„Cubesats“: mažos naudingos apkrovos, didžiulė nauda kosmoso tyrimams

Du iš 28 „Dove“ kubelių, sudarančių „Planet Lab“

Du iš 28 „Dove“ kubelių, sudarančių „Planet Lab“ „Flock 1“ žvaigždyną, 2014 m. Vasario 11 d. Matomi į orbitą iš Tarptautinės kosminės stoties. (Vaizdo kreditas: NASA)





„Cubesats“ yra miniatiūriniai palydovai, kurie 15 metų buvo naudojami tik žemoje Žemės orbitoje, o dabar naudojami ir tarpplanetinėms misijoms. Iš pradžių jie dažniausiai buvo naudojami žemoje Žemės orbitoje tokioms programoms kaip nuotolinis stebėjimas ar ryšiai. Nuo 2018 m. Vidurio į Marsą skrendančioje misijoje buvo dislokuota pora kubinių, o mėnuliui ir Jupiteriui svarstoma daugybė kitų kubų.

Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje kubiko dizainą pirmą kartą pasiūlė du profesoriai: Jordi Puig-Suari iš Kalifornijos politechnikos valstybinio universiteto ir Bobas Twiggsas iš Stanfordo universiteto. Jie stengėsi padėti studentams įgyti inžinierinės patirties palydovuose, kurių kūrimas ir paleidimas tradiciškai kainuoja. „Cubesat“ idėja iš dalies kilo iš miniatiūrinio to meto žaislų pamišimo „Beanie Babies“, pagal „Spaceflight Now“ . Įkvėptas individualių gyvūnų iškamšų, „Twiggs“ idėja buvo leisti studentams sukurti savo miniatiūrinius palydovus.

Pagrindinė kubo konstrukcija yra 10 centimetrų (4 colių) kubas, kurio masė mažesnė nei 1,33 kilogramo (2,93 svaro). Tačiau temos variantai yra įmanomi. „Cubesats“ taip pat gali būti suprojektuoti taip, kad apimtų du, tris ar šešis 10 centimetrų vienetus sudėtingesnėms užduotims atlikti.



„Cubesats“ sumažina paleidimo išlaidas dviem pagrindiniais būdais. Jie nesveria tiek daug, o tai reiškia, kad raketai nereikia daug degalų. Daugeliu atvejų jie taip pat dalijasi raketa su didesniu palydovu, todėl į kosmosą galima patekti ant didesnio naudingo krovinio sluoksnio.

Tačiau yra keletas dizaino problemų, susijusių su kubais. Elektronika yra mažesnė, todėl jautresnė radiacijai. Kadangi jie yra maži, jie negali su savimi vežtis didelių krovinių. Jų maža kaina taip pat reiškia, kad jie paprastai suprojektuoti taip, kad tarnautų tik kelias savaites, mėnesius ar metus prieš nutraukiant veiklą (o tiems, kurie yra žemoje Žemės orbitoje, vėl patenka į atmosferą).

Trys maži kubai plūduriuoja virš Žemės po to, kai jie buvo išleisti iš Tarptautinės kosminės stoties. Astronautas Rickas Mastracchio tviteryje paskelbė nuotrauką iš stoties 2013 m. Lapkričio 19 d.



Trys maži kubai plūduriuoja virš Žemės po to, kai jie buvo išleisti iš Tarptautinės kosminės stoties. Astronautas Rickas Mastracchio tviteryje paskelbė nuotrauką iš stoties 2013 m. Lapkričio 19 d.(Vaizdo kreditas: Rickas Mastracchio & rlm; (per „Twitter“ kaip @AstroRM))

Trumpa istorija

Pirmieji šeši kubai buvo paleisti 2003 m. Birželio mėn. Iš Rusijos Plesetsko paleidimo aikštelės. Tuo metu, remiantis 2004 m. „guesswhozoo.com“ straipsniu, „cubesat“ paleidimo kaina buvo apie 40 000 USD, o tai yra nebrangu, palyginti su tipišku palydovu (daugelis yra milijonai dolerių).

„Cubesats“ tapo įmanoma dėl nuolatinės elektronikos miniatiūrizacijos, leidžiančios tokiems instrumentams kaip fotoaparatai patekti į orbitą mažesne dalimi, nei buvo reikalaujama kosminio amžiaus pradžioje 1960 -aisiais.



„Žvilgtelėkite į kubą ir pamatysite įprastas mikroprocesorių ir modemo prievadų schemas bei kitus mikroschemų įrenginius, paprastai naudojamus mobiliuosiuose telefonuose, skaitmeniniuose fotoaparatuose ir rankinėje pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) palydovinėje navigacijoje. vienetų “, - 2004 metais rašė„ guesswhozoo.com “viešai neatskleistas apžvalgininkas Leonardas Davidas.

Maži kubeliai sukuria revoliuciją, kaip mokslininkai, studentai ir net privačios įmonės tyrinėja ir naudoja erdvę. Mūsų infografijoje galite pamatyti, kaip „cubesat“ technologija sumažina palydovus.

Maži kubeliai sukuria revoliuciją, kaip mokslininkai, studentai ir net privačios įmonės tyrinėja ir naudoja erdvę. Mūsų infografijoje galite pamatyti, kaip „cubesat“ technologija sumažina palydovus.(Vaizdo kreditas: autorius Karlas Tate'as, infografijos menininkas)

Pirmąjį dešimtmetį dauguma kubatų skrido iš universitetų ar mokslinių tyrimų programų. Kasmet paleidžiami tik keli palydovai; tada 2013 m. paleidimų skaičius staiga sudarė dešimtis. Tais pačiais metais komercinis sektorius pradėjo paleisti palydovus, Remiantis „SpaceDaily“ .

Naujos technologijos kuriamos siekiant pagerinti kubų naudojimą, pvz., 2017 m. NASA parašiutų projektas, kuris galėtų nusileisti mažiems palydovams be stiprintuvų. Viešajame sektoriuje buvo paskelbta keletas aukšto lygio projektų, įskaitant NASA „būrius“ Žemę stebinčių kubų, palydovo priėmimas viešosios radijo stoties NPR, ir a Kanados studentų kubo varžybos .

2018 m. Viduryje buvo daugiau nei 2100 kubinių ir nanopalydovų, pagal nanosats.eu . Tarp labiausiai žinomų Žemėje skriejančių kubelių naudojimo būdų šiandien:

  • Žemės stebėjimo kompanija „Planet Labs“ orbitoje turi dešimtis kubiko dydžio „Dove“ palydovų, taip pat keletą „RapidEye“ kubų. Kubeliai naudojami visur - nuo reagavimo į nelaimes iki klimato stebėjimo.
  • Tarptautinėje kosminėje stotyje esantis „NanoRacks Cubesat Deployer“ paleidžia kubelius po to, kai jie buvo išgabenti į orbitą besilankančioje TKS transporto priemonėje.
  • NASA „Cubesat Launch“ iniciatyva numato paleidimo lizdus kubatams tradicinių raketų paleidimo metu.

Kai kurie kosmoso pramonės ekspertai nerimauja, kad bus išpopuliarintas kubas žemoje Žemės orbitoje sukurti daug šiukšlių , nes įmonės ir mokslininkai lenktyniauja, kad savo idėjas gautų į kosmosą, nesvarstydami ilgalaikių pasekmių. 2018 m. Kovo mėn. Federalinė ryšių komisija teigė, kad viena JAV bendrovė be leidimo paleido kelis mažus palydovus po to, kai FCC užblokavo paleidimą, sakydamas, kad palydovai buvo per maži, kad jutikliai galėtų sekti.

Judėjimas už Žemės orbitos ribų

Nuo 2018 m. Kubikai pradėjo veržtis už Žemės orbitos ribų. Štai keletas projektų, kurie yra vykdomi arba dar planuojami:

„Mars Cube One“ („MarCO“) - pirmieji kubikai, paliekantys Žemę - paleisti 2018 m. Gegužės 5 d. Kartu su NASA „InSight“ nusileidėju. Tikimasi, kad „InSight“ nusileis Marse 2018 m. Lapkričio 26 d .; jis šiuo metu yra pakeliui, o kubatai skrenda už jo, nes paleidimo metu jie nepriklausomai atsiskyrė nuo raketos ir veikia saulės energija .

Kubeliai yra pravardės „WALL-E“ ir „Eve“ po 2008 metų animacinio „Pixar“ filmo „WALL-E“, kuriame sekami robotų nuotykiai kosmose. Kai „InSight“ nusileis, kubikai bandys nusiųsti atgal į Žemę duomenis apie jos nusileidimą. Tai yra bandomasis skrydis ir informacija nebus kritinė, nes „Mars Reconnaissance Orbiter“ atliks tą patį darbą. Netrukus po to MarCO misija baigsis.

Pirmasis NASA kosminės paleidimo sistemos bandymas, pradėtas 2019 m., Pionieriaus raketos, kuri, kaip tikimasi, pirmą kartą nuo septintojo dešimtmečio iškels žmones iš žemos orbitos, pionierius. Į pradinį, nesukeltą paleidimą bus įtraukta iki 13 mikrosatelitų. Koncepcijos idėjos apima „Mėnulio žibintuvėlį“, kuris atspindi saulės šviesą, kad galėtų pažvelgti į nuolat šešėlyje esančius Mėnulio kraterius, ir „NEA Scout“, kuris saulės burėmis skris į beveik Žemės asteroidą 1991VG.

NASA svarsto misiją į ledinį Jupiterio mėnulį Europa 2020 ar 2030 m. 2014 m. NASA pranešė svarstanti galimybę į misiją įtraukti kubikus, kurie atliktų tokias funkcijas, kaip „žvalgymas būsimoms nusileidimo vietoms, gravitacijos laukai, magnetiniai laukai, atmosferos ir plunksnų mokslas bei radiacijos matavimai“. NASA patvirtino, kad kubai bus įtraukti į 2018 m. Gegužės mėn., Ir paprašė mokslo bendruomenės jų idėjų.

Europos kosmoso agentūra ir NASA anksčiau svarstė bendrą misiją tirti asteroidą 65803 Didymos ir bandyti perkelti jo mėnulį per smogtuvą. Misija buvo vadinama Asteroid Impact & Deflection Assessment (AIDA) misija. Europos dalyje jie svarstė galimybę įtraukti du kubus, kad būtų galima atlikti papildomus stebėjimus. Europiečiai nusprendė nefinansuoti savo misijos dalies 2016 m., Kad suteiktų daugiau pinigų „ExoMars rover“ misijai, tačiau NASA tęsia savo vystymąsi. Paleidimas buvo atidėtas iki 2020 m.

Papildomi resursai