Leiterplattendesign der Fokalebene für die RapidEye-Satellitenflotte

Am 29. August 2008 sind vom Raumfahrthafen Baikonur/Kasachstan die 5 Kleinsatelliten des RapidEye-Projekts erfolgreich gestartet. Die Kleinsatellitenflotte beobachtet in einer sonnensynchronen Umlaufbahn die Erdoberfläche und liefert hochauflösende Geoinformationen. Rapid Eye bietet Erdbeobachtungsdaten für die kommerzielle Verwendung z.B. in der Landwirtschaft, für Versicherungen oder Katastrophenhilfe. alpha-board hat das Leiterplatten-Layout für das Kernstück der Satelliten, die Fokalebene, geliefert.

Die Fokalebene funktioniert wie eine digitale Kamera. Sie verarbeitet optische in elektrische Signale. Die Fokalebene ist als achtlagige Leiterplatte ausgeführt. Beim PCB Design der Fokalplatine gab es drei große Problemstellungen:

1. Enge Vorgaben bei Mechanik und äußeren Abmessungen führten zu begrenzten Platzverhältnissen und einer hohen Packungsdichte. Darüber hinaus ist nur eine Seite der Platine mit Bauelementen bestückt, da auf der anderen Seite eine Keramikplatte aufgeklebt ist. Für Anschlüsse an weitere Komponenten und Baugruppen im Satelliten wurde die Fokalplatine als starr-flex ausgeführt.

2. Alle Komponenten sollten optimalerweise sehr nah am optischen Sensor platziert werden. Denn: Je länger die Leitung, desto störanfälliger.

3. Im All müssen die Platinen Temperaturen von -170 bis +170 Grad aushalten. Um bei zu hohen Temperaturen die Wärme abzuleiten, wurde ein Kupferkern vorgesehen. Zur gleichmäßigen Wärmeverteilung wurde die Leiterplatte auf Keramik geklebt.

Das Leiterplattendesign wurde in zwei Schritten erledigt: Die A-Version (Engineering Model) für den Labortest. Die B-Version erforderte ein vorab vereinbartes Re-Design nach Labortest (Qualification und Flight Model). Ingesamt wurden 220 Mannstunden für das Design benötigt.