This thesis provides insights to what is peculiar about a solar sail attitude and orbit control system and provides the assessment, in the form of a feasibility study, of the effectiveness of sail tip vanes as a control hardware to escape the Earth sphere of influence. The demonstrator aims to prove the technology for the Sunshade project, a constellation of solar sails located at the Lagrangian point L1 to obscure part of the solar radiation directed towards earth. Solar sailing poses a few fundamental challenges to spaceflight and it is a yet-to-be-proven branch of space engineering. Other tentative design exist but there is no standard to follow or off-the-shelf component that can be straightforward used. Moreover the scalability to the final project has to be accounted for in every step of the project.</p><p>The project is divided in a preliminary dimensioning, followed by a Simulink® based simulation which tests preliminary decisions. The simulation, performed on an orbit on the ecliptic plane, integrates models of Earth’s eclipse and environmental disturbance torques. The escape time for a 100 m solar sail is found to be 1215 days, with a nonlinear PD control algorithm and sail tip vanes as the only control hardware. Attention is also posed on the consequence of a simplified sail film deformation in terms of centre of pressure to centre of mass off-set. / I detta examensarbete studeras vad som är speciellt med solsegels system för attityd- och bankontroll och ger en bedömning, i form av en möjlighetsstudie, av effektiviteten hos flöjlar som sätts på seglets hörn som kontrollhårdvara för att lämna jordens inflytelsesfär. Demonstratorn syftar till att bevisa tekniken för Sunshade-projektet, en konstellation av solsegel belägen vid lagrangepunkten L1 för att skugga en del av solstrålningen riktad mot jorden. Solsegling innebär några grundläggande utmaningar för rymdfärden och det är en ännu inte bevisad gren av rymdteknik. Annan preliminär design finns, men det finns ingen standard att följa eller standardkomponenter som enkelt kan användas. Dessutom måste skalbarheten till det slutliga projektet redovisas i varje steg i projektet.Projektet är uppdelat i en preliminär dimensionering, följt av en Simulink-baserad simulering som testar preliminära beslut. Simuleringen, utförd på en omloppsbana påekliptikan, integrerar modeller av jordens skugga och störningar av vridmoment från ett antal källor.Flykttiden för ett 100m solsegel blir 1215 dagar, med en icke-linjär PD kontrollalgoritm och segelhörnsflöjlar som den enda styrhårdvaran. Dessutom studeras förskjutningen av tryckcentrum i förhållande till masscentrum under en förenklad modell av segeldeformation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-309535 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Ricci, Leonardo |
| Publisher | KTH, Rymdteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:356 |
Page generated in 0.0026 seconds