D. Thermann, C.S. Offenhäusser, C. Wainer, M. Konietzko, S. Langbein, P. Hartmann, M. Czupalla

Steigende Leistungsdichten von CubeSats und hohe Ausfallraten zu Missionsbeginn erfordern neue Ansätze im Kleinsatellitendesign und in der Testmethodik. Hierzu erprobt das Projekt PEEKsat innovative Thermaltechnologien, während im Projekt EnviLoopCube ein ganzheitliches Environment-in-the-Loop-Testverfahren entwickelt wird. Der vorliegende Beitrag stellt den Systemvorentwurf und die Missionsauslegung eines 3U-CubeSats vor, der als Technologiedemonstrator und Anwendungsbeispiel für die Projekte dient. Plattformseitig werden eine Primärstruktur aus Polyetheretherketon (PEEK) sowie ein hybrides Thermalkonzept, bestehend aus einer Phasenwechselmaterial-Komponente und einem entfaltbaren Radiator, integriert. Für ein repräsentatives Missionsszenario in einem sonnensynchronen Orbit in 500 km Höhe wird ein Vergleich von fünf Plattformvarianten durchgeführt. Die Konfiguration Horizontal B mit nadirgerichteter 3U-Fläche und sekundärer Sonnenausrichtung der Solarpanels wird dabei als geeignetste Konfiguration hinsichtlich Energiegewinnung, aerodynamischer Störmomente und des verfügbaren Bauraums für Nutzlasten identifiziert. Die vorläufigen Massen-, Energie- und Datenlinkbudgets belegen die Machbarkeit des Entwurfs und schaffen die Grundlage für nachfolgende Projektschritte, welche detaillierte thermische und mechanische Analysen sowie ganzheitliche software- und hardwareseitige Systemtests umfassen.

Increasing power densities in CubeSats and high early-mission failure rates necessitate new approaches to small-satellite design and testing methodologies. To address this, the PEEKsat project is evaluating innovative thermal technologies, while the EnviLoopCube project is developing a holistic "Environment-in-the-Loop" testing procedure. This paper presents the preliminary system design and mission configuration of a 3U CubeSat serving as a technology demonstrator and application case study for these projects. At the platform level, the design incorporates a primary structure made of polyetheretherketone (PEEK) and a hybrid thermal system comprising a phase-change material component and a deployable radiator. Five platform variants are compared based on a representative mission scenario involving a sun-synchronous orbit at an altitude of 500 km. The "Horizontal B" configuration—featuring a nadir-facing 3U surface and secondary sun-tracking for the solar panels—is identified as the most suitable option regarding energy generation, aerodynamic disturbance torques, and available payload volume. Preliminary mass, power, and data link budgets confirm the design´s feasibility and establish a foundation for subsequent project phases, which will include detailed thermal and mechanical analyses as well as comprehensive system-level hardware and software testing.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2026, Aachen

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2026

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2610141300214.651377654173

10.25967/680455

CubeSat, Environment-in-the-Loop, Polyetheretherketon, Missionsauslegung, Entfaltbarer Radiator, Infused Thermal Solutions

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Thermann, D.; Offenhäusser, C.S.; et al. (2026): Initiale Missionsauslegung und Systemdesign eines 3U-CubeSats mit PEEK-Trägerstruktur und innovativem Thermalkonzept. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/680455. urn:nbn:de:101:1-2610141300214.651377654173.

14.10.2026