CubeSat: mikrosatelity, ktoré zmenili všetko

Je to názov, ktorý sa stal takmer všeobecným pre celú generáciu satelitov a pre ich dizajnérov. architektúra CubeSat, za niečo viac ako desaťročie, sa etablovala jednoduchosťou používania, štandardmi a inováciami. Ale čo je CubeSat?

Úspech, ktorý sa dá spočítať v U…

Malý, ale silný

Skutočný príbeh CubeSat sa začína na konci 90. rokov S rozmachom mikroelektroniky a zároveň s nástupom PC v domácnostiach a na univerzitách niekoľko výskumníkov pracuje na malých satelitných platformách. Cieľ je viacero: realizovať ambiciózne projekty so študentmi a zároveň vyvinúť platformu, ktorá je lacná a spoľahlivá. Už vtedy existovalo niekoľko miniformátov ako TUBSAT či PICOSAT, ktoré mali sľubné výsledky.

Hra sa však bude hrať v Kalifornii, na univerzite CalPoly a Stanforde, kde sa Bob Twiggs pokúša definovať „minimálnu veľkosť pre praktický satelit na použitie“ s jednoduchým a štandardným systémom vyhadzovania. Pre svoj kubický formát 10 x 10 x 10 cm užitočného objemu by bol inšpirovaný dizajnom obalu malých plyšových hračiek Beanie Babies. S Jordi Puig-Suari vytvorili špecifikačný dokument pre akademickú obec. Nevedia to a tento termín sa objaví až o niečo neskôr, no zrodil sa CubeSat.

Navyše to v zárodku nezaujímalo NASA, ktorá nepovažovala jeho hodnotu pre vzdelanie za dostatočnú na to, aby mala nálepku (a dotácie) agentúry. V roku 2014 B. Twiggs vyhlásil „ Som rád, že nám agentúra nepomohla, inak by sme to asi nezvládli. “. O kritikov však nebola núdza, keď svoj nápad prezentovali v rokoch 1998 a 1999 na viacerých konzorciách a akademických stretnutiach. Priemyselník im dokonca vysvetľuje, že „ je to ten najhlúpejší nápad, aký som kedy videl, vašu hračku nikto nepoužije “. Ale medzi akademikmi sa táto myšlienka presadzuje. So špecifikáciami už začalo pracovať niekoľko skupín študentov. Prvé CubeSaty vzlietli 30. marca 2003: 6 Americké, kanadské, dánske a japonské satelity, všetky z výskumu a univerzít.

Štartujú na ruskom odpaľovacom zariadení. Keď sa išli pozrieť na obrov amerických nosných rakiet, B. Twiggs a J. Puig-Suari ich nedokázali presvedčiť, že ich systém dokáže nahradiť predradníky používané pri najľahších štartoch…

Malý formát, veľký štandard

CubeSat môže mať niekoľko veľkostí, ktoré sú opísané v jednotkách (U). Jednotka je najmenší formát s hmotnosťou 1.33 kg maximum a rozmer 10 x 10 x 10 cm (jedna zo strán má v skutočnosti 11,35 cm, mať liter, resp. 1 000 cm³ vnútorný objem). Mnoho CubeSatov lietalo vo formáte 1U, ale na satelite je často potrebné viac miesta. Nájdeme teda 2U verzie (dve “kocky” priložené), veľmi početné a veľmi úspešné 3U formáty (10 x 10 x 30 cm) a 6U satelity, ktoré sa v tlači zvyčajne označujú ako “škatuľky od topánok” vzhľadom na ich veľkosť. (10 x 20 x 30 cm). Existujú ešte väčšie, ale väčšie formáty sú menej používané a teda menej štandardné: 8U (20 x 20 x 20 cm), 12U (20 x 20 x 30 cm) a dokonca aj 24U, v ktorých sa východisková filozofia trochu stratila. .

Veľkou výhodou tohto štandardizovaného formátu sú samozrejme komponenty, ktoré s ním súvisia. Za viac ako 20 rokov tvorby študenti, startupy a dokonca aj dnes už dobre etablované firmy vyvinuli stovky dielov prispôsobených formátu CubeSat, takže dnes je možné kúpiť takmer všetko a dokonca aj online za „rozumné“ cena (vo všeobecnosti rátajte niekoľko stoviek tisíc eur podľa toho, čo plánujete objednať). Dnes sa považuje za základ, bez ohľadu na veľkosť vášho CubeSat, súprava malých solárnych panelov (s riadiacimi kartami a malou batériou), základná doska, procesorové karty a komunikačný modul s UHF alebo S-pásmovou anténou. .

Okrem toho je, samozrejme, možné nájsť na palube užitočné zaťaženie, ako sú kamery, vysúvateľné panely, vysúvateľné antény, trysky (studený plyn, ión, jód atď.), GPS prijímače, komponenty chránené pred žiarením, slnečné plachty atď. celý inventár v štýle Prévert, keďže s viac ako 1 300 CubeSatov poslaných na nízku obežnú dráhu, veľké množstvo nápadov sa zrealizovalo a dnes sú v predaji.

A neobmedzuje sa to len na samotný satelit. V súčasnosti existuje viac ako tucet riešení (a približne toľko spoločností) na vysunutie CubeSatov na obežnú dráhu, pričom všetky sú implementované pomocou rovnakého štandardu. Jeden vyhadzovač, na skupinu 8ejektor prispôsobený robotickému ramenu ISS, alebo dokonca autonómny satelit, ktorý vypustí CubeSat na žiadosť zákazníka… Pre každého je niečo.

Od medziplanetárneho CubeSat po študentský CubeSat

CubeSats dobyli svet za menej ako 20 rokov. Vo februári 2017 sa ich počas jediného orbitálneho letu indickej rakety PSLV katapultovalo viac ako sto. Vesmírne agentúry to milujú, či už na testovanie nových technológií na obežnej dráhe s nižšími nákladmi, na stimuláciu konkrétneho komerčného sektora alebo na miniaturizáciu existujúcich technológií. NASA, ktorá teraz výrazne podporuje formát CubeSat, má svoj výkonný grantový program ELaNa. Ale nie je jediná.

Napríklad vo Francúzsku CNES dotuje projekt JANUS, ktorého cieľom je pomôcť študentom, univerzitám združeným v „Univerzitných vesmírnych centrách“ a mladým francúzskym spoločnostiam zostavovať inovatívne CubeSaty. Inštitút Von Karmana, ktorý v roku 2012 spustil projekt „QB50“ s cieľom pomôcť európskym študentom vytvoriť približne päťdesiat CubeSatov na štúdium hornej atmosféry a opätovného vstupu do atmosféry, tiež vytvoril mnoho povolaní…

Dávajte si však pozor, aby ste nič neurobili. Vo výške ISS bude 1U CubeSat trvať v priemere asi 18 mesiacov, kým sa znovu dostane do atmosféry (niekedy až 3 rok). Nad 500 km nadmorskej výšky môžu tieto veľmi malé satelity, ktoré väčšinu času nemajú žiadny pohon, tvoriť trosky na dlhý čas, oveľa dlhšie ako štvrťstoročie, ako to žiada naše spoločnosti francúzsky „zákon o vesmírnych objektoch“. Dávajte si preto pozor, aby ste nevygenerovali viac odpadu, ako dokážeme sledovať alebo spravovať, inak budeme musieť rýchlo nájsť model na čistenie CubeSatov (a napodiv, tieto ešte neexistujú).

Vzhľadom na ich nízku cenu sú tieto satelity tiež známe tým, že sú niekedy vrtošivé, pričom niektoré zariadenia podliehajú mechanickým (pre tých s pohyblivými časťami) alebo elektronickým poruchám… Dosť na to, aby sme sa nabudúce naučili robiť lepšie!

Dnes, od armád, ktoré tam testujú svoje najnovšie senzory, až po agentúry, ktoré ich používajú na medziplanetárne misie (pamätáme si dve MarCO, ktoré prenášali signály InSight pri pristátí na Marse), ktoré prechádzajú okolo spoločností, ktoré ich nasadzujú po desiatkach na pozorovanie Zem (Planet alebo Spire napríklad), CubeSats sa stali veľmi bežnými modelmi.

Náklady dramaticky klesli a pokračujú v demokratizácii. Čo je pre pôvodný účel vývoja akademického vzdelávacieho nástroja veľká výhra!