Kosmos

Małe satelity, wielka technika

Urządzenia typu cubesat przestają być jedynie pomocą w kształceniu studentów.
AFP
Miniaturyzacja zrewolucjonizuje badania w przestrzeni pozaziemskiej, ogromnie zredukuje ich koszty.

Chodzi o urządzenie niewiele większe od pudełka papierosów, sześciany o boku 10 cm, ważące ok. 1 kilograma, tysiąc razy lżejsze od jakiegokolwiek „normalnego" satelity.

Rozmiar ma znaczenie

Sześć takich urządzeń właśnie wystrzelono w przestrzeń, na próbę. Nazwano je „Sprites". Jest to pierwszy etap amerykańskiego projektu Breakthrough Starshot. W jego ramach planowane jest wystrzelenie roju tysięcy minisatelitów, które powinny dotrzeć do gwiazdy Alpha Centauri, układu planetarnego oddalonego od Ziemi o 4,3 roku świetlnego.

Ale upłynie 50 lat, zanim prześlą one zdjęcia, obrazy z innych światów. Projekt ten omawiano w Korei Południowej podczas sympozjum Cospar, poświęconego eksploracji kosmosu. Przyszłość badań kosmicznych to urządzenia typu minisat, nanosat, picosat, najogólniej, cubesat – uważają inżynierowie z NASA.

EuroConsult, agencja monitorująca rynek kosmiczny przewiduje, że w następnej dekadzie wystrzelonych zostanie co najmniej 6200 tego rodzaju satelitów, ponieważ tyle jest już w budowie bądź w fazie projektowania. Prawdopodobnie już w 2018 r., w ramach amerykańskiego prywatnego projektu OneWeb, w kosmos zostanie wysłanych 650 miniaturowych urządzeń. Pierwsza wiązka 32 minisatelitów zostanie wyniesiona w marcu, poprawi funkcjonowanie i zasięg internetu.

Obecnie mamy do czynienia z prawdziwą industrializacją w przemyśle kosmicznym. Aby wytwarzać setki takich urządzeń, Airbus uruchomił dwie linie produkcyjne, w Tuluzie i na Florydzie, podobnie jak się to dzieje w fabrykach samochodów. Wkrótce należy się spodziewać naśladowców.

Kierunek ten rozpoczęły uniwersytety. W 1999 r. w USA odbyły się zawody CanSat, ten „miniaturyzacyjny challenge" skierowany był do studentów, zadanie polegało na zbudowaniu satelity wielkości butelki z wodą sodową, w którym zmieściłoby się wszystko, co umożliwia funkcjonowanie na orbicie i komunikację z Ziemią. W tym samym roku Uniwersytet Stanforda zdefiniował format standardowego minisatelity, właśnie wtedy po raz pierwszy pojawiła się nazwa „cubesat" (cube – sześcian o boku 10 cm i wadze 1 kg). Początkowo było to zadanie akademickie, edukacyjne, służące studentom jako pomoc w nauce, jednak szybko okazało się, że te kostki można łączyć ze sobą i nie muszą to być tylko ćwiczenia dla przyszłych inżynierów.

30 czerwca 2003 r. Uniwersytet Tokijski umieścił na orbicie minisatelitę Cubesat XI-IV, jeszcze tylko jako pokaz możliwości technicznych. Ale od tego momentu wiele uczelni amerykańskich i japońskich zaczęło się angażować w projekt cubesat.

Coraz lepsza jakość

– Wielkie obiekty kosztują ponad 200 mln dol., ich budowa trwa długo, często ponad pięć lat. Natomiast miniaturowe satelity wymagają nakładów rzędu 1–5 mln dol., ich budowa trwa rok, do dwóch lat, są stosunkowo łatwe do zaprojektowania, zbudowania i użytkowania – podkreśla Shinichi Nakasuka z Uniwersytetu w Tokio.

– Podobnie jak w przypadku pierwszych przenośnych komputerów czy smartfonów cubesat początkowo nie były sprawne, miały złe parametry. Jednak w ciągu ostatnich pięciu lat nastąpił znaczący postęp w tej dziedzinie – przyznaje Thomas Zurbuchen z NASA.

Systematycznie maleje ilość odpadów powstających podczas budowy cubesat, natomiast poszerza się paleta ich zastosowań. Na przykład holenderska firma ISIS proponuje cubesat shop, czyli możliwość zakupu gotowych urządzeń, umieszczanie ich na orbicie i sprawdzanie, czy działają prawidłowo. – W ten sposób przechodzimy od krawiectwa na miarę do gotowych wyrobów produkowanych seryjnie – mówi Thomas Zurbuchen.

Duże możliwości

Uniwersytet w Tokio zamierza w 2018 r. umieścić na orbicie miniaturowego satelitę Jasmine do astrometrii, mierzącego pozycję i jasność gwiazd w wybranym sektorze nieba. Wspomoże w tym europejskiego satelitę Gaia, który przestanie funkcjonować na początku 2019 r.

Uniwersytet w Michigan ulokował na niskiej orbicie osiem minisatelitów w systemie CYGNSS (cyclone global navigation satellite system), dokonują one precyzyjnych pomiarów wiatrów nad powierzchnią oceanów, wewnątrz i na zewnątrz cyklony (huraganu, tajfunu), w momencie jego powstawania i aktywności.

Europejska Agencja Kosmiczna ogłosiła konkurs na projekt, którego celem jest umieszczenie dwóch cubesat na orbicie Księżyca. Do finału zakwalifikowano dwa projekty koncentrujące się na badaniu niewidzialnej z Ziemi strony naszego naturalnego satelity. Lunar Meteoroid Impact Orbiter przewiduje wykrywanie uderzeń meteorytów i kartografowanie tych śladów.

Natomiast Lunar Volatile and Mineralogy Mapping Orbiter proponuje ciągłą obserwację krateru w pobliżu bieguna południowego i poszukiwanie tam lodu oraz minerałów przydatnych przyszłym kolonistom na srebrnym globie.

Międzynarodowy program QB50, w którym uczestniczy 50 uniwersytetów i instytucji badawczych z 23 krajów, wykorzystuje 35 minisatelitów do badania styku ziemskiej atmosfery z międzyplanetarną próżnią. Program ten finansuje Unia Europejska. Urządzenia operują w pasie na wysokości od 200 do 400 km – zbyt wysoko dla instrumentów obserwacyjnych ulokowanych na ziemi i zbyt nisko dla klasycznych satelitów.

Szansa dla biednych

Aktualnie wokół Ziemi krąży 750 cubesat. Aby przyspieszyć tę demokratyzację dostępu do kosmosu, japoński Uniwersytet Technologiczny w Kyushu kosztem 3 mln jenów (22 mln euro) stworzył dwuletni program Birds Satellite.

Jego celem jest kształcenie studentów z krajów „niekosmicznych", na przykład z Bangladeszu, Ghany, Butanu, Mongolii. W ramach tego programu satelita pochodzący z takiego kraju dostarczy mu obrazy własnego terytorium.

– Na razie jesteśmy na początku rewolucji cubesat. Te urządzenia są tanie, w zasięgu nawet dla biednych krajów, umożliwiają dostęp do najnowszych technologii, łącznie z technologią kwantową – podkreśla dr Jordi Puig-Sari z California Polytechnic State University.

Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL