Konstruktion und Optimierung der mechanischen Eigenschaften unter thermischen Lasten eines Retroreflektors für ein inter-Satelliten Laser Interferometer auf CubeSats

Abstract

Retroreflektoren sind optische Bauelemente, die einfallende elektromagnetische Strahlung nahezu unabhängig vom Einfallswinkel exakt in Richtung der Quelle zurückreflektieren. Diese Eigenschaft macht sie für zahlreiche Anwendungen in der Raumfahrt, insbesondere bei der geodätischen Vermessung und in der Satellitenkommunikation, unverzichtbar. Besonders relevant sind sie im Kontext kleiner Satellitenplattformen wie CubeSats, bei denen Gewicht, Volumen und strukturelle Integrität entscheidende Faktoren darstellen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein virtueller Retroreflektor-Design entworfen, das für den Einsatz auf einem CubeSat vorgesehen ist. Der Schwerpunkt lag auf der Analyse und Optimierung der thermomechanischen Eigenschaften des virtuellen Retroreflektors (Triple Mirror Assembly, TMA). Diese zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise und ein günstiges Masse-Steifigkeits-Verhältnis aus, wodurch sie sich besonders für weltraumgebundene Anwendungen eignen. Aufbauend auf Erkenntnissen aus früheren Diplom- und Masterarbeiten wurden die relevanten Parameter identifiziert und mithilfe geeigneter Simulationsmethoden in CATIA 3DEXPERIENCE hinsichtlich ihrer strukturellen und thermischen Belastbarkeit bewertet.