάρτημα. Σχεδίασμός δορυφορικής διαμόρφωσης. • An equipment list summarizing the quantity, size, mass and power for each component. Satellite configuration design.

· Ορισμός της θέσης των δορυφορικών εξαρτημάτων με συντεταγμένων συστήματος αναφοράς. · Defining the location of satellite components with reference system coordinates.

• Μία σύνοψη των ιδιοτήτων μάζας, της ροπής αδράνειας καί του κέντρου μάζας για κάθε ένα σημαντικό εξάρτημα άλλα καί για τον δορυφόρο ως σύνολο. • A summary of mass properties, moment of inertia and center of mass for each major component as well as for the satellite as a whole.

ΠΙΝΑΚΑΣ [1]: Γενική διαδικασία για τη διαμόρφωση δορυφόρου. TABLE [1]: General procedure for satellite configuration.

Τα στάδια της παρούσης διαδικασίας λήφθηκαν υπόψη καί εφαρμόστηκαν κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης του Διαστημικού Δορυφορικού Συστήματος «Χάρυβδίς». The stages of this process were taken into account and applied during the process of shaping the "Charyvdis" Space Satellite System.

Αυτές οι πληροφορίες επιτρέπουν στους σχεδιαστές προγραμμάτων να απεικονίσουν τον δορυφόρο καί να προχωρήσουν με μελέτες μεγέθους υποσυστημάτων καί διαφοροποιήσεων. Συνήθως, ένα πρόγραμμα αναπτύσσεται περισσότερο από μία διαμόρφωση για την πραγματοποίηση μελετών διαφοροποίησης υποσυστημάτων. Η ανάπτυξη δορυφορικής διαμόρφωσης ΔΕΝ έχει μία σωστή απάντηση. Με πολλαπλές επαναλήψεις καί εξετάζοντας τις απαιτήσεις, το κόστος, καί το πρόγραμμα, μία ικανή ομάδα σχεδιασμού θα συγκλίνει σε μία διαμόρφωση που είναι η καλύτερη για το πρόγραμμα. Αυτό οδηγεί πάντοτε σε συμβιβασμούς: This information allows program planners to visualize the satellite and proceed with subsystem size and differentiation studies. Typically, a program develops more than one configuration to perform subsystem variation studies. Satellite configuration deployment does NOT have one right answer. Through multiple iterations and consideration of requirements, cost, and schedule, a competent design team will converge on a configuration that is best for the program. This always leads to compromises:

Για το καλύτερο σύστημα, το καθένα υποσύστημα μπορεί να μην είναι ιδανικό. Η αξιοπιστία καί το κόστος είναι δύο βασικές εκτιμήσεις σε αυτή τη διαδικασία, που σημαίνει ότι προσπαθούμε για την απλότητα, τα λίγότερα μέρη, τη χρήση ήδη δοκιμασμένων εξαρτημάτων με υψηλή ποιότητα καί αποδεδειγμένη τεχνολογία, καθώς καί σχεδίασμά που είναι δυνατό να παραχθεί. For the best system, each subsystem may not be ideal. Reliability and cost are two key considerations in this process, which means we strive for simplicity, fewer parts, the use of already tested components with high quality and proven technology, and a design that can be produced.

Η παραπάνω διαδικασία αποτέλεσε την πορεία σχεδίασμού και εξέλιξης του συστήματος «Χάρυβδίς» καί αυτό επίσης είναι η εγγύηση της επιτυχίας. The above procedure was the course of design and development of the "Charyvdis" system and this is also the guarantee of success.

Σχέδιο 1: Διαδικασία της ανάπτυξης του προκαταρκτικού δορυφορικού σχεδίασμού του Συστήματος «Χάρυβδις» Scheme 1: Development process of the preliminary satellite design of the "Charyvdis" System

1.2. Ορισμός Αποστολής 1.2. Mission Definition

Ο σχεδίασμός καί το μέγεθος κάθε δορυφόρου εξαρτώνταί σε μεγάλο βαθμό από τους στόχους της αποστολής. Οι μικροί δορυφόροι (Small Sat) προορίζονται συνήθως για αποστολές παρατήρησης της γης. Τα αποτελέσματα των αποστολών απομακρυσμένης ανίχνευσης της Γης χρησιμοποιούνται για την εξεύρεση λύσεων για πολλά προβλήματα σε αρκετά πεδία. Οι πιο ενημερωμένες μέθοδοί τηλεανίχνευσης σχετίζονται με την παρακολούθηση από οπτική μονάδα. Οι εικόνες διαστήματος με υψηλή ανάλυση έχουν εξαιρετικό ενδιαφέρον για την εθνική οικονομία καί την επιστήμη, επειδή καθιστούν δυνατή τη σύνταξη λεπτομερών χαρτών καί παρακολούθηση των παραμικρών αλλαγών που πραγματοποιούνται στη Γη. Δεδομένα που αποκτώνται μέσω οπτικής ηλεκτρονικής παρατήρησης της Γης είναι χρήσιμα για την ενίσχυση της οικονομικής δραστηριότητας, τα οποία περιλαμβάνουν αντιμετώπιση προβλημάτων γεωργίας, χρήση γης, δραστηριότητες παρακολούθησης καί εκτίμηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος, καί κατασκευή χαρτών ψηφιακής τοποθεσίας. Είναι επίσης χρήσιμα για την εξεύρεση λύσεων επιστημονικών προβλήματων. Οι περισσότερες αποστολές παρατηρητών της γης απαιτούν χαμηλές τροχιές γης. Το ωφέλιμο φορτίο για μικρόδορυφόρους είναι μία πολύ ακριβής οπτική μονάδα για την απεικόνιση της επιφάνειας της γης. The design and size of each satellite depends largely on the mission objectives. Small satellites (Small Sat) are usually intended for earth observation missions. The results of Earth remote sensing missions are used to find solutions to many problems in several fields. The most up-to-date methods of remote sensing are related to tracking from an optical unit. High-resolution space images are of great interest to the national economy and science because they make it possible to draw up detailed maps and monitor the smallest changes taking place on Earth. Data obtained through optical electronic Earth observation are useful for enhancing economic activity, which include addressing problems of agriculture, land use, environmental pollution monitoring and assessment activities, and construction of digital location maps. They are also useful for finding solutions to scientific problems. Most earth observation missions require low earth orbits. The microsatellite payload is a very precise optical unit for imaging the earth's surface.

Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναφερθεί πως το συγκεκριμένο δορυφορικό σύστημα «Χάρυβδίς» με προφανώς διαφορετική ονομασία διαμόρφωσης καί φυσικά διαφορετική σχεδίαση καί κατασκευή Ωφέλιμου φορτίου, μπορεί να καλύψει καί αυτού του είδους τις αποστολές. At this point it should be mentioned that the specific "Charyvdis" satellite system with an obviously different configuration name and of course a different Payload design and construction, can also cover this type of missions.

Το συγκεκριμένο πόνημα θα ασχοληθεί αποκλειστικά με τον ορισμό αποστολής του μέσου δορυφορικού διαστημικού συστήματος «Χάρυβδίς» που έχει ως αντιμετώπιση την Ενεργή Αφαίρεση Διαστημικών Συντρίμμίών. The specific opinion will deal exclusively with the mission definition of the average satellite space system "Charyvdis" which has as its response the Active Removal of Space Debris.

2. Λειτουργίες Διαστημικού σκάφους «Χάρυβδίς» 2. Charyvdis Spacecraft Operations

Για να ολοκληρώσει τις απαιτήσεις της αποστολής, το σκάφος «Χάρυβδις» θα εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες: To complete the mission requirements, the Charyvdis vessel will perform the following functions:

· Απόκτηση καί μετάδοση πληροφοριών τηλεμετρίας και σήματος και αρχείων δεδομένων στο σταθμό ελέγχου εδάφους · Acquisition and transmission of telemetry and signal information and data files to the ground control station

• Υποδοχή των πληροφοριών του προγράμματος εντολών από το σταθμό ελέγχου εδάφους • Reception of the command program information from the ground control station

• Ένδειξη του δορυφορικού οπτικού ηλεκτρονικού εξοπλισμού στις υποδειγμένες περιοχές Χαμηλής Τροχίακής Ζώνης όπου τα επιλεγμένα διαστημικά συντρίμμια βρίσκονται σε τροχια • Indication of the satellite optical electronic equipment in the indicated areas of the Low Orbital Zone where the selected space debris is in orbit

• Απεικόνιση καί επιλογή των Διαστημικών συντρίμμίών που θα τεμαχιστούν • Rendering and selection of Space Debris to be shredded

• Κωδικοποίηση πληροφοριών των εικόνων που έχουν ληφθεί καί μετάδοση στον επίγειο σταθμό • Information coding of the captured images and transmission to the ground station

3. Επιλογή Σκάφους Εκτόξευσης 3. Selection of Launch Vessel

Προς το παρόν, οί ακόλουθες μέθοδοί τροχίακής ανόδου για μικρά καί μεσσαία δορυφορικά συστήματα που χρησιμοποιούνται σε παγκόσμια κλίμακα είναι: At present, the following orbital ascent methods for small and medium satellite systems in global use are:

1. Απλή (μονήρης) εκτόξευση με τη βοήθεια ενός μικρού ή μεσσαίου οχήματος εκτόξευσης. 1. Simple (single) launch using a small or medium launch vehicle.

2. Σειρά (ομάδα) εκτόξευση διαφόρων δορυφόρων με τη βοήθεια ενός οχήματος εκτόξευσης: 2. Series (group) launch of various satellites with the help of a launch vehicle:

- Εκτόξευση ως πρόσθετο ωφέλιμο φορτίο μαζί με τον κύριο δορυφόρο - Launched as an additional payload along with the main satellite

- Εκτόξευση σειράς δορυφόρων της ίδιας κατηγορίας, «εκτόξευση συμπλέγματος (cluster launch)» - Launching a series of satellites of the same category, "cluster launch"

3. Διαχωρισμός από τον κύριο δορυφόρο, «baggy back» 3. Separation from the main satellite, "baggy back"

Κατά τη διαδικασία επιλογής, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το υπό ανάπτυξη μικρό ή μεσσαίο δορυφορικό σύστημα θα λειτουργήσει σε μια κυκλική ηλιό-σύγχρονη τροχιά με υψόμετρο 668 km και ζώνη μάζας 200-300 kg. Ως εκ τούτου, η εκτόξευση δορυφόρων από τον κύριο δορυφόρο δεν είναι αποδεκτή, καθώς τα μειονεκτήματα που σχετίζονται με την τελευταία μπορεί να επηρεάσουν την ώρα καθυστέρησης εκκίνησης (αναμονής). Επιπλέον, η τροχιά του κύριου δορυφόρου καθορίζει τη μικρή δορυφορική τροχιά. Απλή (μονή) εκτόξευση με χρήση μικρής εκτόξευσης όχημα, όπως ο Πήγασος, δεν είναι επίσης αποδεκτή, διότι το κόστος των υπηρεσιών εκτόξευσης περιλαμβάνονται στο κόστος εκτόξευσης δορυφόρων. During the selection process, it should be taken into account that the small or medium satellite system under development will operate in a circular sun-synchronous orbit with an altitude of 668 km and a mass band of 200-300 kg. Therefore, the launch of satellites from the main satellite is not acceptable, since the disadvantages associated with the latter may affect the launch delay (waiting) time. In addition, the major satellite's orbit determines the minor satellite's orbit. Simple (single) launch using a small launch vehicle, such as Pegasus, is also not acceptable, because the cost of launch services are included in the cost of launching satellites.

Ο καλύτερος τρόπος για την ελαχίστοποίηση του κόστους εκτόξευσης είναι η χρήση ενός οχήματος εκτόξευσης που ασχολείται με εκτόξευση «Σειράς (Series)». Τα πιο γνωστά συστήματα εκτόξευσης στην κατηγορία αυτή είναι: Arian 4, Arian 5, Delta 2, Delta 4, Taurus καί Dnepr. Χρησιμοποιώντας τα Delta 2, Delta 4 καί Taurus, οχήματα εκτόξευσης απαιτείται μία τροποποίηση στη διαμόρφωση δίεπαφής τους για να παρέχουν τη δυνατότητα εκτόξευσης ενός δορυφόρου 200-300 κιλών, κάτι που είναι απαράδεκτα δαπανηρό. Τα Arian 4, Arian 5, καί Dnepr παρέχουν τη δυνατότητα εκτόξευσης ενός δορυφόρου200-300 kg χωρίς τροποποίηση. Όλοι οι τύποι οχημάτων εκτόξευσης, εκτός από το Taurus, εξασφαλίζουν την κατάλληλη ακρίβεια τροχιάς. The best way to minimize launch costs is to use a "Series" launch vehicle. The best known launch systems in this category are: Arian 4, Arian 5, Delta 2, Delta 4, Taurus and Dnepr. Using the Delta 2, Delta 4 and Taurus launch vehicles required a modification to their interface configuration to provide the ability to launch a 200-300 kg satellite, which is unacceptably expensive. Arian 4, Arian 5, and Dnepr provide the ability to launch a 200-300 kg satellite without modification. All launch vehicle types except Taurus ensure proper trajectory accuracy.

Για το όχημα εκτόξευσης Dnepr, το μικρό καί μεσσαίο διαστημικό δορυφορικό σκάφος είναι εγκατεστημένο στο εσωτερικό της Μονάδας Διαστημικής Κεφαλής (Space Head Module, SHM). To SHM αποτελείταί από το περίβλημα, από το κυλινδρικό ενδιάμεσο τμήμα, από τον προσαρμογέα, την προστατευτική μεμβράνη καί δυναμική ασπίδα αερίου (GDS) ή ενκαψουλωμένοδομοστοίχείο ωφέλιμου φορτίου (ΕΡΜ). For the Dnepr launch vehicle, the small and medium spacecraft is installed inside the Space Head Module (SHM). The SHM consists of the housing, the cylindrical intermediate part, the adapter, the protective film and the gas dynamic shield (GDS) or encapsulated payload module (EPM).

Για το Δορυφορικό Διαστημικό Σκάφος «Χάρυβδις» η μελέτη επιλογής του σκάφους εκτόξευσης δεν έχει ολοκληρωθεί καί δεν μπορεί αυτό να γίνει στη φάση του προσχεδίου. Οι λόγοι για τους οποίους δεν μπορεί να περιγράφει καί να αναλυθεί σε αυτή την φάση είναι: For the "Charyvdis" Satellite Spacecraft, the launch vehicle selection study has not been completed and this cannot be done in the draft phase. The reasons why it cannot be described and analyzed at this stage are:

• Αυτό θα συγκεκριμενοποιηθεί όταν θα υπογράφει το συμβόλαιο με τον πελάτη, μίας καί θα αναλάβεί αυτός το κόστος εκτόξευσης, καί • 0α εξαρτηθεί από τον αριθμό των δορυφορικών συστημάτων που θα απαιτηθούν. • This will be specified when he signs the contract with the customer, once he will bear the launch costs, and • it will depend on the number of satellite systems that will be required.

Στο παρόν στάδιο της προμελέτης, οι υπολογισμοί έχουν να κάνουν με την εκτόξευση ενός (1) συστήματος «Χάρυβδίς» με υπολογιζόμενες τις διαστάσεις του Συστήματος. Κάτω από αυτό το πρίσμα, τα οχήματα που εξυπηρετούν την εκτόξευση προς τροχιά του συστήματος «Χάρυβδίς» είναι το Taurus το οποίο εξυπηρετεί οχήματα διαμέτρου 2 μέτρων, καί βάρους 1000 (χιλίων) κιλών, όπου οριακά μπορεί να εξυπηρετήσει το όχημα της μελέτης μας. At the present stage of the preliminary study, the calculations have to do with the launch of one (1) "Charyvdis" system with the calculated dimensions of the System. Under this prism, the vehicles that serve the launch to orbit of the "Charyvdis" system are the Taurus, which serves vehicles with a diameter of 2 meters, and a weight of 1000 (thousand) kilograms, where the vehicle of our study can only marginally serve.

Το επόμενο Διαστημικό όχημα εκτόξευσης που δύναται να εξυπηρετήσει είναι το Delta 2, το οποίο δύναταί να εξυπηρετήσει οχήματα διαμέτρου από 3,75 μέτρα εώς 4,57 μέτρα καί βάρους μέχρι 23000 κιλά. The next Space Launch Vehicle that can serve is the Delta 2, which can serve vehicles with a diameter of 3.75 meters to 4.57 meters and a weight of up to 23000 kg.

Στο παρακάτω σχέδιο αποτυπώνονταί οί πληροφορίες για τα επ λεγάμενα οχήματα εκτόξευσης. The drawing below shows the information about the selected launch vehicles.

Επίσης, στο παρόν στάδιο της προσχεδίασης, η μελέτη για την σύνδεση του συστήματος «Χάρυβδίς» στο όχημα εκτόξευσης είναι με V band clamp ή με Marmon clamp band, όπως αποτυπώνεταί στην παρακάτω φωτογραφία. Also, at the present stage of pre-design, the study for the connection of the "Magnet" system to the launch vehicle is with a V band clamp or with a Marmon clamp band, as shown in the photo below.

4. Σύνθεση Δορυφορικού Συστήματος 4. Satellite System Composition

Ο δορυφόρος αποτελείταί από το ωφέλιμο φορτίο, το οποίο είναι ο συγκεκριμένος εξοπλισμός για την επίτευξη της αποστολής, καί το σύνολο των υποσυστημάτων. Ένα υποσύστημα είναι μία ομάδα εξαρτημάτων που υποστηρίζουν μία κοινή λειτουργία. Υπάρχει διαφορά μεταξύ του ωφέλιμου φορτίου καί των υπόλοιπων δορυφορικών υποσυστημάτων, επειδή το ωφέλιμο φορτίο είναι τυπικά μοναδικό για μία δεδομένη αποστολή, ενώ τα άλλα υποσυστήματα ενδέχεται να είναι σε θέση να υποστηρίξουν διαφορετικές αποστολές. Στη συνέχεια, μία πιο προσεκτική ματιά εστιάζει στα υποσυστήματα, καί τα χαρακτηριστικά των ακόλουθων εξαρτημάτων του συστήματος «Χάρυβδίς»: The satellite consists of the payload, which is the specific equipment to achieve the mission, and all the subsystems. A subsystem is a group of components that support a common function. There is a difference between the payload and the other satellite subsystems because the payload is typically unique to a given mission, while the other subsystems may be able to support different missions. Next, a closer look focuses on the subsystems, and the characteristics of the following components of the "Magnet" system:

• Ωφέλιμο φορτίο (payload) • Payload

• Υποσύστημα Συμπεριφοράς καί Ελέγχου (Attitude Determination and Control Subsystem-ADCS) • Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS)

• Υποσύστημα Επικοινωνιών • Communications Subsystem

• Πλατφόρμα Εντολών καί Δίαχείρησης Δεδομένων • Command and Data Management Platform

• Υποσύστημα Ενέργειας • Energy Subsystem

• θερμικό Υποσύστημα • thermal Subsystem

· Δομική κατασκευή καί υποσύστημα μηχανισμών · Structural construction and mechanism subsystem

• Σύστημα Προώθησης • Promotion System

4.1. Περιορισμοί στήριξης καί απαγορεύσεις Ενσωμάσωσης 4.1. Support Limitations and Embedding Prohibitions

Αυτή η ενότητα παρέχει οδηγίες για τη διευθέτηση των δομοστοίχείων ενός δορυφόρου καί εξηγεί πώς επηρεάζουν τα υποσυστήματα τη δορυφορική διαμόρφωση. Αυτές οί οδηγίες δύναταί να θεωρηθούν ως απαιτήσεις, συνεπώς λήφθηκαν υπόψη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διαμόρφωσης μικρών καί μεσσαίων διαστημικών δορυφορικών συστημάτων. This section provides instructions for arranging the building blocks of a satellite and explains how the subsystems affect the satellite configuration. These guidelines can be considered as requirements, therefore they were taken into account during the process of designing small and medium space satellite systems.

4.2. Ωφέλιμο Φορτίο Διαστημικού Δορυφορικού Συστήματος «Χάρυβδίς» 4.2. "Charyvdis" Space Satellite System Payload

Το ωφέλιμο φορτίο του συστήματος «Χάρυβδίς» ουσιαστικά είναι η θεμελιώδης διαφορά του παρόντος συστήματος από τον παγκόσμιο ανταγωνισμό καί εγγυάταί την πρωτοτυπία σύλληψης της καίνοτόμου καί πρωτοπόρου κατασκευής, οπού μέσω αυτού θα επιτευχθεί η επιλεγμένη αποστολή η οποία είναι η Ενεργός Αφαίρεση των Διαστημικών Συντρίμμίών. The payload of the "Charyvdis" system is essentially the fundamental difference of the present system from the global competition and guarantees the originality of the conception of the innovative and pioneering construction, through which the chosen mission, which is the Active Removal of Space Debris, will be achieved.

Περιλαμβάνει έναν αγωγό στον οποίο δύναται να εισρέουν τα συντρίμμια από τον κώνο εισαγωγής, αυξημένης δίατομής, καί με έναν συνδυασμό ειδικά κατασκευασμένων «Τεμαχίστών» εξελιγμένων από την Prometheus Space Technologies, τα διαστημικά συντρίμμια θα κονιορτοποιηθούν απελευθερώνοντας ουσιαστικά ένα ελάχιστο μηδαμινό νέφος σωματιδίων. It includes a duct into which debris can flow from the intake cone, of increased cross-section, and with a combination of purpose-built "Shredders" developed by Prometheus Space Technologies, the space debris will be pulverized, releasing essentially a minimal cloud of particles.

Στο παρακάτω σχέδιο αποτυπώνεται η πρώτη σύλληψη της ιδέας κατασκευής του ωφέλιμου φορτίου της «Χάρυβδίς» The drawing below shows the first conception of the concept of the construction of the payload of "Charyvdis"

4.3. Υποσύστημα Συμπεριφοράς καί Ελέγχου (Attitude Determination and Control Subsystem-ADCS) 4.3. Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS)

Η επιλεγμένη μέθοδος ελέγχου καθοδηγεί το σχήμα της δορυφορικής κατασκευής. Η δορυφορική διαμόρφωση, με τη σειρά της, μπορεί να παράγει τους τύπους καί τα μεγέθη των ενεργοποιητών (actuators). Προτίμάταίνα υπάρχει συμμετρική κατασκευή, έτσι ώστε να μειώσει την αεροδυναμική αντίσταση καί την ηλιακή ακτινοβολία, συνεπώς να υπάρχει καθαρή ροπή. Για να ελαχιστοποιηθεί αυτή η ροπή, το κέντρο μάζας της κατασκευής πρέπει να είναι να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο κέντρο της πίεσης, το οποίο είναι το κέντρο της δορυφορικής κατασκευής. Αυτό παρέχεται επίσης δημιουργώντας ένα συμμετρικό μέτωπο έτσι ώστε τέσσερις ηλιακοί συλλέκτες, συμμετρικοί προς το κέντρο της μάζας του δορυφόρου, θα χρησιμοποιηθούν. Η συμμετρία μειώνει επίσης τις ροπές βαρύτητας, καί δημιουργεί ένα συμπαγές σχήμα. The selected control method guides the shape of the satellite structure. The satellite configuration, in turn, can produce the types and sizes of actuators. Preferably, there is a symmetrical construction, so as to reduce the aerodynamic resistance and solar radiation, therefore there is a clean torque. To minimize this moment, the center of mass of the structure should be as close as possible to the center of pressure, which is the center of the satellite structure. This is also provided by creating a symmetrical front so that four solar panels, symmetrical to the satellite's center of mass, will be used. Symmetry also reduces gravitational moments, creating a compact shape.

Η διαμόρφωση Ελέγχου τριών (3) αξόνων του δορυφόρου, είναι ο πιο αυστηρός περιορισμός για τη λειτουργία του Υποσυστήματος Συμπεριφοράς καί Ελέγχου (ADCS), καθώς καί για τη δομική σχεδίαση καί κατασκευή. Κάνοντας επεκτάσεις ή προσαρτήσεις όσο το δυνατόν συντομότερα (αν απαιτηθεί), διευκολύνεται η διατήρηση φυσικών συχνοτήτων πάνω από τον έλεγχο του εύρους ζώνης του συστήματος. Αυτό θα επιτύχει την αποφυγή φαινομένων συντονισμού τα οποία οδηγούν σε διαρθρωτικά κατασκευαστικές αστοχίες. The satellite's three (3) axis Control configuration is the most severe constraint on the operation of the Behavior and Control Subsystem (ADCS), as well as on the structural design and construction. By making extensions or attachments as short as possible (if required), it is easier to keep natural frequencies above the system bandwidth control. This will achieve the avoidance of resonance effects which lead to structural construction failures.

Oι Ηλιακοί Αισθητήρες (star sensors) της δορυφορικής κατασκευής απαιτείται να έχουν ένα στενό οπτικό πεδίο, έτσι ώστε να προστατεύονται από οποιαδήποτε εμπόδια. Το φωτεινό φως του ήλιου μπορεί να προκαλέσει. βλάβη στους αισθητήρες ή να τους κλείσει. Επομένως, η τοποθέτηση των Ηλιακών Αισθητήρων θα πρέπει να έχουν κλίση συγκεκριμένης γωνίας για την προστασία από το άμεσο ηλιακό φως. The Solar Sensors (star sensors) of the satellite construction are required to have a narrow field of view, so that they are protected from any obstacles. Bright sunlight can cause. damage the sensors or close them. Therefore, the placement of the Solar Sensors should have a certain angle of inclination to protect from direct sunlight.

Το μαγνητόμετρο πρέπει να εγκατασταθεί σε αρκετή αποστάση από εξαρτήματα με υψηλά μαγνητικά πεδία όπως οι ενεργοποιητές (actuators) του υποσυστήματος ADCS, τους Τροχούς Αντίδρασης (Reaction Wheels) καί το Magnetorquer. Η ευθυγράμμιση είναι πολύ σημαντική για τους αισθητήρες ADCS, έτσι ομαδοποιούνται σε μία πλατφόρμα, η οποία είναι άκαμπτη καί θερμικά σταθερή για τη μείωση των σφαλμάτων από στρεβλώσεις. The magnetometer must be installed at a sufficient distance from components with high magnetic fields such as the actuators (actuators) of the ADCS subsystem, the Reaction Wheels (Reaction Wheels) and the Magnetorquer. Alignment is very important for ADCS sensors, so they are grouped on a platform, which is rigid and thermally stable to reduce distortion errors.

Για τους Τροχούς Αντίδρασης (Reaction Wheels), μια κοινή προσέγγιση είναι να ευθυγραμμιστούν με τους δορυφορικούς άξονες καί να προστεθεί ένας τροχός στον κρίσιμο άξονα για να υπάρχει επάρκεια καί πλεονασμός. Εάν αποτύχει. οποιοσδήποτε τροχός, ο περιττός τροχός μπορεί να αντισταθμίσει. Η ίδια προσέγγιση ακολουθείται για τους γυροσκοπικούς μετρητές γωνιακής ταχύτητας, αλλά ο πλεονάζων προστίθεται στον επικλινή άξονα. Στην παρακάτω εικόνα αποτυπώνεται ο τύπος Τροχού αντίδρασης με τη μονάδα ελέγχου του που επιλέχθηκε από την εταιρία Bradford για το σύστημα «Χάρυβδις». For Reaction Wheels, a common approach is to align them with the satellite axles and add a wheel to the critical axle for adequacy and redundancy. If it fails. any wheel, the odd wheel can compensate. The same approach is followed for angular rate gyros, but the redundant is added to the inclined axis. The image below shows the type of Reaction Wheel with its control unit chosen by the Bradford company for the "Charyvdis" system.

Η διαμόρφωση του Δορυφορικού Συστήματος πρέπει να αναπτυχθεί με σωστή κατανομή της μάζας για την παροχή συνθηκών σταθερότητας. Επομένως, η ροπή αδράνειας γύρω από τον κρίσιμο άξονα Υ πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τον άξονα X του άξονα κατεύθυνσης ταχύτητας, ο οποίος είναι επίσης μεγαλύτερος από τον άξονα Ζ (Άξονα του Ναδίρ). The configuration of the Satellite System must be developed with proper mass distribution to provide stability conditions. Therefore, the moment of inertia about the critical Y-axis must be greater than the X-axis of the velocity direction axis, which is also greater than the Z-axis (Nadir Axis).

4.4. Υποσύστημα επικοινωνιών. 4.4. Communications subsystem.

Τα εξαρτήματα επικοινωνίας είναι που σημαντικά για τον σχεδιαστή διαμόρφωσης είναι οι κεραίες και οι ενισχυτές ισχύος. Όλες οι κεραίες του απαιτούν ένα σαφές καί καθαρό πεδίο θέασης. Η κεραία omni της ζώνης S (S band omni antenna) αποτελείται από μία κωνική κεραία καί ένα δίπολο κεραίας καί χρησιμοποιείται για την εξασφάλιση της αρχικής επικοινωνίας εδάφους ανεξάρτητα από τον προσανατολισμό του δορυφόρου. Έτσι, η μία από αυτές είναι τοποθετημένος στο οπίσθιο τμήμα (aft section) καί η άλλη είναι στην αντίθετη πλευρά. Η δεύτερη κωνική κεραία μπάντας S (S band conical antenna) είναι τοποθετημένη προς τα εμπρός για να παρέχει επικοινωνία εντός τροχιάς με τον επίγειο σταθμό. Η High gain antenna X, ( X-band antenna) είναι τοποθετημένη επίσης στο εμπρόσθιο άκρο του δορυφόρου. Η κεραία του δέκτη GPS αποτελείταί από δύο παρόμοιες κεραίες. Μια από αυτές είναι τοποθετημένη στο οπίσθιο άκρο και η άλλη στην αντίθετη πλευρά. Ένα άλλο βασικό μέλη μα είναι η εγγύτητα του ενισχυτή ισχύος με την κεραία επικοινωνιών. Ο ενισχυτής κάθε κεραίας στο Διαστημικό Δορυφορικό Σύστημα «Χάρυβδις» είναι τοποθετημένος στη σχετική ηλεκτρονική μονάδα. Για να μειωθούν οι απώλειες σήματος, κάθε ηλεκτρονική μονάδα είναι εγκαταστημένη όσο το δυνατόν πλησίέστερα στην κεραία του. Αυτό οδηγεί επίσης στην ελαχιστοποίηση του μήκους των ομοαξονικών καλωδίων. Οι βραχίονες χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση όλων των κεραιών εκτός από την κεραία της ζώνης X (X band antenna), επειδή το πρότυπο κύματος επηρεάζεται από την απόσταση μεταξύ της κεραίας καί της επιφάνειας τοποθέτησης. The communication components that are important to the configuration designer are antennas and power amplifiers. All its antennas require a clear and clear field of view. The omni antenna of the S band (S band omni antenna) consists of a conical antenna and an antenna dipole and is used to ensure the initial ground communication regardless of the orientation of the satellite. Thus, one of them is placed in the aft section and the other is on the opposite side. The second S band conical antenna is forward mounted to provide on-orbit communication with the ground station. The High gain antenna X, (X-band antenna) is also placed on the front end of the satellite. The GPS receiver antenna consists of two similar antennas. One of them is placed on the rear end and the other on the opposite side. Another key factor is the proximity of the power amplifier to the communications antenna. The amplifier of each antenna in the "Charyvdis" Space Satellite System is located in the relevant electronic unit. To reduce signal losses, each electronic module is installed as close as possible to its antenna. This also leads to the minimization of the length of the coaxial cables. Brackets are used to mount all antennas except the X band antenna, because the wave pattern is affected by the distance between the antenna and the mounting surface.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το Διαστημικό Δορυφορικό Σύστημα «Χάρυβδίς» χρησιμοποιεί επιπλέον την Ka μπάντα (Ka band) η οποία εκμεταλλευεται το τεράστιο εύρος χωρητικότητας που βρίσκεται διαθέσιμο στο φάσμα Ka και η δυνατότητα επαναχρησίμοποίησης των εναπομείνάντων συχνοτήτων σε συνδυασμό με το δίαμοίρασμό τους μέσω πλήθους δεσμών επιτρέπει μεγαλύτερη χωρητικότητα σε ακόμα πιο γρήγορες ταχύτητες με μικρότερα ή καί με τα υπάρχοντα πιάτα. It is worth noting that the "Charyvdis" Space Satellite System additionally uses the Ka band (Ka band) which takes advantage of the huge range of capacity available in the Ka spectrum and the possibility of reusing the remaining frequencies in combination with their distribution through a number of links allows greater capacity at even faster speeds with smaller or even existing plates.

Οι συγκεκριμένες συχνότητες και οι σταθμοί επίγειου ελέγχου που χρησιμοποιεί η Prometheus Space Technologies, είναι της Νορβηγικής Εταιρίας KSAT με την οποία έχει υπογράφει ήδη το Μνημόνιο Συνεργασίας, καί κατέχει τις πιστοποιήσεις καί τις υποδομές σε όλο τον πλανήτη έτσι ώστε να δύναταί να ελεγχθεί καί να υπάρχει επικοινωνία καί στοιχεία τηλεμετρίας του συστήματος «Χάρυβδίς» από όλο τον πλανήτη όλο το εικοσιτετράωρο, επτά ημέρες την εβδομάδα -ασταμάτητα-. The specific frequencies and ground control stations used by Prometheus Space Technologies belong to the Norwegian Company KSAT with which it has already signed the Memorandum of Cooperation, and holds the certifications and infrastructures all over the planet so that it can be controlled and exist communication and telemetry data of the "Charyvdis" system from all over the planet around the clock, seven days a week - non-stop-.

4.5. Υποσύστημα Διοίκησης πλατφόρμας καί χειρισμός Δεδομένων. (Platform Command & Data Handling) 4.5. Platform Management subsystem and Data handling. (Platform Command & Data Handling)

Οι ηλεκτρονικές μονάδες του PCDHS στο σύστημα «Χάρυβδις», ειδικά στο ψηφιακό σύστημα (On Board Digital Computing Complex-ODCC), είναι σημαντικές για τον σχεδιαστή διαμόρφωσης. Αυτά τα δομοστοίχεία είναι πυκνά καί ως εκ τούτου βαριά, οπότε η καλύτερη θέση για την τοποθέτησή τους είναι κοντά στο οπίσθιο τμήμα. Ο εξοπλισμός PCDHS θα συνδεθεί ηλεκτρίονίκά με σχεδόν όλα τα μη δομικά στοιχεία του δορυφόρου. Με την ομαδοποίηση των ηλεκτρονικών συσκευών, οι απώλειες καλωδίωσης καί η μάζα μπορεί να ελαχιστοποιηθεί. The electronic units of PCDHS in the "Charyvdis" system, especially the digital system (On Board Digital Computing Complex-ODCC), are important for the configuration designer. These building blocks are dense and therefore heavy, so the best place to place them is near the rear. The PCDHS equipment will be electrically connected to almost all non-structural components of the satellite. By grouping electronic devices, wiring losses and mass can be minimized.

4.6. Υποσύστημα Ενέργειας 4.6. Energy Subsystem

Κάθε Δορυφορικό σύστημα επηρεάζεται έντονα από το υποσύστημα Ισχύος καί ιδιαίτερα οί ηλιακοί Συλλέκτες (Solar Arrays). Ο σχεδίασμός των ηλιακών συλλεκτών βασίζεται στις απαιτήσεις ισχύος του δορυφόρου, το ύψος τροχιάς, τις συνθήκες γωνίας ήλιου, τη μέθοδο της Συμπεριφοράς καί ελέγχου καί των απαιτήσεων αποστολής καί ωφέλιμου φορτίου. Επίσης, για την περίπτωση του συστήματος «Χάρυβδίς» επιπλέον υπολογίστηκε ο κίνδυνος τραυματισμού τους από πιθανή σύγκρουση απο τις περιοχές όπου θα βρίσκονται σε τροχιά κίνήσεως σε αυξημένο επίπεδο, διαστημικά συντρίμμια. Για τον λόγο αυτό, οί Ηλιακοί Συλλέκτες (Solar Arrays) του συστήματος «Χάρυβδίς» σχεδιάστηκαν να παρέχουν ενέργεια ακόμα καί χωρίς να βρίσκονται σε ανάπτυξη, καί ενώ το σύστημα βρίσκεται σε κίνηση. Η ανάπτυξη γίνεται με ένα ρομποτικό, μηχανικό σύστημα που σχεδιάστηκε καί αναπτύχθηκε από την Prometheus Space Technologies. Every Satellite system is strongly influenced by the Power subsystem and especially the Solar Arrays. Solar array design is based on satellite power requirements, orbital altitude, sun angle conditions, Behavior and control method, and mission and payload requirements. Also, for the case of the "Charyvdis" system, the risk of injury from a possible collision from the areas where they will be in orbit at an elevated level, space debris, was additionally calculated. For this reason, the Solar Arrays of the "Charyvdis" system were designed to provide energy even without being deployed, and while the system is in motion. The deployment is done with a robotic, mechanical system designed and developed by Prometheus Space Technologies.

Oι Ρομποτικοί μηχανισμοί περιστροφής καί ανάπτυξης, χρησιμοποιούνται για την περιστροφή των Ηλιακών Συλλεκτών καί παρέχουν κλίση καί σταθεροποίηση σε συγκεκριμένες θέσεις στο διάστημα. Για το κλείδωμα καί την απελευθέρωση κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης, απαιτούνται μηχανισμοί για τη σταθεροποίηση των ηλιακών συλλεκτών καί στη συνέχεια την απελευθέρωσή τους όταν το σύστημα «Χάρυβδις» κινείται σε τροχιά στο διάστημα. Κατά τον ορισμό, την σχεδίαση καί την τοποθέτηση των θέσεων των ηλιακών συλλέκτων, οί σκιές από άλλα εξαρτήματα πρέπει να αποφευχθούν. Για την ελαχίστοποίηση του καλώδίου που τροφοδοτεί την μπαταρία, πρέπει αυτή να τοποθετηθεί πλησίον του συστήματος των Ηλιακών Συλλεκτών. Οι ηλιακοί Συλλέκτες κατέχουν σημαντική συνεισφορά στους τρόπους δόνησης του δορυφόρου, γι 'αυτό πρέπει να είναι πολύ ελαφριά καί άκαμπτη κατασκευή, με φυσικές συχνότητες αρκετά υψηλές ώστε να αποφεύγεται η αλληλεπίδραση με το σύστημα ελέγχου. Κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης, η ακουστική συνδυάζεται συνήθως με μεταβατικά φορτία που προκαλούν τα υψηλότερα φορτία στους ηλιακούς συλλέκτες καί τους μηχανισμούς. Απαιτούνται μηχανισμοί κλειδώματος καί απελευθέρωσης για τη σταθεροποίηση των ηλιακών συλλεκτών κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης καί στη συνέχεια την απελευθέρωσή τους στο διάστημα. The Robotic rotation and deployment mechanisms are used to rotate the Solar Collectors and provide tilting and stabilization in specific positions in space. For locking and unlocking during launch, mechanisms are required to stabilize the solar panels and then release them when the Charyvdis system is orbiting in space. When defining, designing and placing the positions of the solar panels, shadows from other components must be avoided. To minimize the cable feeding the battery, it must be placed close to the Solar Collector system. The Solar Collectors have a significant contribution to the vibration modes of the satellite, so they must be of very light and rigid construction, with natural frequencies high enough to avoid interaction with the control system. During launch, acoustics are usually combined with transient loads that cause the highest loads on the solar panels and mechanisms. Lock and release mechanisms are required to stabilize the solar panels during launch and then release them into space.

Η καλύτερη θέση για την μπαταρία υπαγορεύεται από το βάρος, την ευαισθησία θερμοκρασίας, καί την καλωδίωση. Η μπαταρία χρειάζεται επίσης μία θέση με θερμοκρασία που είναι ομοιόμορφη καί κάπως χαμηλή (5-20 C) για να μεγιστοποιηθεί το βάθος της αποφόρτισης. Έτσι, πρέπει να προστατεύεται από την άμεση έκθεση στον ήλιο ή την ακτινοβολία της Γης. Επειδή η μπαταρία παράγει θερμότητα κατά τη χρήση, χρειάζεται χώρο κοντά στο ψυγείο για να διατηρήσει χαμηλές θερμοκρασίες. Η μπαταρία επίσης πρέπει να είναι τοποθετημένη κοντά σε μεγάλους καταναλωτές ισχύος καί κοντά στους ηλιακούς συλλέκτες για να ελαχιστοποιηθούν οί απώλειες καλωδίωσης καί το βάρος. The best location for the battery is dictated by weight, temperature sensitivity, and wiring. The battery also needs a location with a temperature that is uniform and somewhat low (5-20 C) to maximize depth of discharge. Thus, it must be protected from direct exposure to the sun or Earth's radiation. Because the battery generates heat during use, it needs space near the refrigerator to maintain cool temperatures. The battery should also be located near large power consumers and near the solar panels to minimize wiring losses and weight.

Τα εξαρτήματα του υποσυστήματος Ενέργειας ελέγχουν καί διανέμουν ισχύ. Αυτά είναι συνήθως πυκνά καί βαριά, οπότε το οπίσθιο άκρο κοντά στην μπαταρία είναι η καλύτερη θέση για να τοποθετήση τους. Η καλωδίωση όλων των δορυφορικών υποσυστημάτων είναι μάλλον βαριά. Ο κύριος στόχος της μείωσης της μάζας των καλωδίων μπορεί να επιτευχθεί κατά τη διαδικασία της διαμόρφωσης με την τοποθέτηση των εξαρτημάτων που αλληλεπίδρούν όσο το δυνατόν πλησίέστερα σε ένα συμπαγές χώρο καί με την επανατοποθέτηση αντικείμενων με πολλές διασυνδέσεις. Η διαμόρφωση θα πρέπει να παρέχει πρόσβαση για την εγκατάσταση καλωδίων καί συνδέσμων. Κατά την τοποθέτηση των εξαρτημάτων πρέπει να υπάρχουν ελεύθεροί χώροι για τις απαραίτητες κάμψεις καλωδίων καί ηλεκτρικών συνδέσμων. Power subsystem components control and distribute power. These are usually dense and heavy, so the back end near the battery is the best place to place them. The wiring of all satellite subsystems is rather heavy. The main objective of reducing cable mass can be achieved during the configuration process by placing the interacting components as close as possible in a compact space and by repositioning objects with many interconnections. The configuration should provide access for the installation of cables and connectors. When placing the components, there must be free spaces for the necessary bends of cables and electrical connections.

4.7. θερμικό υποσύστημα 4.7. thermal subsystem

Ο σχεδίασμός του υποσυστήματος θερμικού ελέγχου αρχίζει με τη διαμόρφωση του δορυφορικού συστήματος. Στόχος μας είναι να χρησιμοποιήσουμε τον παθητικό θερμικό έλεγχο. Κάτι τέτοιο απαιτεί την σωστή θέση των δορυφορικών εξαρτημάτων με κινητήρα και αποτελεσματική χρήση θερμαντικών σωμάτων, μονωτικών στοιχείων καί επικαλύψεων. Ο σχεδίασμός της διαμόρφωσης του συστήματος «Χάρυβδίς» στοχεύει στην επίτευξη αυτού του στόχου. Η καλύτερη θέση για τα στοιχεία που παράγουν θερμότητα καί τα θερμαντικά σώματα είναι η πλευρά του δορυφόρου με την ελάχιστη έκθεση στον ήλιο. Επίσης, για τη χαμηλή τροχιά της γης, (Low Earth Orbit-LEO), η θέρμανση μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με την κατάλληλη σκίαση και προστασία των εξαρτημάτων από τις εκπομπές ακτινοβολίας του πλανήτη καί τοποθετώντας τις συσκευές ψύξης (ψυγεία) μακριά από τη γη. Ως εκ τούτου, οι ασπίδες θερμότητας (Heat Shields), άλλα και οι μονωτήρες (Insulations) χρησιμοποιούνται στο σύστημα «Χάρυβδίς» για να καλύψουν καί να προστατέψουν τα εσωτερικά εξαρτήματα άλλα καί ολόκληρη την κατασκευή από τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνεται η μοντελοποίηση του θερμικού υποσυστήματος του συστήματος «Χάρυβδίς». Δίακρίνονταίοί «θερμικές κουβέρτες» καί το σύστημα με τους «μονωτήρες» χρυσού αντανακλώμενου χρώματος (Insulation). The design of the thermal control subsystem begins with the configuration of the satellite system. Our goal is to use passive thermal control. This requires the correct positioning of the satellite engine components and the effective use of heat sinks, insulating elements and coatings. The design of the configuration of the "Charyvdis" system aims to achieve this goal. The best position for the heat generating elements and radiators is the side of the satellite with the least exposure to the sun. Also, for Low Earth Orbit (LEO), heating can be minimized by properly shading and protecting the components from the planet's radiation emissions and by placing the cooling devices (refrigerators) away from the earth. Therefore, heat shields (Heat Shields) and insulators (Insulations) are used in the "Charivdis" system to cover and protect the internal components and the entire structure from environmental effects. The image below shows the modeling of the thermal subsystem of the "Charyvdis" system. Distinctive "thermal blankets" and the system with gold reflective "insulators" (Insulation).

4.8 . Υποσύστημα Δομής καί Μηχανισμών 4.8. Structure and Mechanisms Subsystem

Η διαμόρφωση της κύριας κατασκευής του δορυφορικού συστήματος «Χάρυβδις» μπορεί να χαρακτηριστεί από την αρχιτεκτονική, τον τύπο καί το σχήμα συσκευασίας. Αυτή η ενότητα εισάγει εναλλακτικά αρχιτεκτονικές καί προσεγγίσεις συσκευασίας. Το σχήμα της δίατομής του σώματος χαρακτηρίζει την αρχιτεκτονική της κατασκευής, η οποία χαρακτηρίζεται επίσης από το αν το σώμα είναι ανοικτό ή κλειστό. Κυλινδρικές, τετράγωνες, ορθογώνιες, εξαγωνίκές, πολυγωνικές καί σταυροειδείς δίατομές, όλες έχουν χρησιμοποιηθεί για να υποστηρίξουν δορυφορικές κατασκευές. Οι διαμορφώσεις ανοιχτής αρχιτεκτονικής, οί οποίες περιλαμβάνουν πλαίσια καί δοκούς, έχουν τοποθετηθεί εξωτερικά σε δομικά στοιχεία ή πλαίσια. Οι διαμορφώσεις κλειστής αρχιτεκτονικής αντίστοιχα, περιβάλλουν τον εξοπλισμό μέσα στη δομή της κατασκεύης. Ο καλύτερος τύπος αρχιτεκτονικής δορυφορικής δομής εξαρτάταί από την αποστολή καί τον διαθέσιμο όγκο συσκευασίας. Οι μηχανισμοί αποτελούν επίσης σημαντικό παράγοντα για τη διαμόρφωση ενός δορυφόρου. Πρέπει να είναι σχεδιασμένα να εκτελούν τις λειτουργίες τους υπό εχθρικές συνθήκες χωρίς τη δυνατότητα συντήρησης καί επισκευής. Οι μηχανισμοί προσθέτουν πολυπλοκότητα καί κίνδυνο, οπότε ο αριθμός τους πρέπει να μειωθεί καί να διατηρούνται όσο το δυνατόν σε απλούστερη μορφή. The configuration of the main structure of the "Charyvdis" satellite system can be characterized by its architecture, type and shape of packaging. This section introduces alternative architectures and packaging approaches. The cross-sectional shape of the body characterizes the architecture of the structure, which is also characterized by whether the body is open or closed. Cylindrical, square, rectangular, hexagonal, polygonal and cross-sections have all been used to support satellite structures. Open architecture configurations, which include frames and beams, are placed externally on structural elements or frames. Closed architecture configurations, on the other hand, enclose the equipment within the building structure. The best type of satellite structure architecture depends on the mission and available package volume. Mechanisms are also an important factor in shaping a satellite. They must be designed to perform their functions under hostile conditions without the possibility of maintenance and repair. Mechanisms add complexity and risk, so their number should be reduced and kept as simple as possible.

Η επιλεγμένη δομική διαμόρφωση του δορυφορικού συστήματος «Χάρυβδις» κλειστής αρχιτεκτονικής, οκταγωνικής διατομής, συνδεδεμένη με δοκούς καί μπρακέτα ενίσχυμένα μεταξύ τους με longerons ενίσχυσης έτσι ώστε να επιτευχθεί υψηλή αντοχή και ακαμψία της κατασκευής καί να δημίουργηθεί επάρκεια χώρων για την τοποθέτηση καί λειτουργία τόσο των υποσυστημάτων καί των μηχανισμών, όσο καί των τεμαχίστών συντριμμιών που περιλαμβάνονται στο ωφέλημο φορτίο. Όλη η κατασκευή θα περίβληθεί από το ενίσχυμένο εξωτερικό περίβλημα. The chosen structural configuration of the "Charyvdis" satellite system of closed architecture, octagonal cross-section, connected with beams and brackets reinforced together with reinforcement longerons so as to achieve high strength and rigidity of the construction and to create sufficient spaces for the installation and operation of both the subsystems and the mechanisms, as well as the debris shredders included in the payload. The entire structure will be surrounded by the reinforced outer shell.

Οι μελέτες της Prometheus Space Technologies υπολογίζουν ότι η κατασκευή των δομικών στοιχείων της κατασκευής θα δημίουργηθούν χρησιμοποιώντας την τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης ( 3d printing) με ειδικά κράματα αλουμίνιου καί συνθέτων υλικών. Ο τρόπος κατασκευής καί συναρμολόγησης συγκρίνεταί με την διαδικασία κατασκευής του αεραγωγού του μαχητικού αεροσκάφους Lockheed Martin, F-16, λόγω της πολυετούς εξείδίκευσης και εμπειρίας κάτα την εργασία του συντάκτη του παρόντος πονήματος Πλαφουντζή Ελευθέριου σας γραμμές παραγωγής της Ελληνικής Αεροπορικής Βιομηχανίας. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, το κόστος κατασκευής του δομικού τμήματος της δορυφορικής κατασκευής «Χάρυβδις» με τον τρόπο που περιγράφηκε, θα είναι μειωμένο τουλάχιστον κατά το ήμισι. The studies of Prometheus Space Technologies calculate that the construction of the building's structural elements will be created using 3D printing technology with special aluminum alloys and composite materials. The manufacturing and assembly method is compared to the manufacturing process of the air duct of the Lockheed Martin fighter aircraft, F-16, due to the many years of expertise and experience of the author of this work, Plafountzis Eleftherios, in the production lines of the Hellenic Aviation Industry. According to calculations, the cost of building the structural part of the "Charyvdis" satellite construction in the manner described will be reduced by at least half.

4.9. Υποσύστημα Προώθησης 4.9. Promotion Subsystem

Η επιλογή του συστήματος Προώθησης του συστήματος «Χάρυβδις» έγινε στα πλαίσια της πολυετούς λειτουργίας καί αξιοπιστίας, σε συνδυασμό με την επίτευξη των καλύτερων επιδόσεων καί καλής λειτουργίας. Μετά από μελέτη επιδόσεων καί καλύτερων αποτελεσμάτων χρήσης, επιλεχθηκε ο κινητήρας Ιόντων που αναπτύχθηκε καί εξελίχθηκε από την εταιρία QinetiQ ltd. Ο επιλεγμένος κινητήρας είναι ο Τ6 Ion propulsion engine, ο οποίος έχει διάμετρο 22 εκατοστά καί επίδοση 4.5Kw. Η συγκεκριμένη επιλογή έγινε και από την (ESA-European Space Agency) για την αποστολή BepiColombo προς τον Ερμή, θεωρείται το κορυφαίο μέχρι στιγμής σύστημα προώθησης αυτού του τύπου, με επιδόσεις πέρα από κάθε άλλο σύστημα. Συγκεκριμένα, με πλήρη ισχύ, ο κινητήρας Τ6 παρήγαγε 143 mN ώσης σε Specific Impulse (Si) 4120 δευτερολέπτων καί απόδοση 64%. Μάλιστα με τη βελτιστοποίηση του εξουδετερωτή για χαμηλότερες ταχύτητες ροής αύξησε τον βαθμό του Specific Impulse στα 4300 δευτερόλεπτα με απόδοση σχεδόν 66% ! (Steven Snyder, John & Μ Goebel, Dan & Hofer, Richard & Polk, Jay & Wallace, Neil & Simpson, Huw. (2012). Performance Evaluation of the T6 Ion Engine. Journal of Propulsion and Power. 28. The selection of the Promotion system of the "Charivdis" system was made in the context of many years of operation and reliability, combined with the achievement of the best performance and good operation. After a study of performance and better results of use, the Ion engine developed and developed by the company QinetiQ ltd was chosen. The chosen engine is the T6 Ion propulsion engine, which has a diameter of 22 cm and a performance of 4.5 Kw. The specific choice was also made by (ESA-European Space Agency) for the BepiColombo mission to Mercury, it is considered the leading propulsion system of this type so far, with performance beyond any other system. Specifically, at full power, the T6 engine produced 143 mN of thrust at a Specific Impulse (Si) of 4120 seconds and an efficiency of 64%. In fact, by optimizing the neutralizer for lower flow rates, it increased the Specific Impulse rating to 4300 seconds with an efficiency of almost 66%! (Steven Snyder, John & M Goebel, Dan & Hofer, Richard & Polk, Jay & Wallace, Neil & Simpson, Huw. (2012). Performance Evaluation of the T6 Ion Engine. Journal of Propulsion and Power. 28.

10.2514/1. B34173.) 10.2514/1. B34173.)

Ο κινητήρας Ιόντων T6 της QinetiQ, υποστηρίζεται από τη μονάδα ισχύος PPU, η οποία αναπρύχθηκε, τεσταρίστηκε καί μεταβιβάστηκε από την εταιρία Crisa της Ισπανίας καί σχεδιάστηκε έτσι ώστε να παρέχει όλες τις τροφοδοσίες καί τις λειτουργίες ελέγχου για τον κινητήρα, τους προωθητέςτου συστήματος καί τα συστήματα ελέγχου ροής. Το σύστημα PPU αποτυπώνεται στην παρακάτω φωτογραφία. QinetiQ's T6 Ion Engine is supported by the PPU Power Unit, which was developed, tested and commissioned by Crisa of Spain and designed to provide all power and control functions for the engine, system thrusters and systems flow control. The PPU system is depicted in the photo below.

Για την σταθεροποίηση του συστήματος «Χάρυβδις» με τη συνεργασία καί την ανάπτυξη από την εταιρία BRADFORD, επιλέχθηκαν οιπροωθητές 5Ν καί IN. Η τελική επιλογή θα πραγματοποιηθεί κατόπιν πειραματικού ελέγχου χρήσης όταν οι ιδιότητες της μάζας του συστήματος «Χάρυβδις» θα ολοκληρωθούν. For the stabilization of the "Charyvdis" system with the cooperation and development by the BRADFORD company, the 5N and IN thrusters were chosen. The final selection will be made after experimental use control when the mass properties of the "Charyvdis" system are completed.

Επίσης, πρέπει να τονιστεί ότι η Prometheus Space Technologies συνεχίζει την μελέτη για την επιλογή εναλλακτικού τρόπου προώθησης αν προκύψει κάποια δυσλειτουργία ή το κόστος χρήσης του κινητήρα Ιόντων κριθεί υψηλό. Σε αυτή την περίπτωση η μελέτη έχει στραφεί σε ηλεκτροκινητήρα, χαρακτηριστικά του οποίου θα δημοσιοποιηθούν κατά την τελική επιλογή. Also, it should be emphasized that Prometheus Space Technologies continues to study the choice of an alternative mode of propulsion if a malfunction occurs or the cost of using the Ion engine is deemed high. In this case, the study has turned to an electric motor, the characteristics of which will be made public when the final selection is made.

5. Πτυχές των συστημάτων της δορυφορικής διαμόρφωσης 5. Aspects of satellite configuration systems

Οι απαιτήσεις του συστήματος καί οι περιορισμοί που επηρεάζουν τη διαμόρφωση του δορυφόρου είναι η αξιοπιστία, η διάρκεια σχεδιασμού, η συντηρησιμότητα, το κόστος, το χρονοδιάγραμμα καί τα περιβάλλοντα. Για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις αξιοπιστίας, οι οποίες καθορίζονται από τους πελάτες, το πρόγραμμα «Χάρυβδις» εκχωρεί υψηλότερες τιμές αξιοπιστίας στα υποσυστήματα καί τα βασικά εξαρτήματα, όπως π.χ. μηχανισμοί. Η αξιοπιστία στόχου μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση υψηλής ποιότητας (χώρου) καί με την παροχή εφεδρικών ή πλεοναζόντων εξαρτημάτων. Ο πλεονασμός κατασκευής επηρεάζει περισσότερο τη διαμόρφωση απλώς καί μόνο λόγω των επιπλέον εξαρτημάτων. System requirements and constraints affecting satellite configuration are reliability, design life, maintainability, cost, schedule, and environments. To meet customer-defined reliability requirements, the "Charyvdis" program assigns higher reliability values to subsystems and key components, such as mechanisms. Target reliability can be achieved by using high quality (space) and by providing spare or redundant components. Manufacturing redundancy affects configuration more simply because of the extra components.

Οι δορυφόροι έχουν μια σειρά σχεδιασμένης χρονικής λειτουργίας, η οποία εξαρτάταί από το είδος αποστολής καί την επιλεγμένη τροχιά. Καθώς αυξάνεται η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού, η επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών καί η χωρητικότητα της μπαταρίας πρέπει να αυξηθούν. Ο σχεδιασμός της διάρκειας λειτουργίας επηρεάζει επίσης τη δομή καί τους μηχανισμούς, αλλά συνήθως επηρεάζει περισσότερο τις λεπτομέρειες παρά τις λειτουργίες που επηρεάζουν τη διαμόρφωση του δορυφόρου. Η συντηρησιμότητα του δορυφορικού συστήματος είναι η δυνατότητα πρόσβασης ή συντήρησης των εξαρτημάτων του κατά την ολοκλήρωση καί δοκιμή. Αυτή η απαίτηση θα πρέπει να λαμβάνεταί υπόψη κατά την εξέλιξη της διαμόρφωσης, τον υπολογισμό του κόστους, καθώς καί τον υπολογισμό του χρονοδιαγράμματος. Satellites have a range of designed operating time, which depends on the type of mission and the selected orbit. As the lifetime of the design increases, the surface area of the solar panels and the battery capacity must increase. Lifetime design also affects the structure and mechanisms, but usually affects the details more than the functions that affect the configuration of the satellite. The maintainability of the satellite system is the ability to access or maintain its components during completion and testing. This requirement should be taken into account during configuration development, costing, as well as scheduling.

Τέλος, τα περιβάλλοντα εκτόξευσης καί διαστήματος οδηγούν τα μεγέθη των δομικών στοιχείων καί επηρεάζουν έντονα τη δορυφορική διαμόρφωση. Μερικές φορές δορυφορικές διαμορφώσεις φαίνεται να είναι ιδανικές από την άποψη των μη δομικών υποσυστημάτων, αλλά είναι πολύ είναι δύσκολο να σχεδιαστεί μία δομή για αυτές τις διαμορφώσεις που αντέχουν φορτία εκτόξευσης χωρίς να ενέχουν μεγάλο βάρος. Finally, the launch and space environments drive component sizes and strongly influence satellite configuration. Sometimes satellite configurations appear to be ideal in terms of non-structural subsystems, but it is very difficult to design a structure for these configurations that can withstand launch loads without adding much weight.

Για το σύστημα «Χάρυβδις», πολλές από τις οδηγίες που αναφέρονταί παραπάνω σε αυτό το τμήμα έρχονται σε σύγκρουση μεταξύ τους (όπως σχεδόν σε κάθε μελέτη δορυφορικής διαμόρφωσης). Επομένως, οί ανησυχίες για τα υποσυστημάτα συμβιβάστηκαν έτσι ώστε να επέλθεί η βελτιστοποίηση του δορυφόρου συνολικά ή των υπό-συστημάτων. Αυτό σημαίνει ότι η κύρια απαίτηση της μελέτης για την δημιουργία του συστήματος «Χάρυβδις» ήταν να επιτευχθεί το καλύτερο σχέδιο λαμβάνοντας υπόψη όλες τις εκτιμήσεις του προγράμματος. Ο στόχος είναι να φτάσουμε σε ένα αποτελεσματικό σχεδίασμά κόστους με συμβιβασμούς οί οποίοι δεν επηρεάζουν ή δεν θέτουν σε κίνδυνο τους στόχους της αποστολής. For the Charybdis system, many of the guidelines listed above in this section conflict with each other (as in almost every satellite configuration study). Subsystem concerns were therefore compromised to achieve optimization of the satellite as a whole or the subsystems. This means that the main requirement of the study for the creation of the "Charyvdis" system was to achieve the best design taking into account all the considerations of the program. The goal is to arrive at a cost-effective design with compromises that do not affect or compromise mission objectives.

Η κυρία απαίτηση ολόκληρης της κατασκευής «Χάρυβδις» μετά την ολοκλήρωση καί λειτουργία της είναι να επιτευχθεί η πιο αποτελεσματική λειτουργία Ενεργούς Αφαίρεσης Διστημικών Συντριμμιών, με το χαμηλότερο κόστος σε σχέση με ότι ανταγωνιστικό σχέδιο υπάρχει, καί αυτό είναι που κάνει το παρόν πόνημα τόσο σημαντικό. The main requirement of the entire "Charyvdis" construction after its completion and operation is to achieve the most efficient Active Space Debris Removal operation, at the lowest cost compared to any competing design that exists, and this is what makes this proposal so important.

6. Μία γρήγορη ματιά στην τροχίακή διαμόρφωση 6. A quick look at orbital configuration

Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες που αναγράφηκαν παραπάνω καί τις απαιτήσεις ωφέλιμου φορτίου, μπορεί να γίνει μία γρήγορη ματιά σχεδίασης για διαμόρφωση σε τροχιά. Επειδή η κατασκευή είναι βαριά καί ογκώδης, έχει μελετηθεί η κατανομή μάζας να γίνεται όσο το δυνατόν συμμετρικά. Επιπλέον, με αυτόν τον τόπο επιτρέπεται να γίνει η τοποθέτηση του ωφέλιμου φορτίου απευθείας κατά μήκος της κύριας διαδρομής φόρτωσης, η οποία μειώνει την επίδραση κλονισμού καί διανέμει τα δομικά φορτία κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης. Using the information listed above and the payload requirements, a quick design look for on-orbit configuration can be done. Because the construction is heavy and bulky, the distribution of mass has been studied to be as symmetrical as possible. In addition, this location allows the placement of the payload directly along the main loading path, which reduces the shock effect and distributes the structural loads during launch.

Από τη στιγμή που η κεραία x band high gain antenna (κεραία ζώνης X) επικοινωνεί με τον σταθμό εδάφους, πρέπει να στερεωθεί στο εμπρόσθιο άκρο καί να κατευθυνθεί προς τη γη από τον αποκαλούμενο Ζ άξονα «Nadir». Η διπολική κεραία του εξοπλισμού της ζώνης S καί μία από τις κεραίες του δέκτη GPS είναι τοποθετημένο στο οπίσθιο άκρο, το οποίο είναι η αντίθετη κατεύθυνση του άξονα Nadir. Η άλλη κεραία του δέκτη GPS καί δύο κωνικές κεραίες της S band -οί συσκευές ζώνης τοποθετούνται στο εμπρόσθιο άκρο καί κατευθύνονταί προς τον άξονα Nadir. Να σημειωθεί ότι για λόγους μείωσης βάρους καί μάζας, το σύστημα «Χάρυβδίς» χρησιμοποιεί στο κάτω μέρος της κατασκευής του, δηλαδή στον άξονα Ζ (Nadir, ο οποίος βλέπει προς τη Γη) Παραβολικό δορυφορικό «πιάτο» όπου έχουν προσαρμοστεί επάνω του οί απαίτούμενες κεραίες. Once the x band high gain antenna communicates with the ground station, it must be fixed at the forward end and directed towards the earth from the so-called Z-axis "Nadir". The dipole antenna of the S-band equipment and one of the GPS receiver antennas are placed at the rear end, which is the opposite direction of the nadir axis. The other antenna of the GPS receiver and two conical antennas of the S band -band devices are placed at the front end and directed towards the Nadir axis. It should be noted that for reasons of weight and mass reduction, the "Charyvdis" system uses a parabolic satellite "dish" on the lower part of its structure, i.e. on the Z-axis (Nadir, which faces the Earth) where the required antennas have been adapted .

Χρησιμοποιώντας τους συμμετρικούς ηλιακούς συλλέκτες, σχετικά με το κέντρο μάζας του δορυφόρου ελαχιστοποιεί τις περιβαλλοντικές αναταράξεις, ειδικά δε, όταν αυτές βρίσκονται στην κλειστή θέση. Είναι αποτελεσματικές καί προεξέχουν από τον δορυφόρο κοντά στο εμπρόσθιο άκρο κατά μήκος του άξονα, κάθετα προς το επίπεδο της τροχιάς. Ο προσδιορισμός για τα πόσα ηλιακά πάνελ πρέπει να χρησιμοποιηθούν εξαρτάταί από το σχήμα διαμόρφωσης, τη μέθοδο καί τη θέση των διπλωμένων (μη ανεπτυγμένων) πάνελ, καί τις ιδιότητες μάζας της τελικής διάταξης. Τέσσερις ηλιακές συστοιχίες με επιφάνεια 3,34μ2 έχουν υπολογιστεί ότι θα τοποθετηθούν κάτα την αρχική διαμόρφωση. Για την παροχή συμμετρικού σχήματος, κάθε δύο ηλιακοί συλλέκτες βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές καί είναι πανομοιότυποι. Using symmetrical solar panels, about the center of mass of the satellite minimizes environmental turbulence, especially when they are in the closed position. They are effective and protrude from the satellite near the front end along the axis, perpendicular to the plane of the orbit. Determining how many solar panels to use depends on the configuration scheme, the method and location of the folded (unfolded) panels, and the mass properties of the final assembly. Four solar arrays with a surface area of 3.34m2 have been calculated to be placed according to the original configuration. To provide a symmetrical shape, every two solar panels are on opposite sides and are identical.

Ο ηλιακός αισθητήρας (Star sensor) απαιτεί ένα στενό οπτικό πεδίο για την αναγνώριση της σχετικής θέσης ορισμένων αστεριών, οπότε βρίσκεται στο σχετικά εμπρόσθιο άκρο καί κατευθύνεταί προς τον ορίζοντα. Η τοποθέτηση του αισθητήρα στρέφεται κατά 49ο από την κατεύθυνση του άξονα Zenith προς στον θετικό άξονα Υ για να την προστατευτεί από το απευθείας ηλιακό φως. The solar sensor (Star sensor) requires a narrow field of view to identify the relative position of certain stars, so it is located at the relatively front end and is directed towards the horizon. The sensor placement is rotated 49° from the Zenith axis direction to the positive Y axis to protect it from direct sunlight.

Αυτή η σύντομη αναφορά της δορυφορικής διαμόρφωσης του συστήματος «Χάρυβδις», καθορίζει μόνο τη γενική τοποθέτηση σημαντικών εξωτερικών στοιχείων. Δεν αναφέρεταί στις δομικές διαδρομές φορτίου, το σχήμα καί το μέγεθος των ηλιακών συλλεκτών ή τις φυσικές διαστάσεις καί την εσωτερική του διάταξη. This brief account of the satellite configuration of the Charybdis system specifies only the general placement of important external elements. It does not refer to the structural load paths, the shape and size of the solar panels or its physical dimensions and internal layout.

7. Σχήμα σώματος -Body Shape 7. Body Shape - Body Shape

Οί βασικοί λόγοι για την επιλογή της δομής καί του σχήματος κατασκευής για το δορυφορικό σύστημα «Χάρυβδίς» [ 1 ]: The main reasons for choosing the structure and construction scheme for the "Charyvdis" satellite system [ 1 ]:

Μελέτη συσκευασίας: Packaging study:

• Απαιτούμενος όγκος για να περιέχει τα εξαρτήματα των υποσυστημάτων • Required volume to contain the components of the subsystems

• Δυνατότητα συσκευασίας των προσθηκών των εξαρτημάτων καθώς καί της δομής μέσα στην κατασκευή (fairing). • Possibility of packaging the additions of the components as well as the structure inside the construction (fairing).

Δομική Μελέτη : Structural Study:

• Αποτελεσματικές διαδρομές φορτίου μεταξύ του ωφέλιμου φορτίου καί του οχήματος εκτόξευσης • Efficient payload paths between payload and launch vehicle

• Συμβατότητα με τις μηχανικές δίεπαφές ωφέλιμου φορτίου καί οχήματος εκτόξευσης. • Compatibility with payload and launch vehicle mechanical interfaces.

Γενικά, ένα σώμα με μεγάλη δίατομή είναι καλύτερο για τη συσκευασία εξοπλισμού, ενώ ένα στενό σώμα διευκολύνει την τοποθέτηση των ηλιακών συλλεκτών καί απλοποιεί τη λειτουργία τους καί τον σχεδίασμά του προσαρμογέα εκτόξευσης οχημάτων. Για το δορυφορικό σύστημα «Χάρυβδις», μία μεγάλη πολυγωνική δίατομή είναι επιλεγμένη, επειδή είναι πιο αποτελεσματική στην σταθεροποίηση του ωφέλιμου φορτίου, το οποίο είναι βαρύ καί ογκώδες, άλλα επιπρόσθετα, διευκολύνει την πραγματοποίηση της αποστολής η οποία είναι η εισαγωγή καί επεξεργασία (κονιορτοποίηση) των διαστημικών συντριμμιών. Επιπλέον, μειώνει τα φορτία κάμψης στη δίεπαφή εκτόξευσης. Επιπλέον, βελτιώνει τις θεμελιώδεις συχνότητες καί τον τρόπο σχηματισμού της πρωτογεννούς δορυφορικής δομής. Επειδή ο όγκος συσκευασίας είναι σφιχτός, ένας συνδυασμός μεταξύ ανοιχτής καί κλειστής αρχιτεκτονικής θα χρησιμοποιηθεί για τη δομή της κατασκευής, η οποία θα χρησιμοποιήσει πιο αποτελεσματικά τη μάζα της κατασκευής με αυτόν τον τρόπο. Αυτός ο τύπος αρχιτεκτονικής συνδυάζει τα πλεονεκτήματα καί των δύο αρχιτεκτονικών (ανοικτής καί κλειστής). Παρέχει μεγαλύτερη ακαμψία λόγω της ευρύτερης δίατομής του. Επιπλέον, τα εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν εσωτερικά καί εξωτερικά στα δομικά μέρη επιτυγχάνοντας έτσι, την καλύτερη δυνατή ρύθμιση στον ελάχιστο όγκο. In general, a large cross-sectional body is better for equipment packaging, while a narrow body facilitates the mounting of the solar panels and simplifies their operation and the design of the vehicle launch adapter. For the "Charyvdis" satellite system, a large polygonal cross-section is chosen because it is more effective in stabilizing the payload, which is heavy and bulky, but in addition, it facilitates the realization of the mission which is the introduction and processing (pulverization). of space debris. In addition, it reduces bending loads at the launch interface. In addition, it improves the fundamental frequencies and the way the primary satellite structure is formed. Because the packaging volume is tight, a combination between open and closed architecture will be used for the structure of the structure, which will more efficiently use the mass of the structure in this way. This type of architecture combines the advantages of both architectures (open and closed). It provides greater rigidity due to its wider cross-section. In addition, the components can be placed inside and outside the structural parts thus achieving the best possible adjustment in the minimum volume.

Διάφορα πιθανά σχήματα σώματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φάκελος συσκευασίας. Κυκλικές, τετράγωνες, ορθογώνιες, εξαγωνίκές καί σταυροειδείς δίατομές έχουν προταθεί ή χρησιμοποιούνται για δορυφόρους. Various possible body shapes can be used as a packaging envelope. Circular, square, rectangular, hexagonal and cruciform cross-sections have been proposed or are in use for satellites.

8. Προσέγγιση Συσκευασίας 8. Packaging Approach

Το επόμενο βήμα είναι να βρεθεί η προσέγγιση συσκευασίας που θα παρέχει την μεγαλύτερη επιφάνεια περιοχής για την τοποθέτηση των εξαρτημάτων. Από τα προηγούμενα, η αρχική δομή του συστήματος «Χάρυβδίς» είναι ένας συνδυασμός μεταξύ ανοιχτής καί κλειστής αρχιτεκτονικής με πολυγωνικό (οκταγωνικό) σχήμα, έτσι ώστε τα εξαρτήματα να μπορούν να τοποθετηθούν εσωτερικά καί εξωτερικά στα δομικά μέλη. Η καλύτερη επιλογή συσκευασίας περικλείει το ωφέλιμο φορτίο, το οποίο είναι η μεγαλύτερη συνιστώσα, εντός της αρχικής δομής καί εσωτερικά στο κέντρο της κατασκευής κατά μήκος όλης της δίατομής, ενώ τα υπόλοιπα εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν εσωτερικά στα δομικά μέλη εκμεταλλευ όντας έτσι το πλήθος των χώρων που διαμορφώνονται στο σώμα της κατασκευής από το σχήμα του. Η πρωτεύουσα δομή για το σύστημα «Χάρυβδίς» αποτελείταί από τη δομή κύριας διαδρομής του ωφέλιμου φορτίου, η οποία καλύπτεται με έξι δομικές πλάκες που αποτελούν τους σταθμούς της κατασκευής από το εμπρόσθιο τμήμα του κώνου εισαγωγής, εώς το οπίσθιο τμήμα του κώνου εκφυγής. The next step is to find the packaging approach that will provide the most surface area for mounting the components. From the above, the original structure of the "Charyvdis" system is a combination between open and closed architecture with a polygonal (octagonal) shape, so that components can be placed inside and outside the structural members. The best packaging option encloses the payload, which is the largest component, within the original structure and internally in the center of the structure along the entire cross-section, while the remaining components can be placed inside the structural members thus taking advantage of the amount of space which are formed in the body of the structure by its shape. The primary structure for the "Charyvdis" system consists of the main payload path structure, which is covered with six structural plates that form the construction stations from the front of the intake cone, to the rear of the escape cone.

Το πολυγωνικό - οκταγωνικό σχήμα είναι η καλύτερη επιλογή για την κύρια διαδρομή φορτίου, καθώς καί για την πληθώρα χώρου τοποθέτησης εξαρτημάτων καί μηχανισμών όπως φαίνεται καί στο παραπάνω σχήμα. Η πρώτη πλάκα, η οποία συνδέει την κύρια διαδρομή φορτίου δομής του προσαρμογέα του οχήματος εκτόξευσης, ονομάζεται πλάκα βάσης, ενώ η άλλη πλάκα στο εμπρόσθιο άκρο ονομάζεται πλάκα στήριξης. Η διαδικασία συσκευασίας του υπόλοιπου εξοπλισμού στη κύρια δομή διαδρομής φόρτωσης έχει λόγο για το τελικό σχήμα καί τις διαστάσεις των δύο πλάκων. The polygonal - octagonal shape is the best choice for the main load path, as well as for the abundance of space for placing parts and mechanisms as shown in the above figure. The first plate, which connects the main structural load path of the launch vehicle adapter, is called the base plate, while the other plate at the front end is called the support plate. The process of packing the rest of the equipment into the main loading track structure accounts for the final shape and dimensions of the two plates.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η συνολική επιφάνεια των απαίτού μενών ηλιακών συλλεκτών είναι 3,2 m 2 , η οποία χωρίζεται σε δέκα (10) ηλιακούς συλλέκτες (πάνελ). Η βάση του ηλιακού πίνακα συνδέεται στη μία πλευρά του δορυφορικού σώματος με έναν διπλό ρομποτικό μηχανισμό περιστροφής, ο οποίος είναι στερεωμένος στην άκρη της εξωτερικής επιφάνειας της βάσης του κάθε ηλιακού συλλέκτη. Οί μηχανισμοί περιστροφής παρέχουν μία σταθερή θέση για την αναπτυγμένη ηλιακή συστοιχία, άλλα καί μία δύο κινητές όπου η μία κίνηση έχει να κάνει με την διαδικασία ανάπτυξης, καί μία επιπλέον για κλίση των ηλιακών συλλεκτών όταν αυτοί αναπτυχθούν. Η γωνία κλίσης μεταξύ των ηλιακών συλλεκτών όταν είναι αναπτυγμένοι καί του δορυφορικού σώματος είναι 90ο . Η τοποθέτηση των ηλιακών συλλεκτών γίνεται με μηχανισμό ασφάλισης, ο οποίος είναι τοποθετημένος στην εξωτερική επιφάνεια της πλάκας στήριξης. Αυτό γίνεται κατά τη μεταφορά καί τη διαδικασία εκτόξευσης. As previously mentioned, the total surface area of the required solar collectors is 3.2 m 2 , which is divided into ten (10) solar collectors (panels). The base of the solar panel is attached to one side of the satellite body by a dual robotic rotation mechanism, which is attached to the edge of the outer surface of the base of each solar panel. The rotation mechanisms provide a fixed position for the deployed solar array, another two mobile ones where one movement has to do with the deployment process, and an additional one for tilting the solar panels when they are deployed. The angle of inclination between the solar collectors when deployed and the satellite body is 90°. The installation of the solar panels is done with a locking mechanism, which is placed on the outer surface of the support plate. This is done during the transport and launch process.

Μέχρι αυτό το σημείο, έχουν καταστεί σαφείς οί έντονες έννοιες για το ωφέλιμο φορτίο, τη δομή του δορυφορικού σώματος, τις κεραίες επικοινωνιών καί των ηλιακών συλλεκτών. Η συσκευασία των υπόλοιπων εξαρτημάτων είναι το επόμενο βήμα, το οποίο γίνεται με τη χρήση των κατευθυντήριων γραμμών που παρουσιάζονται στο εδάφιο 6. Πρέπει να ληφθούν υπόψη οί περιορισμοί εγκατάστασης καί οί περιορισμοί της ολοκλήρωσης του συστήματος κατά τη διάρκεια αυτού του βήματος. Up to this point, the strong concepts of the payload, the structure of the satellite body, the communication antennas and the solar panels have become clear. Packaging the remaining components is the next step, which is done using the guidelines presented in Section 6. Installation constraints and system integration limitations must be considered during this step.

Ένα καλό σημείο εκκίνησης είναι η δημιουργία θέσεων για τον ευαίσθητο εξοπλισμό, ο οποίος είναι συνήθως πιο δύσκολο να χωρέσεί. A good place to start is making room for sensitive equipment, which is usually harder to fit.

Αυτός ο εξοπλισμός περιλαμβάνει τους αισθητήρες ADCS καί τους ενεργοποίητές (actuators), οι οποίοι απαιτούν ακριβείς θέσεις τοποθέτησης. Οι αισθητήρες ελέγχου πρέπει να είναι τοποθετημένοι σε άκαμπτη, θερμικά σταθερή πλατφόρμα και όσο το δυνατόν πλησίέστερα προς το ωφέλημο φορτίο. Επομένως, χρησιμοποιείται μία βασική περίπτωση μπλοκ ως μία άκαμπτη καί θερμικά σταθερή πλατφόρμα που ομαδοποιεί όλο τον εξοπλισμό ADCS καί το ωφέλιμο φορτίο. Τα εξαρτήματα που είναι τοποθετημένα πάνω στη βασική περίπτωση μπλοκ είναι ο Ηλιακός αισθητήρας, (Star sensor), οι μετρητές γωνιακής ταχύτητας με τις ανάλογες δίεπαφές, καί οί τρεις (3) τροχοί αντίδρασης ( Reaction Wheels). Η καλύτερη θέση για την τοποθέτηση της βάσης βρίσκεται στο μέσο της κύριας δομής της διαδρομής του ωφέλιμου φορτίου. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η σταθεροποίηση του ωφέλιμου φορτίου απευθείας στην κύρια διαδρομή φόρτωσης. Επιπλέον, ο Ηλιακός αισθητήρας μπορεί να κατευθύνεταί προς τον ορίζοντα καί να προστατεύεται από το απευθείας ηλιακό φως. This equipment includes the ADCS sensors and actuators, which require precise placement positions. Control sensors should be mounted on a rigid, thermally stable platform and as close as possible to the payload. Therefore, a base case block is used as a rigid and thermally stable platform that groups all ADCS equipment and payload. The components mounted on the basic block case are the Star sensor, the angular velocity meters with the corresponding interfaces, and the three (3) Reaction Wheels. The best place to place the mount is in the middle of the main structure of the payload path. In this way, the stabilization of the payload is achieved directly in the main load path. In addition, the Solar sensor can be directed towards the horizon and protected from direct sunlight.

Με αυτή την διαδικασία επιζητούμε την κατάλληλη διανομή μάζας για τη διαμόρφωση του συστήματος «Χάρυβδίς», έτσι ώστε να ενίσχυθούν οί συνθήκες σταθερότητας. Ο σχεδίασμός της μονάδας βάσης πρέπει να παρέχει τις απαιτήσεις εγκατάστασης καί των μηχανικών δίεπαφών καί των εξαρτημάτων. Επομένως, περιέχει αρκετές επιφάνειες για την τοποθέτηση των εξαρτημάτων σε πέντε (5) κάθετες βάσεις εξαρτημάτων (Σχήμα ). Το μπλογκ βάσης αποτελείταί από την πλάκα βάσης του Ωφέλιμου φορτίου καί τους έξι σταθμούς που συνδέονται μαζί για να παράγουν τη βάσης της συναρμολογημένης δομής όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. With this process we are looking for the appropriate distribution of mass for the formation of the "Charyvdis" system, so as to strengthen the conditions of stability. The design of the base unit must provide for the installation requirements of both the mechanical interfaces and accessories. Therefore, it contains enough surfaces to mount the components on five (5) vertical component mounts (Figure ). The base block consists of the Payload base plate and the six stations connected together to produce the base of the assembled structure as shown in the figure below.

Το επόμενο βήμα είναι να παρουσιαστεί είναι η βέλτιστη διάταξη του εξοπλισμού που θα τοποθετηθεί στις βάσεις των μπλοκς των εξαρτημάτων (Compartment area subsystem). Η συνολική επιφάνεια συναρμολόγησης που παράγεταί από από την παραπάνω διαδικασία όπως αποτυπώνεται στο παραπάνω σχέδιο, ονομάζεται Μονάδα Βάσης (Basis Unit Block). The next step is to present is the optimal layout of the equipment to be placed on the bases of the component blocks (Compartment area subsystem). The total assembly surface produced by the above process as depicted in the above drawing is called the Basis Unit Block.

Πριν ξεκινήσει η διαδικασία διαμόρφωσης του μπλοκ της μονάδας βάσης, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Ο Ηλιακός αισθητήρας όπως είδαμε ήδη, πρέπει να γυρίσει σε κλίση έτσι, ώστε να μην έρχεται σε απευθείας ηλιακή ακτινοβολία. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να προβλεφτούν οι κατάλληλες δοκίδες καί βάσης στήριξης. Ένας από τους μετρητές γωνιακής ταχύτητας (γυροσκόπιο) είναι πλεονάζον, πράγμα που απαιτεί την τοποθέτηση του σε έναν κεκλιμένο άξονα. Επομένως, δύο βραχίονες έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν περιορισμούς τοποθέτησης για τον Ηλιακό αισθητήρα καί για το πλεονάζον γυροσκόπιο. Κάθε μετρητής γωνιακής ταχύτητας πρέπει να συνδεθεί σε μία από τις μονάδες διασύνδεσης, έτσι ώστε κάθε ζεύγος να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο κοντά το ένα στο άλλο, έτσι ώστε να μειωθούν τα μήκη καλωδίωσης. Το Μαγνητόμετρο πρέπει να εγκατασταθεί σε επαρκείς αποστάσεις από τις υψηλές ακτινοβολίες του μαγνητίκού πεδίου, οπότε πρέπει να απέχει απόσταση όχι μικρότερη από 0,6m δίαχωρίζοντάς το από το magnetotorquer καί όχι λιγότερο από 0,3 m από τον πλησίέστερο Τροχό αντίδρασης. Before starting the base unit block configuration process, there are some limitations that need to be considered. The solar sensor, as we have already seen, must be tilted so that it does not come into direct solar radiation. This means that the appropriate beams and support base must be provided. One of the angular rate counters (gyroscope) is redundant, requiring it to be mounted on a tilted axis. Therefore, two brackets are designed to provide placement constraints for the Sun sensor and the redundant gyroscope. Each angular velocity meter should be connected to one of the interface units so that each pair is as close to each other as possible to reduce wiring lengths. The Magnetometer must be installed at sufficient distances from the high radiations of the magnetic field, so it must be at a distance of not less than 0.6m separating it from the magnetotorquer and not less than 0.3m from the nearest Reaction Wheel.

Στην παρακάτω εικόνα αποτυπωνεταί η τελική διάταξη συσκευασίας σύμφωνα με τις περιγραφές αυτής της μελέτης. The image below shows the final package layout according to the descriptions of this study.

Αναλυτικά, τα υποσυστήματα, τα εξαρτήματα και οι μηχανισμοί που απαρτίζουν το παρόν στάδιο της ολοκλήρωσης του προσχεδίου, που συμπεριλήφθηκαν στην μελέτη αυτή κατόπιν επικοινωνίας καί συμφωνίας με τους Αξιότιμους κατασκευαστές που στηρίζουν την κατασκευή του συστήματος Ενεργούς Αφαίρεσης Διαστημικών Συντρίμμίών «Χάρυβδις» (Charybdis) της Prometheus Space Technologies περιγράφονται παρακάτω με ανάλυση του χώρου έδρασης καί τοποθέτησης, καθώς επίσης καί η εταιρία κατασκευής καί ανάπτυξης του εξαρτήματος με την οποία έχει συμφωνηθεί η λειτουργία στο σύστημα «Χάρυβδις». In detail, the subsystems, components and mechanisms that make up the current stage of the completion of the draft design, which were included in this study after communication and agreement with the Honorable manufacturers that support the construction of the Active Space Debris Removal system "Charybdis" of Prometheus Space Technologies is described below with an analysis of the mounting and installation space, as well as the manufacturing and development company of the component with which the operation in the "Charyvdis" system has been agreed.

1. Υποσύστημα Ενέργειας καί Ηλεκτρονικών. Στο υποσύστημα αυτό, περιλαμβάνονται οι εξής μηχανισμοί καί συστήματα: 1. Energy and Electronics Subsystem. This subsystem includes the following mechanisms and systems:

• Inertial Navigation system GPS. • GPS Inertial Navigation system.

Debris recognition computer unit Debris recognition computer unit

Instrument Electronics Instrument Electronics

Doppler radar debris tracking system Doppler radar debris tracking system

Laser pointers debris tracking sensors Laser pointers debris tracking sensors

Solar Arrays robotic deployment mechanism Solar Arrays robotic deployment mechanism

Solar Arrays Solar Arrays

Wire harness Wire harness

Thrusters Thrusters

2. Υποσύστημα Συμπεριφοράς καί Ελέγχου (Attitude Determination and Control Subsystem-ADCS) καί υποσύστημα Επικοινωνιών. Στον χώρο αυτό εδράζουν καί λειτουργούν τα ακόλουθα συστήματα καί μηχανισμοί: 2. Attitude Determination and Control Subsystem (ADCS) and Communications subsystem. The following systems and mechanisms are based and operate in this space:

Batteries Batteries

· Ultracapacitors · Ultracapacitors

• Star Tracker • Star Tracker

• Sun sensors • Sun sensors

• ADCS computer • ADCS computer

• GPS computer unit • GPS computer unit

· Telemetry computer unit · Telemetry computer unit

• Telemetry transponder • Telemetry transponder

• Telemetry antenna • Telemetry antenna

• On Board Digital Computing Complex-ODCC • On Board Digital Computing Complex-ODCC

• Data Handling • Data Handling

3. Υποσύστημα Επικοινωνιών. Σε αυτόν τον χώρο εδράζουν οί μηχανισμοί επικοινωνιών καί οί κεραίες επικοινωνίας: 3. Communications Subsystem. The communication mechanisms and communication antennas are located in this space:

• S band secondary antenna • S band secondary antenna

• S band antenna deployment mechanism • S band antenna deployment mechanism

• S band transmitter • S band transmitter

• X band omni antenna • X band omni antenna

· X band antenna deployment mechanism · X band antenna deployment mechanism

• X band transmitter • X band transmitter

• Ka band antenna • Ka band antenna

• Ka band transmitter • Ka band transmitter

• Parabolic dish deflector robotic deployment mechanism • Parabolic dish deflector robotic deployment mechanism

· Parabolic dish · Parabolic dish

4. Υποσύστημα Ελέγχου θερμότητας. Στον χώρο αυτό υπάρχει τοποθετημένο το ψυγείο του θερμικού υποσυστήματος καί υπάρχει χώρος για τα υπόλοιπα εξαρτήματα επικοινωνίας καί κεραιών. 4. Heat Control Subsystem. In this space, the radiator of the thermal subsystem is placed and there is space for the rest of the communication and antenna components.

· Radiator Unit (AASC) · Radiator Unit (AASC)

• Thrusters • Thrusters

• Parabolic dish robotic deployment mechanism • Parabolic dish robotic deployment mechanism

5. Υποσύστημα Προώθησης. Στο συγκεκριμένο χώρο της δομής του συστήματος «Χάρυβδίς» εδράζονται ο κινητήρας καί τα συστήματα διαχείρησης κυκλοφορίας και οι μονάδες ελέγχου. Επίσης εξωτερικά εδράζονται οι Τροχοί Αντίδρασης καί εσωτερικά οι μονάδες Ελέγχου τους: 5. Promotion Subsystem. The engine and traffic management systems and control units are located in the specific area of the "Charivdis" system structure. Also located externally are the Reaction Wheels and internally their Control units:

• Τ6 Ion Propulsion engine • T6 Ion Propulsion engine

· PPU QinetiQ control Unit · PPU QinetiQ control unit

• Acceleration Measurement Unit (AMU) • Acceleration Measurement Unit (AMU)

• Standard Accuracy Pressure Transducer (SAPT) • Standard Accuracy Pressure Transducer (SAPT)

• Fuel Control Unit • Fuel Control Unit

• Xenon Tank • Xenon Tank

• Reaction Wheels • Reaction Wheels

• Reaction Wheels control Unit • Reaction Wheels control unit

9. Λοιποί κατασκευαστικοί περιορισμοί 9. Other manufacturing restrictions

Πρέπει να σημειωθούν κάποιες κατασκευαστικές δομικές λεπτομέρειες που λήφθηκαν υπόψη στη δομική σχεδίαση, καί μέχρι το στάδιο του τελικού σχεδίασμού θα επαναεξεταστούν. It should be noted that some structural structural details were taken into account in the structural design, and until the final design stage they will be revisited.

Η θέση της μπαταρίας θεωρείται κρίσιμη γιατί είναι μία από τις πιο δύσκολες συσκευές για να χωρέσεί μέσα στη δορυφορική κατασκευή, επειδή είναι βαριά, μεγάλη, καί χρειάζεται μία ειδική θέση που να προστατεύεται από άμεση έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία ή την ακτινοβολία της Γης. Επιπλέον, θα πρέπει να συσκευάζονται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στις δίεπαφές διασύνδεσης με το οχήμα εκτόξευσης καί τις συσκευές που καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, καθώς καί των ηλιακών συλλεκτών. Πρέπει να τονιστεί ότι στο θέμα της επιλογής της μπαταρίας υπάρχει μία προσπάθεια πλεονασμού από μοντέλα μπαταριών από τρεις διαφορετικούς κατασκευαστές, έτσι ώστε να επιλεγεί ο τύπος της μπαταρίας που μπορεί να λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά. The location of the battery is considered critical because it is one of the most difficult devices to fit inside the satellite structure, because it is heavy, large, and needs a special location that is protected from direct exposure to solar radiation or Earth radiation. In addition, they should be packed as close as possible to the launch vehicle interfaces and power-consuming devices, as well as the solar panels. It should be emphasized that in the matter of battery selection there is an attempt at redundancy from battery models from three different manufacturers, so as to select the type of battery that can work most efficiently.

Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα του υποσυστήματος ισχύος, ο υπολογιστής ADSC computer, η μονάδα ελέγχου τηλεμετρίας καί GPS, καί η μονάδα Ελέγχου ODCC, πρέπει να τοποθετηθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά στην μπαταρία. Επομένως, η μπαταρία τοποθετήθηκε στην περιοχή που αποτελεί τη χρήσή τομή σε όλους αυτούς τους περιορισμούς, προσπαθώντας να κρατήσει στο ιδανικό το κέντρο της Μάζας του συστήματος, περιορίζοντας στο ελάχιστο την ανάπτυξη των καλωδιώσεων, καί κρατώντας σχετική ψύξη, άρα διατήρηση της απαίτούμενης θερμοκρασίας. Επιπλέον στην προσπάθεια πλεονασμού συστημάτων, έχει συμφωνηθεί με την Αμερικάνικη εταιρία Nanoramics η χρήση της τεχνολογίας επαναφορτιζόμενων ultracapacitors, ανθεκτικούς σε ακραίες θερμοκρασίες (-55C to 85C), κατάλληλες για τη χρήση του συστήματος «Χάρυβδις». The electronic components of the power subsystem, the ADSC computer, the telemetry and GPS control unit, and the ODCC Control unit, must be placed as close as possible to the battery. Therefore, the battery was placed in the area that is the useful intersection of all these limitations, trying to keep the Center of Mass of the system at the ideal, limiting the development of wiring to a minimum, and keeping relative cooling, thus maintaining the required temperature. In addition to the system redundancy effort, it has been agreed with the American company Nanoramics the use of rechargeable ultracapacitors technology, resistant to extreme temperatures (-55C to 85C), suitable for the use of the "Charivdis" system.

10. Ιδιότητες της Μάζας 10. Properties of Mass

Ένα από τα προϊόντα της ανάπτυξης διαμόρφωσης του συστήματος «Χάρυβδις» είναι η σύνοψη των ιδιοτήτων της μάζας. Αυτή η σύνοψη πρέπει να δείχνει: One of the products of the configuration development of the "Charyvdis" system is the summary of mass properties. This summary should show:

• Μαζικές καί κεντρικές ροπές μάζας αδράνειας κάθε εξαρτήματος γύρω από τους άξονες ευθυγραμμισμένες με ένα σύστημα συντεταγμένων αναφοράς • Mass and center of mass moments of inertia of each component about axes aligned with a reference coordinate system

• Συντεταγμένες του κέντρου μάζας κάθε στοιχείου • Coordinates of the center of mass of each element

· Η μάζα, το κέντρο της μάζας καί τις ροπές αδράνειας του πλήρους δορυφορικού συστήματος καί στις δύο μορφές: την αναπτυσσόμενη καί την κλειστή. · The mass, the center of mass and the moments of inertia of the complete satellite system in both forms: the developing and the closed.

Αυτές οί πληροφορίες είναι απαραίτητες για διάφορες αναλύσεις. Οί ιδιότητες της μάζας του δορυφορικού συστήματος «Χάρυβδίς» όταν είναι κλειστό, απαιτούνται για να συγκρίθούν με τους περιορισμούς του οχήματος εκτόξευσης, το δομικό σχεδίασμά του φορτίου εκτόξευσης, καί την πρόβλεψη φυσικών συχνοτήτων. Οί ιδιότητες της μάζας της αναπτυσσόμενης δορυφορικής κατασκευής απαιτούνται για την υποστήριξη των αναλύσεων της δομικής κατασκευής καί του ελέγχου λειτουργίας καί συμπεριφοράς. Επίσης, οί ιδιότητες της μάζας για τα μεμονωμένα εξαρτήματα απαιτούνται για τη δημιουργία μοντέλων μαθηματικών, μεγέθους μηχανισμών καί σχεδιασμού δευτερογενών καί τρίτογενών δομών. This information is necessary for various analyses. The mass properties of the Charybdis satellite system when closed are required to be compared with the launch vehicle constraints, the structural design of the launch payload, and the prediction of natural frequencies. Mass properties of the developing satellite structure are required to support structural analysis and operational and behavioral control. Also, mass properties for individual components are required for mathematical modeling, sizing mechanisms, and designing secondary and tertiary structures.

Claims (3)

ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΞΙΩΣΕΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΧΑΡΥΒΔΙΣ ΕΥΡΕΣΙΤΕΧΝΙΑΣ ΠΛΑΦΟΥΝΤΖΗ ΕΛΕΥΘΕΡΙΟΥCHARYVDIS PATENT SATELLITE SYSTEM CLAIMS TABLE 1. Το σχέδιο της δομικής κατασκευής που είναι χαρακτηριστικό και μοναδικό στο σύνολο των δορυφορικών κατασκευών είναι ο Κώνος εισαγωγής από τον οποίο εισέρχονται τα Διαστημικά Συντρίμμια. Δεν υπάρχει παρόμοια κατασκευή δορυφορικού συστήματος με αυτόν τον τρόπο. Αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία του γράφοντος Πλαφουντζή Ελευθέριου και μέσω αυτού του εγγράφου αιτείται να αναγνωριστεί ως αξίωση. Η λεπτομέρεια φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.1. The structural design that is characteristic and unique to all satellite structures is the Entry Cone through which the Space Debris enters. There is no similar satellite system built in this way. It is the intellectual property of the writer Plafountzis Eleftherios and through this document it is requested to be recognized as a claim. The detail is shown in the figure below. 2. Η πιο σημαντική αξίωση είναι το ωφέλιμο φορτίο της Δορυφορικής κατασκευής «Χάρυβδις» το οποίο αποτελείται από ένα σύστημα τεμαχιστών (Shredders) παρομοίων με τους τεμαχιστές ανακύκλωσης υλικών που λειτουργούν σήμερα. Η διαμόρφωση, η μετατροπή και η μελέτη για να λειτουργήσει αυτό το σύστημα στο διάστημα αποτελεί πνευματική ίδιοκτησία του γράφοντος Πλαφουντζή Ελευθέριου. Δεν υπάρχει σε χρήση, δεν έχει καταγραφεί και δεν έχει σχεδιαστεί τέτοιο σύστημα αφαίρεσης των διαστημικών συντριμμιών παγκοσμίως. Οποιαδήποτε χρήση τεμαχιστών έρχεται σε σύγκρουση με την ιδέα που αναπτύχθηκε από τον γράφοντα.2. The most important claim is the payload of the "Charyvdis" Satellite structure which consists of a system of Shredders similar to the material recycling shredders in operation today. The configuration, conversion and study to make this system work in space is the intellectual property of the writer Plafountzis Eleftherios. No such space debris removal system is in use, recorded, or planned worldwide. Any use of shredders conflicts with the idea developed by the writer. 3. Η Τρίτη αξίωση είναι η σχδίαση των Ηλιακών Συλλεκτών (Solar Arrays) όπου έχουν τη δυνατότητα λειτουργίας ακόμα και όταν δεν είναι ανεπτυγμένοι και βρίσκονται στην κλειστή θέση, όπως αποτυπώνονται στην παραπάνω εικόνα. Αυτή η λειτουργία δεν παρέχεται αυτή τη στιγμή από κανένα δορυφορικό σύστημα. Στην ανοιχτή θέση αναπτύσσονται μέσω ενός ρομποτικού συστήματος ενεργοποιητών (actuators) όπως αποτυπώνεται στην παρακάτω φωτογραφία.3. The third claim is the design of Solar Arrays where they have the ability to function even when they are not deployed and are in the closed position, as shown in the image above. This function is not currently provided by any satellite system. In the open position they are deployed through a robotic system of actuators (actuators) as shown in the photo below.