Metoder för att använda och utvärdera prestanda för ett kallgas-baserat raketmotorsystem för en magnetiskt stabiliserad nanosatellit

Propulsion systems allow satellites to perform many functionalities in space, such as orbital station keeping, reentry control, attitude control, orbital transferring, rendezvous operation, and even more thrilling, interplanetary travel. Indeed, propulsion systems in satellites have fostered a new favourable era of space exploration and application, therefore, detailed processes to operate propulsion systems need to be developed so that space missions, carrying this valuable system, are completed successfully. The aim of this study is to describe the most relevant operating procedures for the cold gas propulsion system NanoProp 3U, developed by GomSpace, on-board the 3U CubeSat MIST satellite developed by KTH. Procedures, such as power levels, telemetry considerations, propellant mass determination, Fault Detection Isolation and Recovery analysis, and decommissioning plan allow proper operation of NanoProp according to the mission requirements determined for MIST mission. Moreover, this study describes detailed mission experiments to be performed with NanoProp with the objective of assessing the performance delivered by the propulsion system itself, and other on-board subsystems which are required for monitoring and controlling the spacecraft according to the effects generated by the propulsion system. The planning and operation of a propulsion system should be outlined on-ground, during the mission design, so a clear understanding of the characteristics and limitations of the system are highlighted towards the development of a secure and solid space mission.Framdrivningssystem tillåter satelliter att utföra många funktioner i rymden, som t.ex. att hålla konstant avstånd till en annan rymdfarkost, utlösa återinträde i atmosfären, attitydstyrning, manövrera mellan olika omloppsbanor, och, till och med, interplanetära uppdrag. Framdrivningssystem i satelliter har främjat en ny lovande era av rymdforskning och praktisk tillämpning av rymden, och därför behöver detaljerade, men praktiskt hanterbara, metoder för att operativt använda framdrivningssystem utvecklas. Basen för detta arbete är att beskriva de mest relevanta driftsrutinerna för framdrivningssystemet NanoProp 3U, utvecklat av GomSpace, för användning ombord på MIST-satelliten (en 3U Cubesat) som utvecklats av KTH. Aspekter på NanoProps användning i MIST som förbrukning av elektrisk energi, telemetribehov, drivmedelsmassa, hantering av felfunktioner (upptäckt och avhjälpande) och avveckling av satelliten vid drifttidens slut analyseras i detalj. Dessutom analyserar detta arbete hur detaljerade driftprov kan utföras med NanoProp i syfte att bedöma de prestanda som framdrivningssystemet tillhandahåller och hur dessa prov påverkar och stöds av driften av satellitens övriga delsystem. Det övergripande syftet med detta arbete är således att utveckla en metod för att planera driften av ett framdrivningssystem under ett satellitprojekts definitions- och utvecklingsfaser så att en tydlig förståelse av systemets egenskaper och begränsningar leder till ett säkert och stabilt rymduppdrag