Rapid Space Mission Design, Realization and Deployment

Julkaisun otsikon käännös: Nopea avaruustehtävän suunnittelu, toteutus ja käyttöönotto

Antti Kestilä

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Avaruustekniikka on luonut useita uusia hyötyjä ihmiskunnalle. Navigaatio, kommunikaatio ja kaukokartoitus ovat jo tutumpia, mutta horisontissa siintää asteroidien ja jopa muiden planeettojen resurssien hyödyntäminen ja kolonisointi. Kehitys alalla on kuitenkin osittain hidastunut useista eri syistä. Tämä väitöskirja keskittyy tutkimaan millä tavalla olisi mahdollista nopeuttaa avaruusmission kehityskaarta. Työkaluna käytetään suhteellisen uutta konseptia piensatelliitista. Konsepti käyttää standardisaatiota, valmiita komponentteja sekä pienentää satelliitin koon parantaakseen sen laukaisumahdollisuuksia. Väitöskirja on jaettu kolmeen pääkappaleeseen, jotka yhdessä edustavat väitöstutkimuksen valitsemaa polkua. Työ alkaa esittelemällä suosituimman piensatellittityypin, CubeSatin, ja jatkaa esitelemällä Aalto-1 CubeSat projektia. Julkaisu 1 avaa Aalto-1 tehtävää tarkemmin ja esittelee sen tekniset parametrit ja hyötykuormat. Hyötykuormien teknologia on tarkoitus demonstroida avaruudessa ja suorittaa niillä myös tieteellinen mittauskampanja, osoittaen että CubeSat pystyy saavuttamaan uusia ja tietellisesti mielenkiintoisia tuloksia. Aalto-1 projektista opitut kokemukset esitellään, ja projektissa kehityt uudet lähestymistavat opiskelijaprojektin managerointiin ja esimerkki järjestelmä satelliitista avataan. Projektin tulokset viittasivat siihen, että CubeSatien, ja yleensäkin piensatelliittien, yksi hyödyllisimmistä sovelluskohteista on niiden käyttäminen konstellaationa. Täten toinen kappale (julkaisu 2) keskittyy eri konstellaatioiden analyysiin. Tavoitteena julkaisussa oli löytää konstellaatio, joka onnistuisi saavuttamaan kahden tunnin tai alle kohteen näkyvyyden toistoajan maapallon napa-alueilla. Lisäksi julkaisussa tutkittiin eräitä konstellaation pääongelmia, kuten laukaisua, konstellaation muodostusta, sekä tarvittavaa. Tutkimus osoitti, että toissijaista laukaisua käyttäen tarvitaan käytännössä omaa propulsiota, ja että luontainen prekessio saattaa helpottaa tilannetta pidemmän konstellaation rakennusajan hinnalla. Kappale jatkaa kuinka 3D-tulostus saattaa olla mahdollinen menetelmä, jolla nopeuttaa erityisesti konstellaatioihin sopivien avaruusmissioiden kehitystä. Väitöskirjan kolmas isompi julkaisu, avaruuskestävien komponenttien valmistus kombinoimalla 3D-tulostusta ja atomikerroskasvatusta. Tämä uusi menetelmä esitellään julkaisussa 3, ja siinä 3D-tulostetut kappaleet pinnoitetaan nanometritason konformalisella pinnoitteella. Tutkimuksessa keskityttiin analyysoimaan menetelmän hyötyjä materiaalin kaasuuntumisen vähentämisessä. Tulokset viittasivat kaasuuntumisen mahdolliseen vähenemiseen ja tulosteen lisääntyneeseen rakennekestävyyteen. Tutkimus on kuitenkin ensimmäinen laatuaan yrittäessään ymmärtää menetelmän avaruussovellusmahdollisuuksia. 3D-tulostuksessa ja atomikerroskasvatuksessa molemmilla itsessään on laajalti sovelluskohteita, joten menetelmien yhdistely saattaa johtaa vielä suurempiin käyttösovellusmahdollisuuksiin.
Julkaisun otsikon käännösNopea avaruustehtävän suunnittelu, toteutus ja käyttöönotto
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Kallio, Esa, Vastuuprofessori
  • Leskelä, Markku, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7477-1
Sähköinen ISBN978-952-60-7476-4
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • satelliitti
  • avaruusalus
  • konstellaatiot
  • nopea suunnittelu
  • nopea valmistus
  • atomikerroskasvatus
  • 3D-tulostus

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Nopea avaruustehtävän suunnittelu, toteutus ja käyttöönotto'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä