Measuring the thrust of cold gas micro-thrusters, due to the small magnitude of the generated force, is a challenging task, and to obtain satisfying quality of results usually careful adjustments of the setup has to be performed. The work presented in this paper aims at improving the quality of such measurements at the GomSpace Sweden company. The work consists of two parts: In the first part the author focuses on improving current thrust measurements setup implemented in the company, which consists of a vacuum compatible laboratory scale. It was observed that the results obtained from this setup were approximately 25‒35% lower than expected. A test campaign performed within the work found that this was associated mainly with backflow of plume expansion gases. Covering the scale and the tested propulsion unit with a box having openings only for thrusters was proved to be sufficient setup upgrade to mitigate the issue. In the second part of the project an alternative setup utilising a hanging pendulum-based solution with strain measurement-based force sensor is proposed and its design is thoroughly described. Results of initial tests of a 3D printed prototype of this setup are presented, proving its potential to produce results with better quality of output than the laboratory scale. / Att mäta dragkraften från mikrodysor baserade på kallgas är på grund av den låga genererade kraften en utmanande uppgift. För att få tillfredsställande kvalitet på resultatet måste vanligtvis noggranna justeringar av inställningarna utföras. Arbetet som presenteras i denna rapport syftar till att förbättra kvaliteten på sådana mätningar vid GomSpace Sweden AB. Arbetet består av två delar: I den första delen fokuserar författaren på att förbättra den nuvarande uppställningen för mätning av dragkraft vid GomSpace, bestående av en vakuumkompatibel laboratorievåg. Det observerades att resultaten från denna mätupställning var cirka 25‒35% lägre än förväntat. En testkampanj som utfördes inom ramen för detta arbete visade att detta främst var förknippat med ett tillbakaflöde av gaser från den expanderande bränsleplymen. Att täcka över vågen och den testade framdrivningsenheten med en låda med öppningar endast för dysan visade sig vara tillräckligt för att minska problemet. I den andra delen föreslås ett alternativt upplägg baserat på en hängande pendel med en töjningsmätningsbaserad kraftsensor, dess utformming beskrivs utförligt. Resultaten av de första testerna av en 3D-utskriven prototyp av denna uppställning presenteras, vilket visar på dess potential att producera mätningar med bättre kvalitet än laboratorievågen.

This thesis is on the subject of how propellant heating considerations affect the design of a CubeSat cold gas propulsion system. Computer simulation tools are used to analyse heat flow through the system, as well as the fluid flow and phase change of butane. The heating performance is presented for different operational states and different designs. Finally, an optimal system design is suggested. The propulsion system in question is the deep space heading Hera Juventas 6DOF CGPS. The Juventas spacecraft will as part of ESA’s Hera mission be the first to perform radar measurements of an asteroid. It will determine the result of the NASA DART mission and will give insights to the internal structure of the Dimorphos minor- planet moon. / Detta examensarbete behandlar utformningen av ett CubeSat kallgasframdrivningssystem med avseende på drivmedelsuppvärmning. Datorsimuleringsverktyg används för att analysera värmeflöde genom systemet samt flödet och fasförändringen av butan. Värmningsprestanda presenteras för olika driftstillstånd och olika konstruktioner. Slutligen föreslås en optimal systemdesign. Framdrivningssystemet i fråga är Hera Juventas 6DOF CGPS. Rymdfarkosten Juventas kommer som en del av ESA:s Herauppdrag att vara den första som utför radarmätningar av en asteroid. Den kommer att avgöra resultatet av NASA:s DARTuppdrag och kommer att ge insikter om den interna strukturen i asteroidmånen Dimorphos.