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GOSOLAR A GOSSAMER SOLAR ARRAY CONCEPT FOR HIGH POWER SPACECRAFT APPLICATIONS USING FLEXIBLE THIN-FILM PHOTOVOLTAICS

Spröwitz, Tom und Seefeldt, Patric und Toth, Norbert und Wippermann, Torben und Sznajder, Maciej und Spietz, Peter und Hillebrandt, Martin und Meyer, Sebastian und Zander, Martin E. und Grundmann, Jan Thimo und Reershemius, Siebo und Sasaki, Kaname und Sergeev, Oleg und Vehse, Martin und Reininghaus, Nies und Haack, Frederik und Martens, Hauke (2018) GOSOLAR A GOSSAMER SOLAR ARRAY CONCEPT FOR HIGH POWER SPACECRAFT APPLICATIONS USING FLEXIBLE THIN-FILM PHOTOVOLTAICS. In: Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC. 69th International Astronautical Congress, 01.-05. Okt. 2018, Bremen.

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Kurzfassung

The power demand for future satellite applications will continue to rise. Geostationary telecommunication satellites currently approach a power level of up to 20 kW. Future spacecraft will provide yet more transponders and/or direct mobile-satellite services. Electric propulsion is in-creasingly used for station keeping, attitude control and GEO circularization. Interplanetary mis-sions already use kW-range electric propulsion. Space Tugs are studied for several fields. Suitable engines require 100 kW or more. The envisaged use of such engines and the operation of future GEO satellites lead to a renewed interest in large, deployable and ultra-lightweight power generators in space. Within the GoSolAr (Gossamer Solar Array) activity, DLR develops a new photovoltaic array technology for power generation. It is based on the DLR Gossamer approach using lightweight, deployable CFRP booms and a polymer membrane covered with thin-film CIGS photovoltaics. The booms are arranged in a crossed configuration with a central deployment unit. The photovol-taic area is composed of one large square membrane with double folding using two-dimensional deployment. Even though the efficiency of thin-film photovoltaics is currently only about 1/3 of that of con-ventional photovoltaics, a membrane based array can already achieve better mass/power ratios. A 50 kW array requires an area of approximately 20 m x 20 m. In a first step, DLR develops a fully functional 5 m x 5 m demonstrator partially covered with thin-film photovoltaics, using the DLR small satellite platform S2TEP. Space compatible thin-film photovoltaics need to be select-ed and tested. They are integrated on standardized generator modules that will be assembled into a large, foldable and deployable membrane. A controlled deployment of structure and membrane, and a sufficiently stiff support structure for operation are key development topics. We present the conceptual design of the GoSolAr demonstrator, the main requirements, preliminary technical budgets and the development strategy. An overview will be given on the selection and the maturity of the key technologies and subsystems, such as deployable membrane with in-tegrated photovoltaic generators; deployable CFRP booms including deployment mechanisms; photovoltaic cell selection and integration to generator units; the array harness concept as well as the electronics concept, for operation and photovoltaics characterization. Furthermore, an over-view of the first manufactured breadboard models and their testing will be presented, e.g. com-bined testing of booms and mechanically representative generator arrays to evaluate deployment and interface forces for the preliminary design.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127101/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:GOSOLAR A GOSSAMER SOLAR ARRAY CONCEPT FOR HIGH POWER SPACECRAFT APPLICATIONS USING FLEXIBLE THIN-FILM PHOTOVOLTAICS
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spröwitz, TomTom.Sproewitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5369-6919NICHT SPEZIFIZIERT
Seefeldt, PatricPatric.Seefeldt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2067-9458NICHT SPEZIFIZIERT
Toth, NorbertNorbert.Toth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wippermann, TorbenTorben.Wippermann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0354-6557NICHT SPEZIFIZIERT
Sznajder, MaciejMaciej.Sznajder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9917-0581NICHT SPEZIFIZIERT
Spietz, PeterPeter.Spietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hillebrandt, MartinMartin.Hillebrandt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1248-9504NICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, SebastianSebastian.Meyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zander, Martin E.Martin.Zander (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5972-2938NICHT SPEZIFIZIERT
Grundmann, Jan Thimojan.grundmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8809-0981NICHT SPEZIFIZIERT
Reershemius, SieboSiebo.Reershemius (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sasaki, KanameKaname.Sasaki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0365-4539NICHT SPEZIFIZIERT
Sergeev, Olegoleg.sergeev (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vehse, Martinmartin.vehse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reininghaus, NiesNies.reininghaus (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9509-274XNICHT SPEZIFIZIERT
Haack, Frederikfrederik.haack (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martens, HaukeHauke.Martens (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Oktober 2018
Erschienen in:Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Huge solar Array, solar Array, thinfilm photovoltaics, photovoltaic Array, CIGS photovoltaics, deployment Systems, deployable structures
Veranstaltungstitel:69th International Astronautical Congress
Veranstaltungsort:Bremen
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:01.-05. Okt. 2018
Veranstalter :International Astronautical Federation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Huge Solar Array (alt)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Mechanik und Thermalsysteme
Institut für Raumfahrtsysteme > Land und Explorationstechnologie
Institut für Raumfahrtsysteme > Qualitätsmanagement
Institut für Raumfahrtsysteme > Systementwicklung und Projektbüro
Institut für Raumfahrtsysteme > Avioniksysteme
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Spröwitz, Tom
Hinterlegt am:09 Apr 2019 10:29
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:41

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