ExoCube (CP-10) - ExoCube (CP-10)


ExoCube (CP-10) es un satélite meteorológico espacial desarrollado por la Universidad Politécnica Estatal de California - San Luis Obispo y patrocinado por la National Science Foundation . Es uno de los muchos satélites miniaturizados que se adhieren al estándar CubeSat . La misión principal de ExoCube es medir la densidad de hidrógeno, oxígeno, helio y nitrógeno en la exosfera de la Tierra . Está caracterizando [O], [H], [He], [N2], [O +], [H +], [He +], [NO +], así como la densidad de iones total sobre estaciones terrestres, radar de dispersión incoherente ( ISR), y periódicamente a lo largo de toda la órbita. Fue lanzado a bordo de un cohete Delta II con la carga útil primaria SMAP de la NASA desde Vandenberg AFB en California el 31 de enero de 2015.

Diseño

ExoCube es un satélite CubeSat 3-U (30 x 10 x 10 cm). ExoCube se implementó desde un P-POD (Poly-Picosatélite Orbital Deployer), un sistema de implementación universal CubeSat. El satélite está equipado con una Cámara Ambiental para la carga útil científica y un Sistema de Control de Determinación de Actitud (ADCS).

La Cámara Ambiental del satélite es la carcasa de los dos instrumentos científicos, un espectrómetro de masas miniaturizado y un sensor de iones. La cámara asegura los instrumentos y proporciona las condiciones necesarias para una adquisición de datos precisa. También sirve para mantener la humedad alejada del instrumento antes del lanzamiento. La cámara se purga con hexafluoruro de azufre mientras se espera la fecha de lanzamiento para la protección del instrumento.

ExoCube también está equipado con un sistema de control de actitud que permite el posicionamiento instrumental y la estabilidad del satélite. Para el control, ExoCube está equipado con dos brazos desplegables con masas de latón ubicadas en sus extremos. Esto permite la estabilización del gradiente de gravedad que ayuda a alinear el satélite en la orientación adecuada en dos ejes dentro de ± 10 °. Además puesta a punto de la orientación del satélite es realizado por magnetorquers . Estos dispositivos utilizan campos magnéticos generados a partir de una corriente, que interactúan con el campo magnético de la Tierra para orientar el satélite. Esto permitirá que la carga útil científica del satélite tome las medidas adecuadas. El satélite también tiene una rueda de impulso de 10 mNm de Sinclair Interplanetary que proporciona un acoplamiento de ejes de balanceo y guiñada para estabilidad giroscópica. Para la determinación, ExoCube está equipado con magnetómetros y sensores solares en cada una de sus caras, así como en los brazos desplegables.

Misión

ExoCube es una operación de esfuerzo conjunto desarrollada por Scientific Solutions, NASA Goddard , California Polytechnic State University - San Luis Obispo, University of Wisconsin y University of Illinois. El proyecto ExoCube comenzó en 2011. El diseño y la construcción del autobús del satélite fue adjudicado a PolySat en la Universidad Politécnica Estatal de California en San Luis Obispo. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA proporcionó la carga útil del sensor, un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo. El equipo científico formado por la Universidad de Wisconsin - Madison, la Universidad de Illinois en Urbana - Champaign y Scientific Solutions es responsable de la recopilación, calibración e interpretación de los datos de la misión. Como institución líder, Scientific Solutions, Inc (SSI) es responsable de la gestión y supervisión del programa.

ExoCube fue una de las cuatro cargas útiles secundarias del ELaNa-X SMAP, lanzado el 31 de enero de 2015. El satélite tiene una órbita polar de aproximadamente 400 x 670 km de altitud y 98 grados de inclinación. ExoCube tendrá una vida útil orbital esperada de 8 años con una vida útil mínima esperada de 6 meses.

La comunicación con ExoCube se realiza a través de la estación terrestre UHF Marconi, que se encuentra en la Universidad Estatal Politécnica de California en San Luis Obispo.

Datos científicos y carga útil

ExoCube adquirirá conocimiento global de las densidades in situ de [O], [H], [He], [N2], [O +], [H +], [He +], [NO +] en la ionosfera superior y la exosfera inferior. . Los objetivos científicos clave incluyen la investigación de la variabilidad global, diurna y estacional de la atmósfera superior, los procesos de intercambio de cargas, la respuesta atmosférica a las tormentas geomagnéticas y la validación de modelos atmosféricos empíricos y climatológicos. El satélite utiliza un espectrómetro de tiempo de vuelo con compuerta.

El oxígeno atómico y el helio no se han medido in situ desde principios de la década de 1980 durante la era del Dynamics Explorer . El hidrógeno nunca se ha medido directamente in situ en la región de la misión. Al proporcionar mediciones sobre Arecibo, Wisconsin, Kitt Peak y Cerro Tololo, ExoCube ayudará en la intercomparación y validación de observaciones terrestres de los sitios respectivos. Estas mediciones se realizan utilizando interferometría óptica pasiva y fotometría de emisiones de luminosidad neutra, así como ISR activo para caracterizar la ionosfera local .

Las mediciones de densidad también se utilizarán para caracterizar la climatología de la ionosfera superior y la composición exosférica inferior. Tener las capacidades de precisión e inclinación orbital de ExoCube permitirá una evaluación sólida de la densidad diurna y las variaciones de composición. La duración mínima prevista de la misión de seis meses permitirá realizar comparaciones entre las condiciones del equinoccio y el solsticio.

La carga útil científica incluye dos instrumentos que se denominan colectivamente EXOS. Los instrumentos son el Analizador de ángulo de energía estática neutra (NSEAA), el Analizador de energía estática de iones (ISEAA) y el Monitor de iones totales (TIM). La carga útil científica que está realizando la adquisición de medición experimental fue proporcionada por NASA-GSFC. La Universidad de Wisconsin - Madison está realizando pruebas y análisis de los datos adquiridos.

Referencias