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Paths not taken - The Gossamer roadmap's other options

Spietz, Peter und Spröwitz, Tom und Seefeldt, Patric und Grundmann, Jan Thimo und Jahnke, Rico und Mikschl, Tobias und Mikulz, Eugen und Montenegro, Sergio und Reershemius, Siebo und Renger, Thomas und Ruffer, Michael und Sasaki, Kaname und Sznajder, Maciej und Toth, Norbert und Ceriotti, Matteo und Dachwald, Bernd und Macdonald, Malcolm und McInnes, Colin und Seboldt, Wolfgang und Quantius, Dominik und Bauer, Waldemar und Wiedemann, Carsten und Grimm, Christian und Hercik, David und Ho, Tra-Mi und Lange, Caroline und Schmitz, Nicole (2021) Paths not taken - The Gossamer roadmap's other options. Advances in Space Research, 67 (9), Seiten 2912-2956. Elsevier. doi: 10.1016/j.asr.2021.01.044. ISSN 0273-1177.

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3MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117721000995

Kurzfassung

Highly efficient low-thrust propulsion is increasingly applied beyond commercial use, also in mainstream and flagship science missions, in combination with gravity assist propulsion. Another recent development is the growth of small spacecraft solutions, not in size but in numbers and individual capabilities. Just over ten years ago, the DLR-ESTEC Gossamer Roadmap to Solar Sailing was set up to guide technology developments towards a propellant-less and highly efficient class of spacecraft for solar system exploration and applications missions: small spacecraft solar sails designed for carefree handling and equipped with carried application modules. Soon, in three dedicated Gossamer Roadmap Science Working Groups it initiated studies of missions uniquely feasible with solar sails such as Displaced L1 (DL1) space weather advance warning and monitoring, Solar Polar Orbiter (SPO) delivery to very high inclination heliocentric orbit, and multiple Near-Earth Asteroid (NEA) rendezvous (MNR). Together, they demonstrate the capability of near-term solar sails to achieve at least in the inner solar system almost any kind of heliocentric orbit within 10 years, from the Earth-co-orbital to the extremely inclined, eccentric and even retrograde. Noted as part of the MNR study, sail-propelled head-on retrograde kinetic impactors (RKI) go to this extreme to achieve the highest possible specific kinetic energy for the deflection of hazardous asteroids. At DLR, the experience gained in the development of deployable membrane structures leading up to the successful ground deployment test of a (20 m)², i.e., 20 m by 20 m square solar sail at DLR Cologne in 1999 was revitalized and directed towards a 3-step small spacecraft development line from as-soon-as-possible sail deployment demonstration (Gossamer-1) via in-flight evaluation of sail attitude control actuators (Gossamer-2) to an envisaged proving-the-principle flight in the Earth-Moon system (Gossamer-3). First, it turned the concept of solar sail deployment on its head by introducing four separable Boom Sail Deployment Units (BSDU) to be discarded after deployment, enabling lightweight 3-axis stabilized sailcraft. By 2015, this effort culminated in the ground-qualified technology of the DLR Gossamer-1 deployment demonstrator Engineering Qualification Model (EQM). For mission types using separable payloads, such as SPO, MNR and RKI, design concepts can be derived from the BSDU characteristic of DLR Gossamer solar sail technology which share elements with the separation systems of asteroid nanolanders like MASCOT. These nano-spacecraft are an ideal match for solar sails in micro-spacecraft format whose launch configurations are compatible with ESPA and ASAP secondary payload platforms. Like any roadmap, this one contained much more than the planned route from departure to destination and the much shorter distance actually travelled. It is full of lanes, narrow and wide, detours and shortcuts, options and decision branches. Some became the path taken on which we previously reported. More were explored along the originally planned path or as new sidings in search of better options when circumstance changed and the project had to take another turn. But none were dead ends, they just faced the inevitable changes when roadmaps face realities and they were no longer part of the road ahead. To us, they were valuable lessons learned or options up our sleeves. But for future sailors they may be on their road ahead.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141755/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Paths not taken - The Gossamer roadmap's other options
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spietz, PeterPeter.Spietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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
Grundmann, Jan Thimojan.grundmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8809-0981NICHT SPEZIFIZIERT
Jahnke, Ricorico.jahnke (at) outlook.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mikschl, Tobiastobias.mikschl (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mikulz, EugenEugen.Mikulz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Montenegro, Sergiosergio.montenegro (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reershemius, SieboSiebo.Reershemius (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Renger, ThomasThomas.Renger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruffer, Michaelmichael.ruffer (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sasaki, KanameKaname.Sasaki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0365-4539NICHT SPEZIFIZIERT
Sznajder, MaciejMaciej.Sznajder (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9917-0581NICHT SPEZIFIZIERT
Toth, NorbertNorbert.Toth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ceriotti, MatteoUniversity of Glasgow, Glasgow, Scotland, United Kingdomhttps://orcid.org/0000-0001-6819-7178NICHT SPEZIFIZIERT
Dachwald, BerndFH Aachenhttps://orcid.org/0000-0001-8765-8339NICHT SPEZIFIZIERT
Macdonald, MalcolmUniversity of Glasgow, Glasgow, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McInnes, ColinUniversity of Strathclyde, Glasgow, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seboldt, Wolfgangnc-seboldwo (at) netcologne.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quantius, DominikDominik.Quantius (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-7057-9214NICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, WaldemarWaldemar.Bauer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wiedemann, CarstenInstitute of Aerospace Systems, Technische Universität BraunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Grimm, Christianchristian.grimm (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4490-7424NICHT SPEZIFIZIERT
Hercik, Davidd.hercik (at) tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ho, Tra-MiTra-Mi.Ho (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3378-3227NICHT SPEZIFIZIERT
Lange, CarolineCaroline.Lange (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1709-3667NICHT SPEZIFIZIERT
Schmitz, NicoleNicole.Schmitz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6481-6189NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Mai 2021
Erschienen in:Advances in Space Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:67
DOI:10.1016/j.asr.2021.01.044
Seitenbereich:Seiten 2912-2956
Verlag:Elsevier
ISSN:0273-1177
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gossamer-1 DLR-ESTEC Gossamer roadmap for solar sailing Small spacecraft Solar sail
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - GoSolAr (Gossamer Solar Array), R - Projekt Mascot (Bus), R - CEF Studien, R - Robuster Thermalkontrollsystementwurf für Kleinsatelliten und Lander, R - Virtueller Satellit, R - Requirements and Verification Interchange in MBSE, R - Projekt MASCOT - Science, R - Projekt Mascot (Rob.)
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Mechanik und Thermalsysteme
Institut für Raumfahrtsysteme > Systementwicklung und Projektbüro
Institut für Raumfahrtsysteme > Avioniksysteme
Institut für Raumfahrtsysteme > Systemanalyse Raumsegment
Institut für Raumfahrtsysteme > Land und Explorationstechnologie
Institut für Planetenforschung > Planetengeologie
Hinterlegt von: Grundmann, Jan Thimo
Hinterlegt am:14 Apr 2021 10:57
Letzte Änderung:02 Mai 2023 03:00

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