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Von einer Skizze auf einer Serviette zu einem Satelliten im Weltraum - Kepler Communications

Geschrieben von George Fisher-Wilson

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Einen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, ist keine leichte Aufgabe, vor allem, wenn man versucht, es in 12 Monaten mit einem strikten Budget und zum ersten Mal zu schaffen.

Aber genau das hat Kepler getan, das in Toronto ansässige Team ging von einer Skizze auf einer Serviette zu einem funktionsfähigen Nanosatelliten über, der in 365 Tagen ins All geschossen wurde. Kepler ist das erste kommerzielle Unternehmen, das jemals einen LEO-Kommunikationssatelliten im Ku-Band, einem Frequenzband, das große Datenmengen zu niedrigen Kosten transportieren kann, gestartet und erfolgreich betrieben hat.

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Unternehmen Kepler Communications
Standort Toronto, Kanada
Produkt Nanosatelliten
Industrie Telekommunikation
Warum 3D Hubs? Attraktiver Preis und kurze Vorlaufzeit von 5 Tagen
Das Ergebnis Der erste Satellit wurde erfolgreich gestartet und befindet sich nun im Orbit
Verwendete Materialien Aluminium 6061, Aluminium 7075

Das Unternehmen

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<Kepler-Team--Niedrig-AuflösungKepler-Team

<Kepler Communications wurde 2015 von vier diplomierten Gründern der University of Toronto gegründet. Sie schlossen sich 2016 dem Accelerator Techstars Seattle an und sammelten $5 Millionen an Startkapital. Jetzt, im Jahr 2018, haben sie erfolgreich ihren ersten Satelliten von einem Standort in China in die Umlaufbahn gebracht, der zweite soll noch in diesem Jahr folgen.

Das ultimative Ziel für Kepler ist, einfach ausgedrückt, der Aufbau eines kostengünstigen Telekommunikationsnetzes im Weltraum für weltraumgestützte Anlagen. Kepler strebt den Aufbau einer Weltrauminfrastruktur an, die in der Lage ist, eine Konnektivität zu anderen Satelliten herzustellen und durch seine Konstellation von Satelliten im erdnahen Orbit (Low Earth Orbit, LEO) Echtzeit-Kommando und Kontrolle zu gewährleisten.

Gegenwärtig ist die Satellitenverbindung für Unternehmen in Branchen wie Seefahrt, Bergbau, Landwirtschaft,Öl und Gas extrem teuer. Darüber hinaus haben viele Betriebe keinen Zugang zu Glasfaser- oder Mobilfunkdiensten und haben keine andere Möglichkeit, als Daten über traditionelle Satelliten zu übertragen.

Da seine Konstellation wächst, bietet Kepler einen globalen Satellitendaten-Backhaul-Dienst an, der sich die Fähigkeiten seiner ersten Satelliten zunutze macht. Dieser "store-and-forward"-Dienst kann Satellitenkommunikation bereitstellen, so dass z.B. geographisch verstreute Einsätze und Teams große Multimediadateien über ein satellitengestütztes Mediendepot austauschen oder große Mengen von Astronomie-, Seismologie-, Wetter- und anderen wissenschaftlichen Daten übertragen können, die an den entlegensten Orten der Erde gesammelt wurden.

"Trial and Engineer"

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Eine der Herausforderungen für Kepler war es, einen Fertigungspartner zu finden, der mit der Geschwindigkeit der Iteration Schritt halten konnte. Hinzu kam die Notwendigkeit, dass dieser Partner die Fertigung in allen Phasen des Designzyklus übernehmen musste. Im Gespräch mit Adam Latour, Lead Product Engineer, und Jared Bottoms, Lead Systems Engineer, brachen sie ihren schnellen Design- und Fertigungsprozess ab:

"Wir verwenden für die Entwicklung eine Mischung von verschiedenen Methoden. Beginnend mit einem allgemeinen System, das wir verwenden wollen, blockieren wir dann die Architektur, um eine allgemeine Vorstellung zu erhalten, die uns unsere Anforderungen gibt. Dann gehen wir in unseren ersten Entwurf über, bauen ihn und analysieren ihn. Dieser Prozess wird dann durch "Trial and Engineer" wiederholt, bis wir ein Teil haben, von dem wir überzeugt sind, dass es so funktionieren wird, wie es sollte."

Artboard-3 Jared Bottoms, leitender Systemingenieur (links) und Adam Latour, leitender Produktingenieur (rechts)

Mit Kepler mithalten

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Der Ansatz von Kepler Communication bestand darin, schnell erste Prototypen zu erstellen und zu iterieren, um somit schnell zu scheitern und ebenfalls vorwärts zu kommen. In diesem Rahmen muss Kepler Teile von Materialien in Prototypenqualität bis hin zu hochwertigen Weltraummaterialien in den späteren Entwicklungsphasen beschaffen. Durch die Verwendung von 3D Hubs's CNC-Bearbeitungsservice konnten die Teile innerhalb einer Woche nach Hochladen der Designs zur Verfügung gestellt werden. Jared erklärt weiter:

"Wenn eines der Testteile außergewöhnlich gut funktioniert, ziehen wir es aus dem Designzyklus heraus und realisieren es. Deshalb brauchen wir Lösungen wie 3D Hubs, mit denen wir schnell bauen, schnell testen und dann zur nächsten Fertigungsstufe übergehen können, denn wir wissen, dass wir die Teile, die wir für diese nächste Stufe benötigen, leicht beschaffen können, indem wir einfach eine STEP-Datei für ein sofortiges Angebot hochladen."

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Fünf CNC-bearbeitete Abschirmungen für ein Software-Definiertes Radio (SDR)

Sofortangebot in 2 Sekunden statt in 2 Wochen

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Da die Zeit drängte, reichte die traditionelle Erfahrung, ein Fertigungsangebot zu erhalten, einfach nicht mehr aus. Über die 3D Hubs Online-Plattform konnte das Team von Kepler sofortige Preise für eine große Auswahl an CNC-Bearbeitungsmaterialien erhalten, wodurch es einfach wurde, Kosten und Vorlaufzeiten zu überprüfen. Adam erläutert weiter:

"Einen Auftrag durch 3D Hubs erledigen zu lassen, ist das, was Sie als Ingenieur mit begrenzter Zeit wollen. Es ist wirklich schnell und nimmt Ihnen einen Großteil der Front-End-Arbeiten ab, die Sie einbauen müssen. Für meinen ersten Auftrag hatte ich innerhalb von wenigen Minuten ein vernünftiges Angebot, und jetzt kann ich sie bei bestimmten Materialien auch sofort bekommen. Früher hatte man ein oder zwei Wochen Zeit für die Einrichtung, und jetzt ist das alles in einer einfachen Online-Erfahrung vereint."

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Das vollintegrierte KIPP-Raumschiff in einer verstauten Konfiguration auf einem Prüfstand

Von schnellen Prototypen zu Produkten im Weltraum

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Hier finden Sie eine kleine Auswahl von Teilen, die von 3D Hubs für Kepler Space hergestellt wurden, einschließlich Informationen über ihre Anwendung und Ausführung. Als Fertigungstechnologie wurde CNC-Bearbeitung eingesetzt.

Prototyp der hinteren Halterung

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Dies war eine frühe Design-Iteration einer Halterung, die bei einer frühen Konfiguration einer der ersten Satellitenkonfigurationen verwendet wurde. Das Material ist Aluminium 6061, das dann schwarz exoxiert wurde.

23423 Prototyp der hinteren Halterung

Abschirmung

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Dieser Teil wurde schließlich an Bord des Raumschiffs verwendet. Es handelt sich um einen Hitzeschild, der überschüssige Wärme von einer äußeren Quelle absorbiert, indem er die Wärme entweder ableitet, reflektiert oder einfach absorbiert. Links ist eine montierte 2. Iteration des SDR-Schildes neben fünf weiteren Iterationen zu sehen. Das verwendete Material war Aluminium 7075 mit einer Alodin-1200s-Beschichtung.

Artboard-4 Ein montierter SDR-Schild der 2. Iteration und fünf Iteration-5 Schilde

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Megakonstellationen und darüber hinaus

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<Screen-Shot-2018-05-11-at-16.32.55 Erster Raketenstart

Das Team von Kepler Space hat ausserordentlich gute Leistungen bei der Schaffung von Teileentwicklungsprozessen erbracht, die es ihnen erlauben, gepaart mit einem talentierten Team mit extrem hoher Geschwindigkeit zu innovieren (mehr über ihren Entwicklungsprozess hier). Sie lernen von jeder Iteration, die sie kreieren und entwickeln. Dieser Prozess hat sie dazu veranlasst, ihren ersten Nanosatelliten in die Umlaufbahn zu bringen und damit die Tür für zukünftige Satelliten in ihrer Konstellation zu öffnen.

Die Rolle von

3D Hubs bestand darin, den Ingenieuren von Kepler Communication das Risiko der Beschaffung zu nehmen, indem ihnen eine Plattform geboten wurde, auf der sie ihre Teile schnell beschaffen können und wissen, dass sie sich auf die gelieferte Qualität verlassen können. So sparten die Ingenieure lebenswichtige Zeit, die sie mit der Entwicklung neuer Teile sinnvoller nutzen können. Ebenfalls war es das Ziel, Kepler bei seinem Ziel, der Schaffung einer Megakonstellation, die in der Lage ist, Erde und Weltraum zu verbinden, zu unterstützen.

Erfahren Sie mehr über die 3D Hubs Plattform .

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