CubeSat - CubeSat

Ncube-2 , un CubeSat noruego (cubo de 10 cm)

Un CubeSat ( nave espacial de clase U ) es un tipo de satélite miniaturizado para la investigación espacial que se compone de múltiples módulos cúbicos de 10 cm × 10 cm × 10 cm de tamaño. Los CubeSats tienen una masa de no más de 1,33 kilogramos (2,9 lb) por unidad y, a menudo, utilizan componentes comerciales disponibles en el mercado (COTS) para su electrónica y estructura. Los CubeSats son puestos en órbita por los desplegadores en la Estación Espacial Internacional o lanzados como cargas útiles secundarias en un vehículo de lanzamiento . A agosto de 2021, se han lanzado más de 1600 CubeSats y más de 90 han sido destruidos por fallas de lanzamiento.

En 1999, la Universidad Politécnica Estatal de California (Cal Poly) y la Universidad de Stanford desarrollaron las especificaciones de CubeSat para promover y desarrollar las habilidades necesarias para el diseño, fabricación y prueba de pequeños satélites destinados a la órbita terrestre baja (LEO) que realizan una serie de funciones científicas funciones de investigación y exploración de nuevas tecnologías espaciales. La academia representó la mayoría de los lanzamientos de CubeSat hasta 2013, cuando más de la mitad de los lanzamientos fueron para fines no académicos, y en 2014 la mayoría de los CubeSats recientemente implementados fueron para proyectos comerciales o de aficionados.

CubeSats lanzados y planificados anualmente a partir de agosto de 2021
Recuento total de CubeSats lanzados a partir de agosto de 2021

Los usos suelen implicar experimentos que pueden miniaturizarse o servir para fines como la observación de la Tierra o la radioafición . Los CubeSats se emplean para demostrar tecnologías de naves espaciales destinadas a satélites pequeños o que presentan una viabilidad cuestionable y es poco probable que justifiquen el costo de un satélite más grande. Los experimentos científicos con una teoría subyacente no probada también pueden encontrarse a bordo de CubeSats porque su bajo costo puede justificar mayores riesgos. Se han volado cargas útiles de investigación biológica en varias misiones, y se han planeado más. Varias misiones a la Luna y Marte planean utilizar CubeSats. En mayo de 2018, los dos MarCO CubeSats se convirtieron en los primeros CubeSats en abandonar la órbita terrestre, en su camino a Marte junto con la exitosa misión InSight .

Algunos CubeSats se han convertido en el primer satélite de un país , lanzado por universidades, empresas estatales o privadas. La base de datos de Nanosatélites y CubeSat con capacidad de búsqueda enumera más de 3200 CubeSats que se han lanzado y se planea lanzar desde 1998.

Historia

Estructura CubeSat 1U

Los profesores Jordi Puig-Suari de la Universidad Estatal Politécnica de California y Bob Twiggs de la Universidad de Stanford propusieron el diseño de referencia CubeSat en 1999 con el objetivo de permitir a los estudiantes graduados diseñar, construir, probar y operar en el espacio una nave espacial con capacidades similares a la primera. nave espacial, Sputnik . El CubeSat, como se propuso inicialmente, no se propuso convertirse en un estándar; más bien, se convirtió en un estándar a lo largo del tiempo mediante un proceso de aparición . Los primeros CubeSats se lanzaron en junio de 2003 en un Eurockot ruso , y aproximadamente 75 CubeSats habían entrado en órbita en 2012.

La necesidad de un satélite de factor tan pequeño se hizo evidente en 1998 como resultado del trabajo realizado en el Laboratorio de Desarrollo de Sistemas Espaciales de la Universidad de Stanford. En SSDL, los estudiantes habían estado trabajando en el microsatélite OPAL (Lanzador automático de picosatélites en órbita) desde 1995. La misión de OPAL de desplegar " picosatélites " de la nave secundaria había resultado en el desarrollo de un sistema de lanzamiento que era "desesperadamente complicado" y que solo se podía hacer trabajar "la mayor parte del tiempo". Con el aumento de las demoras del proyecto, Twiggs buscó financiamiento de DARPA que resultó en el rediseño del mecanismo de lanzamiento en un concepto simple de placa de empuje con los satélites mantenidos en su lugar por una puerta con resorte.

Deseando acortar el ciclo de desarrollo experimentado en OPAL e inspirado por los picosatélites que portaba OPAL, Twiggs se propuso encontrar "cuánto podría reducir el tamaño y aún tener un satélite práctico". Los picosatélites en OPAL eran de 10,1 cm × 7,6 cm × 2,5 cm (4 pulgadas × 3 pulgadas × 1 pulgadas), un tamaño que no era propicio para cubrir todos los lados de la nave espacial con células solares. Inspirado en una caja de plástico cúbica de 4 pulgadas (10 cm) utilizada para exhibir Beanie Babies en las tiendas, Twiggs se decidió por primera vez en el cubo más grande de diez centímetros como guía para el nuevo concepto CubeSat (aún por nombrar). Se desarrolló un modelo de lanzador para el nuevo satélite utilizando el mismo concepto de placa de empuje que se había utilizado en el lanzador OPAL modificado. Twiggs presentó la idea a Puig-Suari en el verano de 1999 y luego en la conferencia del Programa de Aplicaciones Espaciales, Tecnología y Ciencia Japón-Estados Unidos (JUSTSAP) en noviembre de 1999.

El término "CubeSat" se acuñó para denotar nanosatélites que se adhieren a los estándares descritos en la especificación de diseño de CubeSat. Cal Poly publicó el estándar en un esfuerzo liderado por el profesor de ingeniería aeroespacial Jordi Puig-Suari. Bob Twiggs , del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Stanford, y actualmente miembro de la facultad de ciencias espaciales de la Universidad Estatal de Morehead en Kentucky, ha contribuido a la comunidad CubeSat. Sus esfuerzos se han centrado en CubeSats de instituciones educativas. La especificación no se aplica a otros nanosatélites en forma de cubo, como el nanosatélite "MEPSI" de la NASA, que es un poco más grande que un CubeSat. GeneSat-1 fue el primer experimento de vuelo espacial biológico autónomo y totalmente automatizado de la NASA en un satélite de su tamaño. También fue el primer CubeSat lanzado en Estados Unidos. Este trabajo, dirigido por John Hines en NASA Ames Research, se convirtió en el catalizador de todo el programa CubeSat de la NASA.

Diseño

La especificación CubeSat cumple varios objetivos de alto nivel. La razón principal para miniaturizar los satélites es reducir el costo de despliegue: a menudo son adecuados para el lanzamiento en múltiples, utilizando el exceso de capacidad de los vehículos de lanzamiento más grandes. El diseño de CubeSat minimiza específicamente el riesgo para el resto del vehículo de lanzamiento y las cargas útiles. La encapsulación de la interfaz de carga útil del lanzador elimina la cantidad de trabajo que antes se requería para acoplar un satélite a cuestas con su lanzador. La unificación entre cargas útiles y lanzadores permite intercambios rápidos de cargas útiles y la utilización de oportunidades de lanzamiento con poca antelación.

Los CubeSats estándar se componen de unidades de 10 × 10 × 11,35 cm diseñadas para proporcionar 10 × 10 × 10 cm o 1 litro de volumen útil sin pesar más de 1,33 kg (2,9 lb) por unidad. El tamaño estándar más pequeño es 1U, mientras que 3U + se compone de tres unidades apiladas a lo largo con un cilindro adicional de 6,4 cm de diámetro centrado en el eje largo y que se extiende 3,6 cm más allá de una cara. La Corporación Aeroespacial ha construido y lanzado dos CubeSats de forma más pequeña de 0.5U para medición de radiación y demostración tecnológica.

Científico sosteniendo un chasis CubeSat

Dado que casi todos los CubeSats miden 10 × 10 cm (independientemente de la longitud), todos pueden lanzarse y desplegarse utilizando un sistema de despliegue común llamado Poly-Pico Satellite Orbital Deployer (P-POD), desarrollado y construido por Cal Poly.

Las especificaciones de diseño de CubeSat no especifican ni exigen ningún factor de forma de la electrónica ni protocolos de comunicación, pero el hardware COTS ha utilizado constantemente ciertas características que muchos tratan como estándares en la electrónica de CubeSat. La mayoría de los COTS y la electrónica de diseño personalizado se ajustan a la forma de PC / 104 , que no fue diseñada para CubeSats pero presenta un perfil de 90 × 96 mm que permite ocupar la mayor parte del volumen de la nave espacial. Técnicamente, la forma PCI-104 es la variante de PC / 104 utilizada y el pinout real utilizado no refleja el pinout especificado en el estándar PCI-104. Los conectores apilables en las placas permiten un ensamblaje sencillo y una interfaz eléctrica y la mayoría de los fabricantes de hardware electrónico CubeSat mantienen la misma disposición de señal, pero algunos productos no lo hacen, por lo que se debe tener cuidado para garantizar arreglos de señal y energía consistentes para evitar daños.

Se debe tener cuidado en la selección de la electrónica para garantizar que los dispositivos puedan tolerar la radiación presente. Para órbitas terrestres muy bajas (LEO) en las que la reentrada atmosférica se produciría en solo días o semanas, la radiación se puede ignorar en gran medida y se pueden utilizar dispositivos electrónicos estándar de grado de consumo. Los dispositivos electrónicos de consumo pueden sobrevivir a la radiación LEO durante ese tiempo, ya que la posibilidad de que se produzca una alteración por un solo evento (SEU) es muy baja. Las naves espaciales en una órbita terrestre baja sostenida que dura meses o años están en riesgo y solo vuelan hardware diseñado y probado en entornos irradiados. Las misiones más allá de la órbita terrestre baja o que permanecerían en la órbita terrestre baja durante muchos años deben utilizar dispositivos reforzados contra la radiación . Se hacen más consideraciones para la operación en alto vacío debido a los efectos de la sublimación , la desgasificación y los bigotes de metal , que pueden resultar en el fracaso de la misión.

Se utilizan diferentes clasificaciones para categorizar estos satélites en miniatura en función de la masa. 1U CubeSats pertenecen al género de los picosatélites.

  1. Minisatélite (100 a 500 kg)
  2. Microsatélite (10 a 100 kg)
  3. Nanosatélite (1 a 10 kg)
  4. Picosatélite (0,1 a 1 kg)
  5. Femtosatélite (0,01-0,1 kg)

En los últimos años se han desarrollado plataformas CubeSat más grandes, más comúnmente 6U (10 × 20 × 30 cm o 12 × 24 × 36 cm) y 12U (20x20x30 cm o 24x24x36 cm), para ampliar las capacidades de CubeSats más allá de las aplicaciones de validación académica y tecnológica. y en objetivos científicos y de defensa nacional más complejos.

En 2014 se lanzaron dos CubeSats 6U Perseus-M para vigilancia marítima, el más grande hasta el momento. El lanzamiento en 2018 del módulo de aterrizaje InSight a Marte incluyó dos CubeSats de 6U llamados Mars Cube One (MarCO).

La mayoría de los CubeSats llevan uno o dos instrumentos científicos como carga útil principal de la misión .

Estructura

El número de unidades unidas clasifica el tamaño de los CubeSat y, de acuerdo con la Especificación de diseño de CubeSat, son escalables a lo largo de un solo eje para adaptarse a las formas de 0.5U, 1U, 1.5U, 2U o 3U. Todos los tamaños estándar de CubeSat se han construido y lanzado, y representan los factores de forma de casi todos los CubeSat lanzados a partir de 2015. Los materiales utilizados en la estructura deben presentar el mismo coeficiente de expansión térmica que el desplegador para evitar atascos. Específicamente, los materiales permitidos son cuatro aleaciones de aluminio: 7075 , 6061 , 5005 y 5052 . El aluminio utilizado en la estructura que entra en contacto con el P-POD debe anodizarse para evitar la soldadura en frío , y se pueden utilizar otros materiales para la estructura si se obtiene una exención. Más allá de la soldadura en frío, se pone más consideración en la selección del material, ya que no todos los materiales se pueden usar en vacío . Las estructuras a menudo cuentan con amortiguadores blandos en cada extremo, generalmente hechos de goma, para disminuir los efectos de impactar a otros CubeSats en el P-POD.

Los salientes más allá de las dimensiones máximas están permitidos por la especificación estándar, hasta un máximo de 6,5 mm más allá de cada lado. Las protuberancias no pueden interferir con los rieles de despliegue y suelen estar ocupadas por antenas y paneles solares. En la revisión 13 de la especificación de diseño de CubeSat, se definió un volumen adicional disponible para su uso en proyectos de 3U. El volumen adicional es posible gracias al espacio que normalmente se desperdicia en el mecanismo de resorte del P-POD Mk III. Los CubeSat de 3U que utilizan el espacio se denominan 3U + y pueden colocar componentes en un volumen cilíndrico centrado en un extremo del CubeSat. El espacio cilíndrico tiene un diámetro máximo de 6,4 cm y una altura no superior a 3,6 cm, sin permitir ningún aumento de masa más allá del máximo de 4 kg de las 3U. Los sistemas de propulsión y las antenas son los componentes más comunes que pueden requerir el volumen adicional, aunque la carga útil a veces se extiende a este volumen. Las desviaciones de los requisitos de dimensión y masa se pueden descartar después de la solicitud y negociación con el proveedor de servicios de lanzamiento .

Las estructuras de CubeSat no tienen las mismas preocupaciones de resistencia que los satélites más grandes, ya que tienen el beneficio adicional de que el desplegador las respalda estructuralmente durante el lanzamiento. Aún así, algunos CubeSats se someterán a análisis de vibración o análisis estructural para garantizar que los componentes no compatibles con el P-POD permanezcan estructuralmente sólidos durante todo el lanzamiento. A pesar de que rara vez se someten al análisis que hacen los satélites más grandes, los CubeSats rara vez fallan debido a problemas mecánicos.

Informática

Al igual que los satélites más grandes, los CubeSats a menudo cuentan con varias computadoras que manejan diferentes tareas en paralelo, incluido el control de actitud (orientación), la administración de energía, la operación de carga útil y las tareas de control principal. Los sistemas de control de actitud COTS generalmente incluyen su propia computadora, al igual que los sistemas de administración de energía. Las cargas útiles deben poder interactuar con la computadora principal para que sean útiles, lo que a veces requiere el uso de otra computadora pequeña. Esto puede deberse a limitaciones en la capacidad de la computadora principal para controlar la carga útil con protocolos de comunicación limitados, para evitar la sobrecarga de la computadora principal con el manejo de datos sin procesar o para garantizar que el funcionamiento de la carga útil continúe ininterrumpido por otras necesidades informáticas de la nave espacial, como la comunicación. Aún así, la computadora principal puede usarse para tareas relacionadas con la carga útil, que pueden incluir procesamiento de imágenes , análisis de datos y compresión de datos . Las tareas que normalmente maneja la computadora principal incluyen la delegación de tareas a las otras computadoras, control de actitud (orientación), cálculos para maniobras orbitales , programación y activación de componentes de control térmico activo. Las computadoras CubeSat son altamente susceptibles a la radiación y los constructores tomarán medidas especiales para garantizar un funcionamiento adecuado en la alta radiación del espacio, como el uso de ECC RAM . Algunos satélites pueden incorporar redundancia mediante la implementación de múltiples computadoras primarias, esto podría hacerse en misiones valiosas para disminuir el riesgo de falla de la misión. Los teléfonos inteligentes de consumo se han utilizado para la informática en algunos CubeSats, como los PhoneSats de la NASA .

Control de actitud

Concepto de exploración de asteroides cercanos a la Tierra : una vela solar controlable CubeSat

El control de actitud (orientación) para CubeSats se basa en la tecnología de miniaturización sin una degradación significativa del rendimiento. La caída ocurre normalmente tan pronto como se despliega un CubeSat, debido a fuerzas de despliegue asimétricas y choques con otros CubeSat. Algunos CubeSats operan normalmente mientras giran, pero aquellos que requieren apuntar en una dirección determinada o no pueden operar de manera segura mientras giran, deben desactivarse. Los sistemas que realizan la determinación y el control de la actitud incluyen ruedas de reacción , pares magnéticos , propulsores, rastreadores de estrellas , sensores solares , sensores terrestres, sensores de velocidad angular y receptores y antenas GPS . Las combinaciones de estos sistemas se suelen considerar para aprovechar las ventajas de cada método y mitigar sus deficiencias. Las ruedas de reacción se utilizan comúnmente por su capacidad para impartir momentos relativamente grandes para cualquier entrada de energía dada, pero la utilidad de la rueda de reacción es limitada debido a la saturación, el punto en el que una rueda no puede girar más rápido. Ejemplos de ruedas de reacción CubeSat incluyen el Maryland Aerospace MAI-101 y el Sinclair Interplanetary RW-0.03-4. Las ruedas de reacción pueden desaturarse con el uso de propulsores o magnetorquers. Los propulsores pueden proporcionar grandes momentos al impartir un par en la nave espacial, pero las ineficiencias en los sistemas de propulsión pequeños hacen que los propulsores se queden sin combustible rápidamente. Los magnetorquers que se encuentran comúnmente en casi todos los CubeSats hacen pasar electricidad a través de un solenoide para aprovechar el campo magnético de la Tierra y producir un momento de giro . Los módulos de control de actitud y los paneles solares suelen incorporar pares magnéticos. Para los CubeSats que solo necesitan desmontar, no es necesario ningún método de determinación de actitud más allá de un sensor de velocidad angular o un giroscopio electrónico .

Apuntar en una dirección específica es necesario para la observación de la Tierra, las maniobras orbitales, la maximización de la energía solar y algunos instrumentos científicos. La precisión del apuntado direccional se puede lograr detectando la Tierra y su horizonte, el Sol o estrellas específicas. El sensor solar SS-411 de Sinclair Interplanetary y el rastreador de estrellas ST-16 tienen aplicaciones para CubeSats y tienen herencia de vuelo. El autobús Colony I de Pumpkin utiliza un ala aerodinámica para la estabilización pasiva de la actitud. La determinación de la ubicación de un CubeSat se puede realizar mediante el uso de GPS a bordo, que es relativamente caro para un CubeSat, o mediante la transmisión de datos de seguimiento de radar a la nave desde sistemas de seguimiento basados ​​en la Tierra.

Propulsión

La propulsión CubeSat ha avanzado rápidamente en las siguientes tecnologías: gas frío , propulsión química , propulsión eléctrica y velas solares . El mayor desafío con la propulsión CubeSat es prevenir el riesgo para el vehículo de lanzamiento y su carga útil principal, al mismo tiempo que proporciona una capacidad significativa. Los componentes y métodos que se utilizan comúnmente en satélites más grandes están prohibidos o limitados, y la Especificación de diseño de CubeSat (CDS) requiere una exención para presurización por encima de 1,2 atmósferas estándar , más de 100 Wh de energía química almacenada y materiales peligrosos. Esas restricciones plantean grandes desafíos para los sistemas de propulsión CubeSat, ya que los sistemas de propulsión espacial típicos utilizan combinaciones de altas presiones, altas densidades de energía y materiales peligrosos. Más allá de las restricciones establecidas por los proveedores de servicios de lanzamiento , varios desafíos técnicos reducen aún más la utilidad de la propulsión CubeSat. El empuje con cardán no se puede utilizar en motores pequeños debido a la complejidad de los mecanismos de estabilización; en cambio, la vectorización del empuje debe lograrse empujando asimétricamente en sistemas de propulsión de múltiples boquillas o cambiando el centro de masa en relación con la geometría del CubeSat con componentes activados. Es posible que los motores pequeños tampoco tengan espacio para métodos de aceleración que permitan un empuje más pequeño que el total, lo cual es importante para maniobras de precisión como el encuentro . Los CubeSats que requieren una vida útil más larga también se benefician de los sistemas de propulsión, cuando se utilizan para mantener un sistema de propulsión en órbita puede ralentizar la descomposición orbital .

Propulsores de gas frío

Un propulsor de gas frío normalmente almacena gas inerte , como nitrógeno , en un tanque presurizado y libera el gas a través de una boquilla para producir empuje. El funcionamiento se realiza mediante una sola válvula en la mayoría de los sistemas, lo que hace que el gas frío sea la tecnología de propulsión útil más simple. Los sistemas de propulsión de gas frío pueden ser muy seguros ya que los gases utilizados no tienen que ser volátiles o corrosivos , aunque algunos sistemas optan por incluir gases peligrosos como el dióxido de azufre . Esta capacidad de usar gases inertes es muy ventajosa para los CubeSats, ya que generalmente están restringidos de materiales peligrosos. Desafortunadamente, solo se puede lograr un bajo rendimiento con ellos, evitando maniobras de alto impulso incluso en CubeSats de baja masa. Debido a este bajo rendimiento, su uso en CubeSats para la propulsión principal es limitado y los diseñadores eligen sistemas de mayor eficiencia con solo pequeños aumentos en la complejidad. Los sistemas de gas frío se utilizan con mayor frecuencia en el control de actitud CubeSat.

Propulsión química

Los sistemas de propulsión química utilizan una reacción química para producir un gas a alta presión y alta temperatura que acelera por una boquilla . El propulsor químico puede ser líquido, sólido o un híbrido de ambos. Los propulsores líquidos pueden ser un monopropulsor que pasa a través de un catalizador o un bipropulsante que quema un oxidante y un combustible . Los beneficios de los monopropulsores son relativamente baja complejidad / salida de alto empuje, bajos requisitos de energía y alta confiabilidad. Los motores monopropulsores tienden a tener un alto empuje sin dejar de ser comparativamente simples, lo que también proporciona una alta confiabilidad. Estos motores son prácticos para CubeSats debido a sus bajos requerimientos de potencia y porque su simplicidad les permite ser muy pequeños. Se han desarrollado pequeños motores alimentados con hidracina , pero pueden requerir una exención para volar debido a las restricciones sobre productos químicos peligrosos establecidas en la Especificación de diseño de CubeSat. Se están desarrollando propulsores químicos más seguros que no requerirían exenciones químicas peligrosas, como el AF-M315 ( nitrato de hidroxilamonio ) para el que se están diseñando o se han diseñado motores. Un "propulsor de electrólisis de agua" es técnicamente un sistema de propulsión química, ya que quema hidrógeno y oxígeno que genera mediante la electrólisis del agua en órbita .

Propulsión eléctrica

El propulsor de iones BIT-3 de Busek propuesto para la misión Lunar IceCube de la NASA

La propulsión eléctrica CubeSat normalmente utiliza energía eléctrica para acelerar el propulsor a alta velocidad, lo que da como resultado un alto impulso específico . Muchas de estas tecnologías pueden hacerse lo suficientemente pequeñas para su uso en nanosatélites, y se están desarrollando varios métodos. Tipos de propulsión eléctrica que se está diseñada para su uso en CubeSats incluyen propulsores de efecto Hall , propulsores de iones , propulsores de plasma pulsado , propulsores de electrospray , y resistojets . Varias misiones notables de CubeSat planean utilizar propulsión eléctrica, como el Lunar IceCube de la NASA . La alta eficiencia asociada con la propulsión eléctrica podría permitir que los CubeSats se propulsaran a Marte. Los sistemas de propulsión eléctrica tienen una desventaja en el uso de energía, lo que requiere que el CubeSat tenga celdas solares más grandes, una distribución de energía más complicada y, a menudo, baterías más grandes. Además, muchos métodos de propulsión eléctrica aún pueden requerir tanques presurizados para almacenar propelente, lo cual está restringido por la Especificación de Diseño CubeSat.

El ESTCube-1 utilizó una vela de viento solar eléctrica , que se basa en un campo electromagnético para actuar como una vela en lugar de un material sólido. Esta tecnología utilizó un campo eléctrico para desviar protones del viento solar para producir empuje. Es similar a una atadura electrodinámica en el sentido de que la nave solo necesita suministrar electricidad para funcionar.

Vela solar

Las velas solares  (también llamadas velas ligeras o velas de fotones) son una forma de propulsión de naves espaciales que utiliza la  presión de radiación  (también llamada presión solar) de las estrellas para empujar grandes espejos ultradelgados a altas velocidades, sin necesidad de propulsor. La fuerza de una vela solar escala con el área de la vela, esto hace que las velas sean muy adecuadas para su uso en CubeSats, ya que su pequeña masa da como resultado una mayor aceleración para un área determinada de la vela solar. Sin embargo, las velas solares aún deben ser bastante grandes en comparación con el satélite, lo que significa que deben desplegarse velas solares útiles, lo que agrega complejidad mecánica y una posible fuente de falla. Este método de propulsión es el único que no está plagado de restricciones establecidas por la Especificación de Diseño CubeSat, ya que no requiere altas presiones, materiales peligrosos o energía química significativa. Pocos CubeSats han empleado una vela solar como su principal propulsión y estabilidad en el espacio profundo, incluido el 3U NanoSail-D2 lanzado en 2010 y el LightSail-1 en mayo de 2015.

CubeSail está probando actualmente en órbita una cinta de vela solar de 260 metros (850 pies) de largo, 20 m 2 (220 pies cuadrados) extendida entre dos CubeSats, que informará el diseño de un concepto mucho más grande llamado UltraSail heliogyro. LightSail-2 se implementó con éxito en un cohete Falcon Heavy en 2019, mientras que al menos un CubeSat que planea lanzar en el primer vuelo del Space Launch System ( Artemis 1 ) en 2021 está configurado para usar una vela solar: el Asteroide Cercano a la Tierra. Explorador (NEA Scout).

Poder

Los paneles solares Winglet aumentan la superficie para la generación de energía

Los CubeSats utilizan células solares para convertir la luz solar en electricidad que luego se almacena en baterías recargables de iones de litio que proporcionan energía durante el eclipse y durante las horas pico de carga. Estos satélites tienen un área de superficie limitada en sus paredes externas para el ensamblaje de células solares y deben compartirse de manera efectiva con otras partes, como antenas, sensores ópticos, lentes de cámaras, sistemas de propulsión y puertos de acceso. Las baterías de iones de litio presentan una alta relación de energía a masa, lo que las hace muy adecuadas para su uso en naves espaciales de masa restringida. La carga y descarga de la batería se realiza normalmente mediante un sistema de energía eléctrica (EPS) dedicado. Las baterías a veces cuentan con calentadores para evitar que la batería alcance temperaturas peligrosamente bajas que podrían causar fallas en la batería y en la misión.

La velocidad a la que se descargan las baterías depende del número de ciclos para los que se cargan y descargan, así como de la profundidad de cada descarga: cuanto mayor es la profundidad promedio de descarga, más rápido se degrada una batería. Para las misiones LEO, se puede esperar que el número de ciclos de descarga sea del orden de varios cientos.

Si sucede que la nave espacial se lanza a una órbita sincrónica con el sol, la cantidad de tiempo de eclipse disminuirá, lo que permitirá menos interrupciones de la irradiación solar continua para las células fotovoltaicas y, por lo tanto, reducirá los requisitos de capacidad de la batería. Sin embargo, en órbitas LEO sincronizadas con el sol, la nave espacial no siempre experimentará la luz solar, por lo que, dependiendo de la época del año, es posible que la nave espacial necesite ganar altitud para volver a estar en la línea de visión del sol. Debido a las limitaciones de tamaño y peso, los CubeSats comunes que vuelan en LEO con paneles solares montados en el cuerpo han generado menos de 10 W.Las misiones con mayores requisitos de energía pueden hacer uso del control de actitud para garantizar que los paneles solares permanezcan en su orientación más efectiva hacia el Sol. , y se pueden satisfacer más necesidades de energía mediante la adición y orientación de paneles solares desplegados. Las innovaciones recientes incluyen matrices solares adicionales con resorte que se despliegan tan pronto como se lanza el satélite, así como matrices que cuentan con mecanismos de cuchilla térmica que desplegarían los paneles cuando se les ordene. Es posible que los CubeSats no se enciendan entre el lanzamiento y el despliegue, y deben tener un pin de extracción antes del vuelo que corta toda la energía para evitar el funcionamiento durante la carga en el P-POD. Además, se activa un interruptor de despliegue mientras la nave se carga en un P-POD, cortando la energía a la nave espacial y se desactiva después de salir del P-POD.

Telecomunicaciones

Antena reflectora de malla de alta ganancia desplegable que funciona en banda Ka para el radar en un Cubesat ( RaInCube ).

El bajo costo de CubeSats ha permitido un acceso sin precedentes al espacio para instituciones y organizaciones más pequeñas pero, para la mayoría de las formas de CubeSat, el alcance y la potencia disponible se limitan a aproximadamente 2W para sus antenas de comunicaciones.

Debido a las volteretas y el bajo rango de potencia, las radiocomunicaciones son un desafío. Muchos CubeSats utilizan una antena monopolar o dipolo omnidireccional construida con cinta métrica comercial. Para necesidades más exigentes, algunas empresas ofrecen antenas de alta ganancia para CubeSats, pero su implementación y sistemas de apuntamiento son significativamente más complejos. Por ejemplo, MIT y JPL están desarrollando una antena parabólica inflable con un alcance útil a la Luna, pero parece ser poco eficiente. JPL ha desarrollado con éxito antenas de alta ganancia de banda X y banda Ka para misiones MarCO y Radar en un CubeSat ( RaInCube ).

Antenas

Tradicionalmente, los Cubesats de órbita terrestre baja utilizan antenas para fines de comunicación en UHF y banda S. Para aventurarse más lejos en el sistema solar, se requieren antenas más grandes compatibles con Deep Space Network (banda X y banda Ka). Los ingenieros de JPL desarrollaron varias antenas desplegables de alta ganancia compatibles con CubeSats de clase 6U para MarCO y Near-Earth Asteroid Scout . Los ingenieros de JPL también han desarrollado una antena reflectora de malla de 0,5 m que funciona en la banda Ka y es compatible con el DSN que se pliega en un volumen de almacenamiento de 1,5U. Para MarCO , los ingenieros de antenas de JPL diseñaron un Reflectarray de panel plegado (FPR) para que quepa en un bus Cubesat de 6U y sea compatible con las telecomunicaciones de banda X Marte a Tierra a 8 kbit / sa 1 UA.

Gestión térmica

Los diferentes componentes de CubeSat poseen diferentes rangos de temperatura aceptables, más allá de los cuales pueden volverse temporalmente o permanentemente inoperables. Los satélites en órbita se calientan mediante el calor radiativo emitido directamente por el Sol y reflejado en la Tierra, así como por el calor generado por los componentes de la nave. Los CubeSats también deben enfriarse irradiando calor hacia el espacio o hacia la superficie terrestre más fría, si es más fría que la nave espacial. Todas estas fuentes y sumideros de calor radiativo son bastante constantes y muy predecibles, siempre que se conozcan la órbita y la hora del eclipse del CubeSat.

Los componentes utilizados para garantizar que se cumplan los requisitos de temperatura en CubeSats incluyen aislamiento multicapa y calentadores para la batería. Otras técnicas de control térmico de naves espaciales en satélites pequeños incluyen la colocación de componentes específicos en función de la salida térmica esperada de esos componentes y, en raras ocasiones, dispositivos térmicos desplegados como persianas . El análisis y la simulación del modelo térmico de la nave espacial es un factor determinante importante en la aplicación de componentes y técnicas de gestión térmica. Los CubeSats con problemas térmicos especiales, a menudo asociados con ciertos mecanismos de despliegue y cargas útiles, pueden probarse en una cámara de vacío térmico antes del lanzamiento. Dichas pruebas brindan un mayor grado de seguridad que el que pueden recibir los satélites de tamaño completo, ya que los CubeSats son lo suficientemente pequeños como para caber dentro de una cámara de vacío térmico en su totalidad. Los sensores de temperatura generalmente se colocan en diferentes componentes de CubeSat para que se puedan tomar medidas para evitar rangos de temperatura peligrosos, como reorientar la nave para evitar o introducir radiación térmica directa en una parte específica, lo que permite que se enfríe o caliente.

Costos

CubeSat constituye un medio rentable e independiente de poner una carga útil en órbita. Después de las demoras de los lanzadores de bajo costo como Interorbital Systems , los precios de lanzamiento han sido de alrededor de $ 100,000 por unidad, pero los operadores más nuevos ofrecen precios más bajos. Un precio típico para lanzar un cubesat de 1U con un contrato de servicio completo (que incluye integración de extremo a extremo, licencias, transporte, etc.) fue de aproximadamente $ 60,000 en 2021.

Algunos CubeSat tienen componentes o instrumentos complicados, como LightSail-1 , que eleva su costo de construcción a millones, pero construir un CubeSat básico de 1U puede costar alrededor de $ 50,000, por lo que los CubeSats son una opción viable para algunas escuelas y universidades; así como pequeñas empresas para desarrollar CubeSats con fines comerciales.

Misiones pasadas notables

NanoRacks CubeSats se lanzará desde NanoRacks CubeSat Deployer en la ISS el 25 de febrero de 2014.

Las listas de búsqueda de bases de datos de nanosatélites casi 2.000 CubeSats que han sido lanzados desde el año 1998. Uno de los lanzamientos más tempranos CubeSat fue el 30 de junio de 2003 Plesetsk, Rusia, con Eurockot Launch Services 's Misión Orbital Múltiple . Los CubeSats se colocaron en una órbita sincrónica con el Sol e incluyeron el AAU CubeSat y DTUSat daneses, los japoneses XI-IV y CUTE-1, los canadienses Can X-1 y los estadounidenses Quakesat .

El 13 de febrero de 2012, tres dispositivos de despliegue de PPOD que contenían siete CubeSats se pusieron en órbita junto con el satélite Lares a bordo de un cohete Vega lanzado desde la Guayana Francesa. Los CubeSats lanzados fueron e-st @ r Space (Politecnico di Torino, Italia), Goliat (Universidad de Bucarest, Rumania), MaSat-1 (Universidad de Tecnología y Economía de Budapest, Hungría), PW-Sat (Universidad Tecnológica de Varsovia, Polonia), Robusta (Universidad de Montpellier 2, Francia), UniCubeSat-GG (Universidad de Roma La Sapienza, Italia) y XaTcobeo (Universidad de Vigo e INTA, España). Los CubeSats se lanzaron en el marco de la oportunidad "Vega Maiden Flight" de la Agencia Espacial Europea.

El 13 de septiembre de 2012, se lanzaron once CubeSats desde ocho P-POD, como parte de la carga útil secundaria "OutSat" a bordo de un cohete United Launch Alliance Atlas V. Esta fue la mayor cantidad de CubeSats (y el mayor volumen de 24U) colocados con éxito en órbita en un solo lanzamiento, esto fue posible gracias al nuevo sistema NPS CubeSat Launcher ( NPSCuL ) desarrollado en la Escuela de Postgrado Naval (NPS). Los siguientes CubeSats se colocaron en órbita: SMDC-ONE 2.2 (Baker), SMDC-ONE 2.1 (Able), AeroCube 4.0 (x3), Aeneas, CSSWE , CP5, CXBN, CINEMA y Re (STARE).

Cinco CubeSats ( Raiko , Niwaka , We-Wish , TechEdSat , F-1 ) se pusieron en órbita desde la Estación Espacial Internacional el 4 de octubre de 2012, como demostración tecnológica del despliegue de pequeños satélites de la ISS. Fueron lanzados y entregados a la ISS como cargamento del Kounotori 3 , y un astronauta de la ISS preparó el mecanismo de despliegue adjunto al brazo robótico del Módulo Experimental Japonés .

Se desplegaron cuatro CubeSats desde el Cygnus Mass Simulator , que se lanzó el 21 de abril de 2013 en el vuelo inaugural del cohete Antares de Orbital Sciences . Tres de ellos son PhoneSats de 1U construidos por el Centro de Investigación Ames de la NASA para demostrar el uso de teléfonos inteligentes como aviónica en CubeSats. El cuarto era un satélite de 3U, llamado Dove-1, construido por Planet Labs .

El 26 de abril de 2013 se lanzó NEE-01 Pegaso y fue el primer cubesat capaz de transmitir video en vivo desde la órbita, también el primer cubesat de 1U en alcanzar más de 100 Watts de potencia como capacidad instalada, más tarde en noviembre del mismo año NEE-02 Krysaor También transmitió video en vivo desde la órbita, ambos cubesats fueron construidos por la Agencia Espacial Ecuatoriana

Un total de treinta y tres CubeSats se desplegaron desde la ISS el 11 de febrero de 2014. De esos treinta y tres, veintiocho eran parte de la constelación Flock-1 de CubeSats de imágenes de la Tierra. De los otros cinco, dos son de otras empresas con sede en Estados Unidos, dos de Lituania y uno de Perú.

El LightSail-1 es un prototipo de 3U CubeSat propulsado por una vela solar . Fue lanzado el 20 de mayo de 2015 desde Florida. Sus cuatro velas están hechas de Mylar muy fino y tienen una superficie total de 32 m 2 . Esta prueba permitirá una verificación completa de los sistemas del satélite antes de la misión principal de 2016.

El 5 de octubre de 2015, se desplegó AAUSAT5 (Universidad de Aalborg, Dinamarca) desde la ISS. lanzado en el marco del programa "Fly Your Satellite!" programa de la Agencia Espacial Europea.

El espectrómetro solar de rayos X en miniatura CubeSat es un 3U lanzado a la Estación Espacial Internacional el 6 de diciembre de 2015 desde donde se desplegó el 16 de mayo de 2016. Es la primera misión lanzada en el Panel de Integración CubeSat de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , que se centra en sobre hacer ciencia con CubeSats. Al 12 de julio de 2016, se cumplieron los criterios mínimos de éxito de la misión (un mes de observaciones científicas), pero la nave espacial continúa funcionando nominalmente y las observaciones continúan.

Se lanzaron tres CubeSats el 25 de abril de 2016 junto con Sentinel-1B en un cohete Soyuz VS14 lanzado desde Kourou, Guayana Francesa. Los satélites fueron: AAUSAT4 (Universidad de Aalborg, Dinamarca), e-st @ r-II (Politecnico di Torino, Italia) y OUFTI-1 (Université de Liège, Bélgica). Los CubeSats se lanzaron en el marco del programa "¡Vuela tu satélite!" programa de la Agencia Espacial Europea.

El 15 de febrero de 2017, la Organización de Investigación Espacial de la India ( ISRO ) estableció un récord con el lanzamiento de 104 satélites en un solo cohete. El lanzamiento del PSLV-C37 en una sola carga útil, incluida la serie Cartosat-2 y 103 satélites de pasajeros, pesó en conjunto más de 650 kg (1433 lb). De los 104 satélites, todos menos tres eran CubeSats. De los 101 nano satélites, 96 eran de Estados Unidos y uno de Israel, Kazajstán, los Países Bajos, Suiza y los Emiratos Árabes Unidos.

Misión InSight 2018: MarCO CubeSats

Representación de un artista de MarCO A y B durante el descenso de InSight

El lanzamiento en mayo de 2018 del módulo de aterrizaje fijo de Marte InSight incluyó dos CubeSats para sobrevolar Marte para proporcionar comunicaciones de retransmisión adicionales desde InSight a la Tierra durante la entrada y el aterrizaje. Este es el primer vuelo de CubeSats en el espacio profundo. La tecnología de la misión CubeSat se llama Mars Cube One (MarCO), cada uno es un CubeSat de seis unidades, 14,4 pulgadas (36,6 centímetros) por 9,5 pulgadas (24,3 centímetros) por 4,6 pulgadas (11,8 centímetros). MarCo es un experimento, pero no necesario para la misión InSight , para agregar comunicaciones de retransmisión a misiones espaciales en duraciones de tiempo importantes, en este caso desde el momento de la entrada atmosférica de InSight hasta su aterrizaje.

MarCO se lanzó en mayo de 2018 con el módulo de aterrizaje InSight , se separó después del lanzamiento y luego viajó en sus propias trayectorias a Marte. Después de la separación, ambas naves espaciales MarCO desplegaron dos antenas de radio y dos paneles solares. La antena de banda X de alta ganancia es un panel plano para dirigir ondas de radio. MarCO navegó a Marte independientemente del módulo de aterrizaje InSight , haciendo sus propios ajustes de rumbo en el vuelo.

Durante la entrada, el descenso y el aterrizaje (EDL) de InSight en noviembre de 2018, el módulo de aterrizaje transmitió telemetría en la banda de radio UHF al Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA que volaba por encima. MRO envió información EDL a la Tierra usando una frecuencia de radio en la banda X, pero no puede recibir información simultáneamente en una banda si transmite en otra. La confirmación de un aterrizaje exitoso podría recibirse en la Tierra varias horas después, por lo que MarCO fue una demostración tecnológica de telemetría en tiempo real durante el aterrizaje.

Vistas desde MarCO
Mars (24 de noviembre de 2018)
Marte (2 de octubre de 2018)
Tierra y Luna (9 de mayo de 2018)

Programas de EE. UU.

NanoRacks

Iniciativa de lanzamiento de CubeSat

La Iniciativa de Lanzamiento de CubeSat de la NASA, creada en 2010, brinda oportunidades de lanzamiento de CubeSat a instituciones educativas, organizaciones sin fines de lucro y Centros de la NASA. Desde su inicio, la Iniciativa de lanzamiento de CubeSat ha lanzado 46 CubeSats volados en 12 misiones ELaNa de 28 organizaciones únicas y ha seleccionado 119 misiones CubeSat de 66 organizaciones únicas. Las misiones Educational Launch of Nanosatellites (ELaNa) han incluido: BisonSat, el primer CubeSat construido por una universidad tribal, TJ3Sat, el primer CubeSat construido por una escuela secundaria y STMSat-1, el primer CubeSat construido por una escuela primaria. La NASA publica un Anuncio de Oportunidad en agosto de cada año con selecciones realizadas en febrero siguiente.

Artemisa 1

La NASA inició el Cube Quest Challenge en 2015, una competencia para fomentar la innovación en el uso de CubeSats más allá de la órbita terrestre baja. El Cube Quest Challenge ofrece un total de $ 5 millones a los equipos que cumplen con los objetivos del desafío de diseñar, construir y entregar satélites pequeños calificados para vuelo capaces de operaciones avanzadas cerca y más allá de la Luna. Los equipos compiten por una variedad de premios en la órbita lunar o el espacio profundo. Se planea lanzar 13 CubeSats de diferentes equipos al espacio cislunar entre 2020 y 2021 como cargas útiles secundarias a bordo del Artemis 1 .

Artemisa 2

Programas europeos

"¡Vuela tu satélite!" es el programa CubeSats recurrente de la Oficina de Educación de la Agencia Espacial Europea . Los estudiantes universitarios tienen la oportunidad de desarrollar e implementar su misión CubeSat con el apoyo de especialistas de la ESA. Los equipos de estudiantes participantes pueden experimentar el ciclo completo desde el diseño, la construcción y las pruebas hasta, finalmente, la posibilidad de iniciar y operar su CubeSat.

  • LEDSAT : Proyecto de la Universidad de Roma para verificar y mejorar los métodos de seguimiento óptico de satélites LEO.

Proyectos internacionales

QB50

QB50 es una red internacional propuesta de 50 CubeSats para mediciones multipunto in situ en la termosfera inferior (90–350 km) e investigación de reentrada. QB50 es una iniciativa del Instituto Von Karman y está financiada por la Comisión Europea como parte del Séptimo Programa Marco (FP7). Se desarrollan CubeSats de doble unidad (2U) (10 × 10 × 20 cm), con una unidad (la unidad 'funcional') que proporciona las funciones habituales del satélite y la otra unidad (la unidad 'científica') que aloja un conjunto de sensores estandarizados para la investigación de la termosfera inferior y el reingreso. Se prevé que 35 CubeSats sean proporcionados por universidades de 22 países de todo el mundo, entre ellos 4 de EE. UU., 4 de China, 4 de Francia, 3 de Australia y 3 de Corea del Sur. Se prevé que diez CubeSats 2U o 3U sirvan para la demostración de tecnología en órbita de nuevas tecnologías espaciales.

La Solicitud de propuestas (RFP) para el QB50 CubeSat se publicó el 15 de febrero de 2012. Se lanzaron dos satélites QB50 "precursores" a bordo de un cohete Dnepr el 19 de junio de 2014. Se suponía que los 50 CubeSat se lanzarían juntos en un solo ciclón -4 en febrero de 2016, pero debido a la indisponibilidad del vehículo de lanzamiento, se lanzaron 36 satélites a bordo del Cygnus CRS OA-7 el 18 de abril de 2017 y posteriormente se desplegaron desde la ISS . Una docena de otros CubeSats se manifestaron en la misión PSLV-XL C38 en mayo de 2017.

Lanzamiento e implementación

Un Dnepr cohete de lanzamiento de ISC Kosmotras

A diferencia de las naves espaciales de tamaño completo, los CubeSats tienen la capacidad de ser entregados al espacio como carga y luego desplegados por la Estación Espacial Internacional. Esto presenta un método alternativo para alcanzar la órbita además del lanzamiento y despliegue por un vehículo de lanzamiento . NanoRacks y Made in Space están desarrollando medios para construir CubeSats en la Estación Espacial Internacional.

Sistemas de lanzamiento actuales

La Iniciativa de Lanzamiento de CubeSat de la NASA lanzó más de 46 CubeSats en sus misiones ELaNa durante varios años antes de 2016, y en ese momento, 57 se manifestaron para volar durante los próximos años. No importa cuán económicos o versátiles sean los CubeSats, deben engancharse como cargas útiles secundarias en grandes cohetes que lanzan naves espaciales mucho más grandes, a precios que comienzan en alrededor de $ 100,000 a partir de 2015. Dado que los CubeSats son implementados por P-POD y sistemas de implementación similares, pueden ser integrado y lanzado en prácticamente cualquier vehículo de lanzamiento. Sin embargo, algunos proveedores de servicios de lanzamiento se niegan a lanzar CubeSats, ya sea en todos los lanzamientos o solo en lanzamientos específicos, dos ejemplos a partir de 2015 fueron ILS y Sea Launch .

SpaceX y Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS) son dos compañías recientes que ofrecen servicios de lanzamiento comercial para CubeSats como carga útil secundaria, pero aún existe un retraso en el lanzamiento. Además, la ISRO de la India ha estado lanzando comercialmente CubeSats extranjeros desde 2009 como cargas útiles secundarias. El 15 de febrero de 2017, ISRO estableció el récord mundial al lanzar 103 CubeSats a bordo de su vehículo de lanzamiento de satélites polares para varias empresas extranjeras ISC Kosmotras y Eurockot que también ofrecen servicios de lanzamiento para CubeSats. SpaceX batió este récord en 2021 con el Transporter-1 (vuelo espacial) llevando 143 naves espaciales a la órbita.

Rocket Lab se especializa en el lanzamiento de CubeSats en su Electron (cohete) desde Nueva Zelanda.

Sistemas de lanzamiento futuros y propuestos

El 5 de mayo de 2015, la NASA anunció un programa con base en el Centro Espacial Kennedy dedicado a desarrollar una nueva clase de cohetes diseñados específicamente para lanzar satélites muy pequeños: el NASA Venture Class Launch Services (VCLS), que ofrecerá una masa de carga útil de 30 kg. a 60 kg por cada lanzador. Cinco meses después, en octubre de 2015, la NASA otorgó un total de $ 17,1 millones a tres empresas de lanzamiento independientes para un vuelo cada una: $ 6,9 millones a Rocket Lab ( cohete Electron ); $ 5,5 millones para Firefly Space Systems ( cohete Alpha ); y $ 4.7 millones para Virgin Galactic ( cohete LauncherOne ). Las cargas útiles para los tres vuelos bajo el contrato VCLS aún no han sido asignadas. Otros sistemas de lanzamiento de satélites pequeños están en desarrollo que llevaría CubeSat junto con una pequeña carga útil, incluyendo la de Neptuno serie de cohetes por interorbitario Sistemas , Garvey de la nave espacial 's Nanosat vehículo de lanzamiento , y el SPARK cohete. Además de los vehículos de lanzamiento convencionales y facilitadores de lanzamiento como KSF espacio, varios de lanzamiento de aire a la órbita vehículos se encuentran en las obras de Sistemas Espaciales suizos , Orbit Generación Launch Services , y Boeing (en la forma de su lanzamiento Pequeño Vehículo ).

En diciembre de 2015, solo un vehículo de lanzamiento que enfatiza las pequeñas cargas útiles de CubeSat hizo un intento de lanzamiento, el SPARK , se rompió poco después del lanzamiento el 4 de noviembre de 2015. El cohete transportaba 12 CubeSats de varios tamaños junto con su carga útil primaria de 55 kilogramos.

Muchas de las características o propiedades mencionadas anteriormente de los CubeSat, como la estructura, la propulsión, el material, la informática y las telecomunicaciones, la potencia y cualquier instrumento específico adicional o dispositivo de medición, plantean desafíos para la expansión del uso de la tecnología CubeSat más allá de la órbita de la Tierra. Estos desafíos han sido cada vez más considerados por las organizaciones internacionales durante la última década, por ejemplo, propuesto en 2012 por la NASA y el Jet Propulsion Lab, la nave espacial INSPIRE es un intento inicial de una nave espacial diseñada para demostrar las capacidades operativas de los CubeSats del espacio profundo. Se esperaba que la fecha de lanzamiento fuera en 2014, pero aún no lo ha hecho y la NASA actualmente indica la fecha como por determinar.

Se están realizando pruebas en un nuevo sitio de lanzamiento de cohetes en Koonibba , Australia del Sur , por Southern Launch. Un cohete que contiene una pequeña réplica de la carga útil está programado para ser lanzado desde el sitio el 15 de septiembre de 2020, con el objetivo de recopilar información para desarrollar cubesats desarrollados por DEWC Systems en Adelaide .

Despliegue

CSSWE junto a su P-POD antes de la integración y el lanzamiento

Los P-POD (Desplegadores Orbitales Poli-PicoSatélite) se diseñaron con CubeSats para proporcionar una plataforma común para cargas útiles secundarias . Los P-POD se montan en un vehículo de lanzamiento y llevan CubeSats a la órbita y los despliegan una vez que se recibe la señal adecuada del vehículo de lanzamiento. El P-POD Mk III tiene capacidad para tres CubeSats de 1U u otra combinación de CubeSats de 0.5U, 1U, 1.5U, 2U o 3U hasta un volumen máximo de 3U. Existen otros implementadores de CubeSat, siendo el NanoRacks CubeSat Deployer (NRCSD) en la Estación Espacial Internacional el método más popular de implementación de CubeSat a partir de 2014. Algunos implementadores de CubeSat son creados por empresas, como ISIPOD (Innovative Solutions In Space BV) o SPL (Astro und Feinwerktechnik Adlershof GmbH), mientras que algunos han sido creados por gobiernos u otras instituciones sin fines de lucro como X-POD ( Universidad de Toronto ), T-POD ( Universidad de Tokio ) o J-SSOD ( JAXA ) en la Estación Espacial Internacional. Mientras que el P-POD se limita a lanzar un CubeSat de 3U como máximo, el NRCSD puede lanzar un CubeSat de 6U (10 × 10 × 68,1 cm) y el ISIPOD puede lanzar una forma diferente de CubeSat de 6U (10 × 22,63 × 34,05 cm).

Si bien casi todos los CubeSats se implementan desde un vehículo de lanzamiento o desde la Estación Espacial Internacional, algunos son implementados por las propias cargas útiles primarias. Por ejemplo, FASTSAT implementó el NanoSail-D2 , un CubeSat de 3U. Esto se hizo nuevamente con el Cygnus Mass Simulator como la carga útil principal lanzada en el vuelo inaugural del cohete Antares , que transportaba y luego desplegaba cuatro CubeSats. Para las aplicaciones de CubeSat más allá de la órbita de la Tierra, también se adoptará el método de despliegue de los satélites desde la carga útil primaria. Se planea lanzar once CubeSats en el Artemis 1 , lo que los colocaría cerca de la Luna . InSight , un módulo de aterrizaje de Marte , también llevó a los CubeSats más allá de la órbita terrestre para usarlos como satélites de comunicaciones de retransmisión . Conocidos como MarCO A y B, son los primeros CubeSats enviados más allá del sistema Tierra-Luna .

Chasqui Vi un proceso de implementación único, cuando se implementó a mano durante una caminata espacial en la Estación Espacial Internacional en 2014.

Ver también

Referencias

enlaces externos