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REcommissioning and DEorbiting using Cubesat swarms with electrO spRAy ThrusTErs

Description du projet

Des CubeSats propulsés par des moteurs à électrospray ionique pour réduire les débris spatiaux

L’expansion de l’industrie spatiale entraîne une augmentation des débris en orbite terrestre basse. Un essaim de CubeSat pourrait aider à stabiliser et à abaisser l’orbite des débris pour faciliter leur combustion atmosphérique. Cette mission complexe requiert toutefois des systèmes de guidage et de propulsion avancés qui ne sont pas encore disponibles. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet REDECORATE va développer et utiliser des essaims de CubeSats pour réduire les débris spatiaux. Il créera un concept de désorbitation et de remise en service des débris à l’aide de CubeSats équipés de moteurs à électrospray ionique (iESE) avancés et échelonnés qui permettent des missions plus longues avec une plus grande fiabilité. Lorsqu’ils seront déployés autour d’un satellite hors service, les CubeSats coordonneront leurs iESE pour gérer le démontage et la désorbitation, et éventuellement remettre le satellite en service.

Objectif

Space industry is growing at an unprecedented rate with more satellites launched into low Earth orbits (LEO) each year than ever before. This is leading to an increasing number of collisions of uncontrolled space objects and space debris accumulation in LEO. Sustainability of the space economy requires new techniques to address space debris. REDECORATE proposes CubeSat swarms as a cost-effective way to mitigate space debris. It develops a debris deorbiting and recommission concept combining novel control and guidance approaches and a CubeSat swarm equipped with staged ionic electro spray engines (iESE). A CubeSat swarm can rendezvous with space debris, dissipate its rotational energy (detumble) using reaction wheels. The main thrusters lower the debris orbit to burn-up the system in the atmosphere. Such a mission is highly challenging, requires coordinated CubeSat swarm guidance and control, reliable hardware and effective propulsion - a combination which does not exist so far. First, staged iESE thrusters facilitate longer missions and achieve higher reliability and thrust than standard CubeSat propulsion. If the CubeSats are attached around a decommissioned satellite, coordinated activation of the iESEs can function as a new control system for detumbling (avoiding unreliable reaction wheels), deorbiting and due to their long life-time even recommissioning. Second, a safe-by-design hierarchical control framework will be developed to address the need for high reliability. It uses a planner-tracker feedback stack and addresses all mission segments. Third, integral quadratic constraints (IQCs) will be used to increase robustness w.r.t. system uncertainties and communication delay inside the swarm. The feasibility of the concept will be validated using IQC-based and probabilistic robustness analyses on a digital twin of the iESE CubeSat swarm and microcontrollers-in-the-loop. In summary, the project will provide Europe with know-how to tackle the space debris crisis.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITAET DRESDEN
Contribution nette de l'UE
€ 289 407,84
Adresse
HELMHOLTZSTRASSE 10
01069 Dresden
Allemagne
Région
Sachsen Dresden Dresden, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (2)