KüpSat - CubeSat

Bir CubeSat ( U sınıfı uzay aracı ), 10 cm × 10 cm × 10 cm boyutlarında çoklu kübik modüllerden oluşan, uzay araştırmaları için minyatürize edilmiş bir uydu türüdür . CubeSats, birim başına 1,33 kilogramdan (2,9 lb) fazla olmayan bir kütleye sahiptir ve elektronikleri ve yapıları için genellikle ticari kullanıma hazır (COTS) bileşenleri kullanır . CubeSats, Uluslararası Uzay İstasyonundaki konuşlandırıcılar tarafından yörüngeye konur veya bir fırlatma aracında ikincil yükler olarak fırlatılır . Ağustos 2021 itibariyle, 1600'den fazla CubeSats fırlatıldı ve fırlatma başarısızlıklarında 90'dan fazlası imha edildi.

1999'da California Polytechnic State University (Cal Poly) ve Stanford Üniversitesi , bir dizi bilimsel çalışma gerçekleştiren düşük Dünya yörüngesine (LEO) yönelik küçük uyduların tasarımı, üretimi ve test edilmesi için gerekli becerileri teşvik etmek ve geliştirmek için CubeSat spesifikasyonlarını geliştirdi. araştırma işlevleri ve yeni uzay teknolojilerini keşfetmek. Akademi, lansmanların yarısından fazlasının akademik olmayan amaçlara yönelik olduğu 2013 yılına kadar CubeSat lansmanlarının çoğunluğunu oluşturuyordu ve 2014 yılına kadar en yeni dağıtılan CubeSat'lar ticari veya amatör projeler içindi.

Kullanımlar tipik olarak minyatürleştirilebilen veya Dünya gözlemi veya amatör radyo gibi amaçlara hizmet eden deneyleri içerir . CubeSats, küçük uydular için tasarlanan veya şüpheli fizibilite sunan ve daha büyük bir uydunun maliyetini haklı çıkarma olasılığı düşük olan uzay aracı teknolojilerini göstermek için kullanılır. Kanıtlanmamış temel teoriye sahip bilimsel deneyler, düşük maliyetleri daha yüksek riskleri haklı çıkarabileceğinden kendilerini CubeSats'ta bulabilir. Biyolojik araştırma yükleri, daha planlı olarak çeşitli görevlerde uçtu. Ay ve Mars'a yapılan çeşitli görevler CubeSats'ı kullanmayı planlıyor. Mayıs 2018'de, iki MarCO CubeSats, başarılı InSight görevinin yanı sıra Mars'a giderken Dünya yörüngesinden ayrılan ilk CubeSats oldu .

Bazı CubeSats, üniversiteler, devlete ait veya özel şirketler tarafından fırlatılan bir ülkenin ilk uydusu haline geldi . Aranabilir Nanosatellite ve CubeSat Veritabanı, 1998'den beri piyasaya sürülen ve piyasaya sürülmesi planlanan 3.200'den fazla CubeSat'ı listeler.

Tarih

Profesörler Jordi Puig-Suari ait California Polytechnic State University ve Bob Twiggs ait Stanford Üniversitesi CubeSat önerdi referans tasarımını sağlayan amacı ile 1999 yılında yüksek lisans öğrencileri tasarımı, yapı, test ve uzayda bir faaliyet uzay aracı ilk benzer yeteneklere sahip uzay aracı, Sputnik . CubeSat, başlangıçta önerildiği gibi, bir standart olmak için yola çıkmadı; daha ziyade, bir ortaya çıkış süreci ile zamanla bir standart haline geldi . İlk CubeSats, Haziran 2003'te bir Rus Eurockot'unda fırlatıldı ve 2012 yılına kadar yaklaşık 75 CubeSats yörüngeye girdi.

Böyle küçük faktörlü bir uyduya olan ihtiyaç, 1998 yılında Stanford Üniversitesi'nin Uzay Sistemi Geliştirme Laboratuvarı'nda yapılan çalışmalar sonucunda ortaya çıktı. SSDL'de öğrenciler, 1995'ten beri OPAL (Yörüngeli Pikosatellit Otomatik Başlatıcı) mikro uydusu üzerinde çalışıyorlardı. OPAL'in kardeş gemi " picosatellitleri " yerleştirme görevi , "umutsuzca karmaşık" ve yalnızca yapılabilen bir fırlatma sisteminin geliştirilmesiyle sonuçlanmıştı. "çoğu zaman" çalışmak. Projenin gecikmeleri arttıkça, Twiggs , fırlatma mekanizmasının yaylı bir kapı tarafından yerinde tutulan uydularla basit bir itici plaka konseptine yeniden tasarlanmasıyla sonuçlanan DARPA fonunu aradı .

OPAL'de yaşanan geliştirme döngüsünü kısaltmak isteyen ve OPAL'in taşıdığı pikosatellitlerden ilham alan Twiggs, "boyutu ne kadar küçültebilir ve yine de pratik bir uyduya sahip olabilirsiniz" diye yola çıktı. OPAL üzerindeki pikosatellitler 10.1 cm x 7.6 cm x 2.5 cm (4 inç x 3 inç x 1 inç) boyutlarındaydı ve bu boyut, uzay aracının her tarafını güneş pilleri ile kaplamaya elverişli değildi. Beanie Babies'i mağazalarda sergilemek için kullanılan 4 inçlik (10 cm) kübik plastik bir kutudan ilham alan Twiggs, ilk olarak yeni (henüz adlandırılmamış) CubeSat konsepti için bir kılavuz olarak daha büyük on santimetre küpü seçti. Yeni uydu için, modifiye edilmiş OPAL fırlatıcıda kullanılan itici plaka konseptinin aynısı kullanılarak bir fırlatıcı modeli geliştirildi. Twiggs, fikri 1999 yazında Puig-Suari'ye ve ardından Kasım 1999'da Japonya-ABD Bilim, Teknoloji ve Uzay Uygulamaları Programı (JUSTSAP) konferansında sundu.

"CubeSat" terimi , CubeSat tasarım spesifikasyonunda açıklanan standartlara uyan nano uyduları belirtmek için yapılmıştır . Cal Poly, standardı havacılık ve uzay mühendisliği profesörü Jordi Puig-Suari'nin öncülüğünde yayınladı. Stanford Üniversitesi Havacılık ve Uzay Bilimleri Bölümü'nden ve şu anda Kentucky'deki Morehead State Üniversitesi'nde uzay bilimleri fakültesi üyesi olan Bob Twiggs , CubeSat topluluğuna katkıda bulunmuştur. Çabaları, eğitim kurumlarından CubeSats'a odaklandı. Spesifikasyon, bir CubeSat'tan biraz daha büyük olan NASA "MEPSI" nano uydusu gibi diğer küp benzeri nano uydular için geçerli değildir. GeneSat-1, NASA'nın kendi boyutunda bir uydu üzerinde ilk tam otomatik, bağımsız biyolojik uzay uçuşu deneyiydi. Aynı zamanda ABD tarafından başlatılan ilk CubeSat'tı. NASA Ames Research'te John Hines tarafından yönetilen bu çalışma, tüm NASA CubeSat programı için katalizör oldu.

Tasarım

CubeSat spesifikasyonu birkaç üst düzey hedefe ulaşır. Uyduları küçültmenin ana nedeni, konuşlandırma maliyetini azaltmaktır: genellikle daha büyük fırlatma araçlarının aşırı kapasitesini kullanarak çoklu fırlatma için uygundurlar. CubeSat tasarımı, fırlatma aracının ve faydalı yüklerin geri kalanına yönelik riski özellikle en aza indirir. Başlatıcı- yük arayüzünün kapsüllenmesi, bir sırt üstü uyduyu başlatıcısı ile eşleştirmek için daha önce gerekli olan iş miktarını ortadan kaldırır. Yükler ve fırlatıcılar arasındaki birleştirme, yüklerin hızlı değişimini ve kısa sürede fırlatma fırsatlarının kullanılmasını sağlar.

Standart CubeSats, 10×10×10 cm veya 1 litre faydalı hacim sağlamak üzere tasarlanmış 10×10×11.35 cm ünitelerden oluşur ve birim ağırlığı 1,33 kg'dan (2,9 lb) fazla değildir. En küçük standart boyut 1U'dur, 3U+ ise uzun eksende ortalanmış ve bir yüzün 3,6 cm ötesine uzanan 6,4 cm çapında ek bir silindir ile uzunlamasına istiflenmiş üç üniteden oluşur. Aerospace Corporation , radyasyon ölçümü ve teknolojik gösterim için 0.5U'luk iki küçük CubeSats formu inşa etti ve piyasaya sürdü.

Neredeyse tüm CubeSat'lar 10×10 cm (uzunluktan bağımsız olarak) olduğundan, hepsi Cal Poly tarafından geliştirilen ve oluşturulan Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD) adı verilen ortak bir dağıtım sistemi kullanılarak başlatılabilir ve konuşlandırılabilir.

CubeSat Tasarım Spesifikasyonu tarafından hiçbir elektronik form faktörü veya iletişim protokolü belirtilmez veya gerekli değildir, ancak COTS donanımı, çoğu kişinin CubeSat elektroniklerinde standart olarak kabul ettiği belirli özellikleri tutarlı bir şekilde kullanmıştır. Çoğu COTS ve özel tasarlanmış elektronik , CubeSats için tasarlanmamış ancak uzay aracının hacminin çoğunun işgal edilmesini sağlayan 90 × 96 mm bir profil sunan PC/104 biçimine uyar . Teknik olarak, PCI-104 formu, kullanılan PC/104'ün bir çeşididir ve kullanılan gerçek pin çıkışı, PCI-104 standardında belirtilen pin çıkışını yansıtmaz. Kartlardaki sıralı konektörler, basit montaj ve elektrik arabirimi sağlar ve çoğu CubeSat elektronik donanımı üreticisi aynı sinyal düzenini korur, ancak bazı ürünler tutmaz, bu nedenle hasarı önlemek için tutarlı sinyal ve güç düzenlemeleri sağlamaya özen gösterilmelidir.

Cihazların mevcut radyasyonu tolere edebilmesini sağlamak için elektronik seçiminde dikkatli olunmalıdır. Atmosferik yeniden girişin sadece günler veya haftalar içinde gerçekleşeceği çok düşük Dünya yörüngeleri (LEO) için, radyasyon büyük ölçüde göz ardı edilebilir ve standart tüketici sınıfı elektronikler kullanılabilir. Tüketici elektroniği cihazları, tek bir olayın bozulması (SEU) şansı çok düşük olduğundan , bu süre boyunca LEO radyasyonundan kurtulabilir . Aylar veya yıllar süren sürekli bir düşük Dünya yörüngesindeki uzay araçları risk altındadır ve yalnızca ışınlanmış ortamlar için tasarlanmış ve test edilmiş donanımları uçurur. Alçak Dünya yörüngesinin ötesindeki veya uzun yıllar düşük Dünya yörüngesinde kalacak olan görevler radyasyonla sertleştirilmiş cihazlar kullanmalıdır. Görev başarısızlığına neden olabilecek süblimasyon , gaz çıkışı ve metal bıyıkların etkileri nedeniyle yüksek vakumda çalıştırma için daha fazla değerlendirme yapılır .

Bu tür minyatür uyduları kütleye göre sınıflandırmak için farklı sınıflandırmalar kullanılmaktadır . 1U CubeSats, pikosatellitler türüne aittir.

1. Mini uydu (100–500 kg)
2. Mikro uydu (10–100 kg)
3. Nanouydu (1–10 kg)
4. Pisatellit (0,1–1 kg)
5. Femtosatellit (0,01–0,1 kg)

Son yıllarda, CubeSats'ın yeteneklerini akademik ve teknoloji doğrulama uygulamalarının ötesine genişletmek için, en yaygın olarak 6U (10×20×30 cm veya 12×24×36 cm) ve 12U (20x20x30 cm veya 24x24x36 cm) olmak üzere daha büyük CubeSat platformları geliştirilmiştir. ve daha karmaşık bilim ve ulusal savunma hedeflerine.

2014'te , o zamanın en büyüğü olan deniz gözetimi için iki 6U Perseus-M CubeSats piyasaya sürüldü. InSight iniş aracının Mars'a 2018 lansmanı, Mars Cube One (MarCO) adlı iki 6U CubeSats'ı içeriyordu .

Çoğu CubeSats , birincil görev yükü olarak bir veya iki bilimsel araç taşır .

Yapı

Birleştirilen birimlerin sayısı CubeSats'ın boyutunu sınıflandırır ve CubeSat Tasarım Spesifikasyonuna göre 0,5U, 1U, 1,5U, 2U veya 3U formlarına uyacak şekilde yalnızca bir eksen boyunca ölçeklenebilir . CubeSat'ın tüm standart boyutları inşa edilmiş ve piyasaya sürülmüştür ve 2015 itibariyle piyasaya sürülen neredeyse tüm CubeSat'lar için form faktörlerini temsil etmektedir. Sıkışmayı önlemek için yapıda kullanılan malzemeler , dağıtıcı ile aynı termal genleşme katsayısına sahip olmalıdır . Spesifik olarak izin verilen malzemeler dört alüminyum alaşımıdır: 7075 , 6061 , 5005 ve 5052 . P-POD ile temas eden yapıda kullanılan alüminyum , soğuk kaynaklanmayı önlemek için anodize edilmelidir ve bir feragat alınması durumunda yapı için başka malzemeler kullanılabilir. Soğuk kaynağın ötesinde, tüm malzemeler vakumlarda kullanılamayacağından malzeme seçimine daha fazla önem verilir . Yapıların genellikle her iki ucunda, P-POD'daki diğer CubeSat'ları etkilemenin etkilerini azaltmak için tipik olarak kauçuktan yapılmış yumuşak sönümleyiciler bulunur.

Maksimum boyutların ötesindeki çıkıntılara, standart spesifikasyon tarafından, her bir kenardan maksimum 6,5 mm'ye kadar izin verilir. Herhangi bir çıkıntı, yerleştirme raylarına müdahale etmeyebilir ve tipik olarak antenler ve güneş panelleri tarafından işgal edilir. CubeSat Tasarım Spesifikasyonunun 13. Revizyonunda, 3U projelerinde kullanılmak üzere fazladan bir kullanılabilir hacim tanımlanmıştır. Ek hacim, P-POD Mk III'ün yay mekanizmasında tipik olarak boşa harcanan alan sayesinde mümkün olur. Alanı kullanan 3U CubeSat'lar 3U+ olarak adlandırılır ve bileşenleri CubeSat'ın bir ucunda ortalanmış silindirik bir hacme yerleştirebilir. Silindirik boşluk maksimum 6,4 cm çapa ve 3,6 cm'den fazla olmayan bir yüksekliğe sahiptir ve 3U'nun maksimum 4 kg'lık kütlesinin ötesinde herhangi bir kütle artışına izin vermez. Tahrik sistemleri ve antenler, ek hacim gerektirebilecek en yaygın bileşenlerdir, ancak yük bazen bu hacme kadar uzanır. Boyut ve kütle gereksinimlerinden sapmalar, uygulama ve fırlatma hizmeti sağlayıcısıyla yapılan görüşmenin ardından ortadan kaldırılabilir .

CubeSat yapıları, fırlatma sırasında yapısal olarak destekleyen konuşlandırıcının ek avantajına sahip olduklarından, daha büyük uyduların sahip olduğu güç kaygılarının tümüne sahip değildir. Yine de, bazı CubeSats'lar , P-POD tarafından desteklenmeyen bileşenlerin fırlatma boyunca yapısal olarak sağlam kalmasını sağlamak için titreşim analizine veya yapısal analize tabi tutulacak . Daha büyük uyduların yaptığı analizlerden nadiren geçmesine rağmen, CubeSats mekanik sorunlar nedeniyle nadiren başarısız olur.

Bilgi işlem

Daha büyük uydular gibi, CubeSats genellikle tutum kontrolü (yönlendirme), güç yönetimi, yük işletimi ve birincil kontrol görevleri dahil olmak üzere farklı görevleri paralel olarak yürüten birden fazla bilgisayara sahiptir . COTS tutum kontrol sistemleri, güç yönetim sistemleri gibi tipik olarak kendi bilgisayarlarını içerir. Yüklerin yararlı olması için birincil bilgisayarla arayüz oluşturabilmesi gerekir, bu bazen başka bir küçük bilgisayarın kullanılmasını gerektirir. Bunun nedeni, birincil bilgisayarın sınırlı iletişim protokolleri ile yükü kontrol etme, birincil bilgisayarın ham veri işleme ile aşırı yüklenmesini önleme veya yükün çalışmasının uzay aracının iletişim gibi diğer bilgi işlem ihtiyaçları tarafından kesintisiz olarak devam etmesini sağlama yeteneğindeki sınırlamalar olabilir. Yine de birincil bilgisayar, görüntü işleme , veri analizi ve veri sıkıştırmayı içerebilen, yük ile ilgili görevler için kullanılabilir . Birincil bilgisayarın tipik olarak gerçekleştirdiği görevler, görevlerin diğer bilgisayarlara delegasyonu, durum kontrolü (yönlendirme), yörünge manevraları için hesaplamalar , zamanlama ve aktif termal kontrol bileşenlerinin etkinleştirilmesini içerir. CubeSat bilgisayarları radyasyona karşı oldukça hassastır ve inşaatçılar, ECC RAM kullanımı gibi yüksek alan radyasyonunda düzgün çalışmayı sağlamak için özel adımlar atacaktır . Bazı uydular, birden fazla birincil bilgisayar uygulayarak fazlalık içerebilir , bu, görev başarısızlığı riskini azaltmak için değerli görevlerde yapılabilir. Tüketici akıllı telefonları , NASA'nın PhoneSats'ı gibi bazı CubeSat'larda bilgi işlem için kullanılmıştır .

tutum kontrolü

CubeSats için tutum kontrolü (yönlendirme), önemli performans düşüşü olmaksızın minyatürleştirme teknolojisine dayanır. Asimetrik açılma kuvvetleri ve diğer CubeSat'larla çarpma nedeniyle tipik olarak bir CubeSat dağıtılır kurulmaz yuvarlanma meydana gelir. Bazı CubeSat'lar yuvarlanma sırasında normal şekilde çalışır, ancak belirli bir yöne işaret edilmesini gerektiren veya dönerken güvenli bir şekilde çalışamayanların yuvarlanması gerekir. Tutum belirleme ve kontrolünü gerçekleştiren sistemler arasında reaksiyon çarkları , manyetorkörler , iticiler, yıldız izleyiciler , Güneş sensörleri , Dünya sensörleri, açısal hız sensörleri ve GPS alıcıları ve antenleri bulunur . Bu sistemlerin kombinasyonları tipik olarak her yöntemin avantajlarını almak ve eksikliklerini azaltmak için görülür. Reaksiyon çarkları , herhangi bir belirli enerji girişi için nispeten büyük momentler verme yetenekleri nedeniyle yaygın olarak kullanılır , ancak reaksiyon çarkının faydası, bir çarkın daha hızlı dönemediği nokta olan doygunluk nedeniyle sınırlıdır. CubeSat reaksiyon çarklarının örnekleri arasında Maryland Aerospace MAI-101 ve Sinclair Interplanetary RW-0.03-4 bulunur. Reaksiyon çarkları, iticiler veya manyetorkörler kullanılarak doygunluğu giderilebilir. İticiler , uzay aracına bir çift vererek büyük anlar sağlayabilir , ancak küçük tahrik sistemlerindeki verimsizlikler, iticilerin hızla yakıtının bitmesine neden olur. Hemen hemen tüm CubeSat'larda yaygın olarak bulunan, bir dönüş momenti üretmek için Dünya'nın manyetik alanından yararlanmak için elektriği bir solenoidden geçiren manyetorkörlerdir . Tutum kontrol modülleri ve güneş panelleri tipik olarak yerleşik manyetorkerlere sahiptir. Yalnızca yıkılması gereken CubeSats için, açısal hız sensörü veya elektronik jiroskopun ötesinde hiçbir tutum belirleme yöntemi gerekli değildir.

Dünya gözlemi, yörünge manevraları, güneş enerjisini en üst düzeye çıkarmak ve bazı bilimsel araçlar için belirli bir yönü işaret etmek gereklidir. Yönlü işaretleme doğruluğu, Dünya'yı ve onun ufkunu, Güneş'i veya belirli yıldızları algılayarak elde edilebilir. Sinclair Interplanetary'nin SS-411 güneş sensörü ve ST-16 yıldız izleyicisinin her ikisi de CubeSats için uygulamalara ve uçuş mirasına sahiptir. Pumpkin's Colony I Bus, pasif tutum stabilizasyonu için aerodinamik bir kanat kullanır. Bir CubeSat'ın konumunun belirlenmesi, bir CubeSat için nispeten pahalı olan yerleşik GPS kullanımı veya Dünya tabanlı izleme sistemlerinden gemiye radar izleme verilerinin aktarılması yoluyla yapılabilir.

tahrik

CubeSat tahrik aşağıdaki teknolojilerde hızlı ilerlemeler kaydetti: soğuk gaz , kimyasal tahrik , elektrikli tahrik ve güneş yelkenleri . CubeSat tahrikiyle ilgili en büyük zorluk, hala önemli bir yetenek sağlarken fırlatma aracı ve birincil yüküne yönelik riskleri önlemektir . Daha büyük uydularda yaygın olarak kullanılan bileşenlere ve yöntemlere izin verilmez veya sınırlandırılır ve CubeSat Tasarım Spesifikasyonu (CDS), 1.2 standart atmosferin üzerinde basınçlandırma , 100 Wh'nin üzerinde depolanmış kimyasal enerji ve tehlikeli maddeler için bir feragat gerektirir . Tipik uzay tahrik sistemleri yüksek basınçlar, yüksek enerji yoğunlukları ve tehlikeli maddelerin kombinasyonlarını kullandığından, bu kısıtlamalar CubeSat tahrik sistemleri için büyük zorluklar yaratır. Fırlatma hizmeti sağlayıcıları tarafından belirlenen kısıtlamaların ötesinde , çeşitli teknik zorluklar CubeSat tahrikinin kullanışlılığını daha da azaltır. Gimbaled itme , yalpalama mekanizmalarının karmaşıklığı nedeniyle küçük motorlarda kullanılamaz, bunun yerine itme vektörü, bunun yerine çok nozüllü tahrik sistemlerinde asimetrik olarak itme veya harekete geçirilen bileşenlerle CubeSat'ın geometrisine göre kütle merkezini değiştirerek elde edilmelidir. Küçük motorlarda ayrıca , randevu gibi hassas manevralar için önemli olan, tam itme gücünden daha küçük olana izin veren kısma yöntemleri için yer olmayabilir . Daha uzun ömür gerektiren CubeSat'lar da tahrik sistemlerinden yararlanır, yörünge tutmak için kullanıldığında bir tahrik sistemi yörünge bozulmasını yavaşlatabilir .

Soğuk gaz iticileri

Bir soğuk gaz itici tipik olarak depolar gaz atıl gibi, azot , bir de, basınçlı tankın bir geçiş ve bültenleri gaz memesi üretmek itme. Çalışma, çoğu sistemde yalnızca tek bir valf tarafından gerçekleştirilir , bu da soğuk gazı en basit kullanışlı tahrik teknolojisi haline getirir. Bazı sistemler kükürt dioksit gibi tehlikeli gazları tercih etse de, kullanılan gazların uçucu veya aşındırıcı olması gerekmediğinden, soğuk gaz tahrik sistemleri çok güvenli olabilir . İnert gazları kullanma yeteneği, genellikle tehlikeli maddelerden kısıtlı oldukları için CubeSats için oldukça avantajlıdır. Ne yazık ki, onlarla sadece düşük performans elde edilebilir, bu da düşük kütleli CubeSat'larda bile yüksek darbeli manevraları önler. Bu düşük performans nedeniyle, ana tahrik için CubeSats'ta kullanımları sınırlıdır ve tasarımcılar, karmaşıklıkta yalnızca küçük artışlarla daha yüksek verimli sistemler seçerler. Soğuk gaz sistemleri daha çok CubeSat tutum kontrolünde kullanım görür.

kimyasal tahrik

Kimyasal tahrik sistemleri, bir memeden hızla çıkan yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıkta bir gaz üretmek için kimyasal bir reaksiyon kullanır . Kimyasal itici sıvı, katı veya her ikisinin bir melezi olabilir. Sıvı itici gazlar bir olabilir monopropellant bir geçirilmiş katalizör veya bipropellant yandığı bir oksitleyici ve bir yakıt . Monopropellantların faydaları , nispeten düşük karmaşıklık/yüksek itme çıkışı, düşük güç gereksinimleri ve yüksek güvenilirliktir. Monopropellant motorlar, nispeten basit kalırken yüksek itme gücüne sahip olma eğilimindedir ve bu da yüksek güvenilirlik sağlar. Bu motorlar, düşük güç gereksinimleri ve basitlikleri nedeniyle çok küçük olmalarına izin verdiği için CubeSats için pratiktir. Küçük hidrazin yakıtlı motorlar geliştirilmiştir, ancak CubeSat Tasarım Spesifikasyonunda belirtilen tehlikeli kimyasallara ilişkin kısıtlamalar nedeniyle uçuş için bir feragat gerektirebilir. Motorların tasarlandığı veya tasarlandığı AF-M315 ( hidroksilamonyum nitrat ) gibi, tehlikeli kimyasal feragat gerektirmeyen daha güvenli kimyasal yakıtlar geliştirilmektedir . Bir "Su Elektroliz İticisi", suyun yörüngede elektrolizi ile ürettiği hidrojen ve oksijeni yaktığı için teknik olarak kimyasal bir tahrik sistemidir .

Elektrikli tahrik

CubeSat elektrikli tahrik , iticiyi yüksek hıza çıkarmak için tipik olarak elektrik enerjisi kullanır, bu da yüksek özgül darbe ile sonuçlanır . Bu teknolojilerin çoğu, nano uydularda kullanım için yeterince küçük hale getirilebilir ve çeşitli yöntemler geliştirilmektedir. Şu anda CubeSats kullanım için tasarlanmış olan elektrikli tahrik türleri şunlardır Hall etkisi iticileri , iyon iticileri , değişen plazma iticileri , elektrosprey iticileri ve resistojets . Birkaç önemli CubeSat görevi, NASA'nın Lunar IceCube gibi elektrikli tahrik kullanmayı planlıyor . Elektrikli tahrikle ilişkili yüksek verimlilik, CubeSats'ın kendilerini Mars'a itmesine izin verebilir. Elektrikli tahrik sistemleri, güç kullanımlarında dezavantajlıdır, bu da CubeSat'ın daha büyük güneş pillerine, daha karmaşık güç dağıtımına ve genellikle daha büyük pillere sahip olmasını gerektirir. Ayrıca, birçok elektrikli tahrik yöntemi, CubeSat Tasarım Spesifikasyonu tarafından sınırlandırılan itici gazı depolamak için basınçlı tanklar gerektirebilir.

ESTCube-1 bir kullanılmış elektrik güneş rüzgar yelken bir yelkenin yerine katı bir madde olarak hareket etmek, bir elektromanyetik alana bağlıdır. Bu teknoloji, bir kullanılan elektrik alanı saptırmak için protonları gelen güneş rüzgar üretmek itme için. Teknenin çalışması için yalnızca elektrik sağlaması gerektiğinden, elektrodinamik bir ipe benzer .

güneş yelken

Güneş yelkenleri  (aynı zamanda hafif yelkenler veya foton yelkenleri olarak  da adlandırılır), büyük ultra ince aynaları itici gaz gerektirmeyen yüksek hızlara itmek için yıldızlardan gelen radyasyon basıncını (güneş basıncı olarak da adlandırılır) kullanan bir uzay aracı tahrik şeklidir  . Bir güneş yelkeninden gelen kuvvet, yelken alanı ile ölçeklenir, bu, küçük kütleleri belirli bir güneş yelkeni alanı için daha büyük ivme ile sonuçlandığından, yelkenleri CubeSats'ta kullanım için çok uygun hale getirir. Bununla birlikte, güneş yelkenlerinin uyduya kıyasla hala oldukça büyük olması gerekiyor, bu da mekanik karmaşıklık ve potansiyel bir arıza kaynağı ekleyerek faydalı güneş yelkenlerinin kullanılması gerektiği anlamına geliyor. Bu tahrik yöntemi, yüksek basınçlar, tehlikeli maddeler veya önemli kimyasal enerji gerektirmediğinden CubeSat Tasarım Spesifikasyonu tarafından belirlenen kısıtlamalara maruz kalmayan tek yöntemdir. 2010 yılında piyasaya sürülen 3U NanoSail-D2 ve Mayıs 2015'te LightSail-1 dahil olmak üzere birkaç CubeSats, derin uzayda ana itici güç ve istikrar olarak bir güneş yelkeni kullandı .

CubeSail şu anda yörüngede 260 metre (850 ft) uzunluğunda, 20 m ² (220 sq ft) güneş yelken şeridini iki CubeSat arasına uzatarak test ediyor, bu da tasarımı UltraSail heliogyro olarak adlandırılan çok daha büyük bir konsept için bilgilendirecek . LightSail-2 , 2019'da bir Falcon Heavy roketinde başarılı bir şekilde konuşlandırılırken, Space Launch System'in 2021'de ilk uçuşunda ( Artemis 1 ) fırlatmayı planlayan en az bir CubeSat bir güneş yelkeni kullanacak: Yakın Dünya Asteroidi İzci (NEA İzci).

Güç

CubeSats, güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için güneş pillerini kullanır ve bu daha sonra tutulma sırasında ve en yoğun yükleme sürelerinde güç sağlayan şarj edilebilir lityum iyon pillerde depolanır . Bu uyduların güneş pilleri montajı için dış duvarlarında sınırlı bir yüzey alanı vardır ve antenler, optik sensörler, kamera merceği, tahrik sistemleri ve erişim portları gibi diğer parçalarla etkin bir şekilde paylaşılması gerekir. Lityum iyon piller, yüksek enerji-kütle oranlarına sahiptir ve bu da onları kütlesi kısıtlı uzay gemilerinde kullanım için çok uygun hale getirir. Pil şarjı ve deşarjı tipik olarak özel bir elektrik güç sistemi (EPS) tarafından gerçekleştirilir. Piller bazen pilin tehlikeli derecede düşük sıcaklıklara ulaşmasını önlemek için ısıtıcılara sahiptir, bu da pil ve görev arızasına neden olabilir.

Pillerin bozulma hızı, şarj edildikleri ve boşaltıldıkları döngü sayısına ve ayrıca her boşalmanın derinliğine bağlıdır: ortalama deşarj derinliği ne kadar büyükse, pil o kadar hızlı bozulur. LEO görevleri için, tahliye döngülerinin sayısının birkaç yüz civarında olması beklenebilir.

Eğer uzay aracı güneşe uyumlu bir yörüngeye fırlatılırsa, tutulma süresi azalarak PV hücreleri için daha az sürekli güneş ışınımı kesintisine izin verecek ve böylece pil kapasitesi gereksinimlerini azaltacaktır. Bununla birlikte, LEO güneş eşzamanlı yörüngelerinde, uzay aracı her zaman güneş ışığını deneyimleyemez ve bu nedenle, yılın zamanına bağlı olarak, uzay aracının tekrar güneşle görüş hattında olması için irtifa kazanması gerekebilir. Boyut ve ağırlık kısıtlamaları nedeniyle, gövdeye monte güneş panelleri ile LEO'da uçan yaygın CubeSat'lar 10 W'tan daha az üretti. Daha yüksek güç gereksinimleri olan görevler , güneş panellerinin Güneş'e doğru en etkili yönelimlerinde kalmasını sağlamak için konum kontrolünden yararlanabilir. ve konuşlandırılmış güneş enerjisi dizilerinin eklenmesi ve yönlendirilmesi yoluyla daha fazla güç ihtiyacı karşılanabilir. Son yenilikler arasında, uydu yayınlanır yayınlanmaz açılan ek yaylı güneş dizileri ve komut verildiğinde panelleri dağıtan termal bıçak mekanizmalarına sahip diziler yer alıyor . CubeSats, başlatma ve yerleştirme arasında güç sağlanamayabilir ve P-POD'a yükleme sırasında çalışmayı önlemek için tüm gücü kesen bir uçuştan önce kaldır pimine sahip olmalıdır. Ek olarak, araç bir P-POD'a yüklenirken bir yerleştirme anahtarı etkinleştirilir, uzay aracına giden gücü keser ve P-POD'dan çıktıktan sonra devre dışı bırakılır.

Telekomünikasyon

CubeSats'ın düşük maliyeti, daha küçük kurum ve kuruluşlar için alana benzeri görülmemiş erişim sağladı, ancak çoğu CubeSat formu için, iletişim antenleri için menzil ve kullanılabilir güç yaklaşık 2W ile sınırlıdır.

Yuvarlanma ve düşük güç aralığı nedeniyle, radyo iletişimi zorludur. Birçok CubeSats , ticari ölçüm bandı ile oluşturulmuş çok yönlü bir monopol veya dipol anten kullanır . Daha zorlu ihtiyaçlar için, bazı şirketler CubeSats için yüksek kazançlı antenler sunar, ancak dağıtım ve işaretleme sistemleri önemli ölçüde daha karmaşıktır. Örneğin, MIT ve JPL , Ay'a faydalı bir menzile sahip şişirilebilir bir çanak anten geliştiriyor, ancak yetersiz verimli görünüyor. JPL, bir CubeSat ( RaInCube ) görevlerinde MarCO ve Radar için X-bandı ve Ka-bandı yüksek kazançlı antenleri başarıyla geliştirdi .

Antenler

Geleneksel olarak, Düşük Dünya Yörünge Küpleri, UHF ve S-bandında iletişim amacıyla antenler kullanır. Güneş sisteminde daha uzağa atılmak için Derin Uzay Ağı (X-bandı ve Ka-bandı) ile uyumlu daha büyük antenler gereklidir. JPL mühendisleri, MarCO ve Near-Earth Asteroid Scout için 6U sınıfı CubeSats ile uyumlu, konuşlandırılabilir, yüksek kazançlı birkaç anten geliştirdi . JPL mühendisleri ayrıca Ka-bandında çalışan ve 1.5U'luk bir istifleme hacminde katlanan DSN ile uyumlu 0,5m'lik bir ağ reflektörlü anten geliştirdiler. For Marco , JPL 'bir Katlanmış Paneli Reflectarray (FPR) tasarlanmış anten mühendisleri 8Kbit bir 6U CubeSat otobüs ve desteklerin X-bandı Mars-Earth telekomünikasyon sığacak şekilde s / 1AU geçiriyor.

Termal yönetim

Farklı CubeSat bileşenleri, geçici veya kalıcı olarak çalışamaz hale gelebilecekleri farklı kabul edilebilir sıcaklık aralıklarına sahiptir. Yörüngedeki uydular, doğrudan Güneş'ten yayılan ve Dünya'dan yansıyan ışınımsal ısının yanı sıra, aracın bileşenleri tarafından üretilen ısı ile ısıtılır. CubeSats , uzay aracından daha soğuksa, ısıyı ya uzaya ya da daha soğuk Dünya'nın yüzeyine yayarak da soğumalıdır . CubeSat'ın yörüngesi ve tutulma süresi bilindiği sürece, tüm bu ışınımsal ısı kaynakları ve yutakları oldukça sabittir ve oldukça tahmin edilebilirdir.

CubeSats'ta sıcaklık gereksinimlerinin karşılanmasını sağlamak için kullanılan bileşenler , pil için çok katmanlı yalıtım ve ısıtıcıları içerir . Küçük uydulardaki diğer uzay aracı termal kontrol teknikleri, bu bileşenlerin beklenen termal çıktısına ve nadiren panjurlar gibi konuşlandırılmış termal cihazlara dayalı özel bileşen yerleşimini içerir . Uzay aracının termal modelinin analizi ve simülasyonu, termal yönetim bileşenlerinin ve tekniklerinin uygulanmasında önemli bir belirleyici faktördür. Genellikle belirli dağıtım mekanizmaları ve yüklerle ilişkili özel termal kaygılara sahip CubeSats, fırlatmadan önce bir termal vakum odasında test edilebilir . Bu tür testler, tam boyutlu uyduların alabileceğinden daha büyük bir güvence sağlar, çünkü CubeSats bütünüyle bir termal vakum odasının içine sığacak kadar küçüktür. Sıcaklık sensörleri tipik olarak farklı CubeSat bileşenlerine yerleştirilir, böylece belirli bir parçaya doğrudan termal radyasyondan kaçınmak veya bu parçanın soğumasını veya ısınmasını sağlamak için aracın yönünü değiştirmek gibi tehlikeli sıcaklık aralıklarından kaçınmak için önlem alınabilir.

Maliyetler

CubeSat, yörüngeye bir yük almanın uygun maliyetli bağımsız bir yolunu oluşturur. Interorbital Systems gibi düşük maliyetli fırlatıcılardan kaynaklanan gecikmelerden sonra , fırlatma fiyatları birim başına yaklaşık 100.000 $ oldu, ancak daha yeni operatörler daha düşük fiyatlar sunuyor. Tam hizmet sözleşmesiyle (uçtan uca entegrasyon, lisanslama, ulaşım vb. dahil) 1U cubesat başlatmak için tipik bir fiyat, 2021'de yaklaşık 60.000 dolardı.

Bazı CubeSat'lar, LightSail-1 gibi inşaat maliyetlerini milyonlara iten karmaşık bileşenlere veya araçlara sahiptir, ancak temel bir 1U CubeSat'ın inşası yaklaşık 50.000 $'a mal olabilir, bu nedenle CubeSats bazı okullar ve üniversiteler için uygun bir seçenektir; ticari amaçlar için CubeSats geliştirmek için küçük işletmelerin yanı sıra.

Önemli geçmiş görevler

Aranabilir nanosatellite veritabanı listeleri en erken CubeSat lansmanları 1998. Bir Plesetsk, Rusya'dan 30 Haziran 2003 tarihinde beri birlikte başlatılmıştır neredeyse 2.000 CubeSats Eurockot Lansmanı Hizmetleri 'nin Çoklu Orbit Misyon . CubeSats, Sun-senkron bir yörüngeye yerleştirildi ve Danimarka AAU CubeSat ve DTUSat, Japon XI-IV ve CUTE-1, Kanada Can X-1 ve ABD Quakesat'ı içeriyordu .

13 Şubat 2012'de, yedi CubeSat içeren üç PPOD konuşlandırıcısı , Fransız Guyanası'ndan fırlatılan bir Vega roketinde Lares uydusu ile birlikte yörüngeye yerleştirildi . Başlatılan CubeSats, e-st@r Space (Politecnico di Torino, İtalya), Goliat (Bükreş Üniversitesi, Romanya), MaSat-1 (Budapeşte Teknoloji ve Ekonomi Üniversitesi, Macaristan), PW-Sat (Varşova Teknoloji Üniversitesi, Polonya), Robusta (Montpellier 2 Üniversitesi, Fransa), UniCubeSat-GG (Roma La Sapienza Üniversitesi, İtalya) ve XaTcobeo (Vigo ve INTA Üniversitesi, İspanya). CubeSats, Avrupa Uzay Ajansı'nın "Vega Maiden Flight" fırsatı çerçevesinde fırlatıldı.

13 Eylül 2012'de, United Launch Alliance Atlas V roketindeki "OutSat" ikincil yükünün bir parçası olarak sekiz P-POD'dan on bir CubeSats fırlatıldı. Bu, tek bir fırlatmada yörüngeye başarıyla yerleştirilen en büyük CubeSats sayısıydı (ve en büyük 24U hacmi), bu, Deniz Yüksek Lisans Okulu'nda (NPS) geliştirilen yeni NPS CubeSat Başlatıcı sistemi ( NPSCuL ) kullanılarak mümkün oldu . Aşağıdaki CubeSats'lar yörüngeye yerleştirildi: SMDC-ONE 2.2 (Fırıncı), SMDC-ONE 2.1 (Able), AeroCube 4.0(x3), Aeneas, CSSWE , CP5, CXBN, CINEMA ve Re (STARE).

Beş CubeSats ( Raiko , Niwaka , Biz-İstek , TechEdSat , F-1 ) den yörüngeye yerleştirildi Uluslararası Uzay İstasyonu ISS küçük uydu dağıtım teknoloji göstergesi olarak, 4 Ekim 2012 tarihinde. Kounotori 3'ün kargosu olarak fırlatılıp ISS'ye teslim edildiler ve bir ISS astronotu, Japon Deney Modülü'nün robotik koluna bağlı dağıtım mekanizmasını hazırladı .

21 Nisan 2013'te Orbital Sciences'ın Antares roketinin ilk uçuşunda fırlatılan Cygnus Kütle Simülatöründen dört CubeSats konuşlandırıldı . Üçü 1U olan PhoneSats NASA'nın tarafından yaptırılan Ames Araştırma Merkezi'nde kullanımını göstermek için akıllı telefonlar olarak aviyonik CubeSats içinde. Dördüncüsü, Planet Labs tarafından inşa edilen Dove-1 adlı bir 3U uyduydu .

26 Nisan 2013'te NEE-01 Pegaso piyasaya sürüldü ve yörüngeden canlı video iletebilen ilk küp uydu, ayrıca kurulu kapasite olarak 100 Watt'tan fazla güce ulaşan ilk 1U küp uydu, daha sonra aynı yılın Kasım ayında NEE-02 Krysaor ayrıca yörüngeden canlı video iletildi, her iki küp uydu da Ekvador Uzay Ajansı tarafından inşa edildi

11 Şubat 2014'te ISS'den toplam otuz üç CubeSat konuşlandırıldı. Bu otuz üçün yirmi sekizi, Flock-1 Dünya Görüntüleme CubeSats takımyıldızının parçasıydı. Diğer beş kişiden ikisi diğer ABD merkezli şirketlerden, ikisi Litvanya'dan ve biri Peru'dan.

LightSail-1 a ile tahrikli bir 3U CubeSat prototip güneş yelken . 20 Mayıs 2015'te Florida'dan fırlatıldı. Dört yelkeni çok ince Mylar'dan yapılmıştır ve toplam alanı 32 m ^2'dir . Bu test, 2016 ana görevinden önce uydu sistemlerinin tam olarak kontrol edilmesini sağlayacak.

5 Ekim 2015'te, AAUSAT5 (Aalborg Üniversitesi, Danimarka), ISS'den konuşlandırıldı. "Uydunu Uçur!" çerçevesinde başlatıldı. Avrupa Uzay Ajansı'nın programı.

Minyatür Röntgen Güneş Spektrometresi CubeSat bir 3U için başlatılan olduğu Uluslararası Uzay İstasyonu o O başlatılan ilk görevim Mayıs 2016 16 üzerinde dağıtılan yerden 6 Aralık 2015 tarihinde NASA odaklanmıştır Bilim Misyon Müdürlüğü CubeSat Entegrasyon Panel, CubeSats ile bilim yapmak üzerine. 12 Temmuz 2016 tarihi itibariyle asgari görev başarı kriterleri (bir aylık bilim gözlemleri) karşılanmıştır, ancak uzay aracı nominal olarak performans göstermeye devam etmektedir ve gözlemler devam etmektedir.

Üç CubeSats 25 Nisan 2016'da Sentinel-1B ile birlikte Fransız Guyanası Kourou'dan fırlatılan bir Soyuz roketi VS14 üzerinde fırlatıldı. Uydular şunlardı: AAUSAT4 (Aalborg Üniversitesi, Danimarka), e-st@r-II (Politecnico di Torino, İtalya) ve OUFTI-1 (Université de Liège, Belçika). CubeSats, "Uydunuzu Uçun!" çerçevesinde fırlatıldı. Avrupa Uzay Ajansı'nın programı.

15 Şubat 2017'de Hindistan Uzay Araştırmaları Örgütü ( ISRO ), tek bir rokette 104 uydu fırlatarak rekor kırdı. PSLV-C37'nin Cartosat-2 serisi ve 103 ortak yolcu uydusu da dahil olmak üzere tek bir yükte piyasaya sürülmesi , birlikte 650 kg'ın (1,433 lb) üzerindeydi. 104 uydudan üçü hariç tümü CubeSats'tı. 101 nano uydudan 96'sı Amerika Birleşik Devletleri'nden ve her biri İsrail, Kazakistan, Hollanda, İsviçre ve Birleşik Arap Emirlikleri'ndendi.

2018 InSight görevi: MarCO CubeSats

InSight sabit Mars iniş aracının Mayıs 2018 lansmanı, giriş ve iniş sırasında InSight'tan Dünya'ya ek röle iletişimi sağlamak için Mars'tan uçmak için iki CubeSat içeriyordu . Bu, CubeSats'ın derin uzaydaki ilk uçuşu. CubeSat teknolojisinin adı Mars Cube One (MarCO), her biri altı üniteli bir CubeSat, 14,4 inç (36,6 santimetre) x 9,5 inç (24,3 santimetre) x 4,6 inç (11,8 santimetre). MarCo bir deneydir, ancak InSight görevi için önemli zaman sürelerinde uzay görevlerine aktarma iletişimi eklemek için gerekli değildir , bu durumda InSight'ın atmosferik girişi zamanından inişine kadar.

MarCO, Mayıs 2018'de InSight iniş aracıyla fırlatıldı, fırlatıldıktan sonra ayrıldı ve ardından kendi yörüngelerinde Mars'a gitti. Ayrıldıktan sonra, her iki MarCO uzay aracı iki radyo anteni ve iki güneş paneli yerleştirdi. Yüksek kazançlı, X bantlı anten, radyo dalgalarını yönlendirmek için düz bir paneldir. MarCO, InSight iniş aracından bağımsız olarak Mars'a gitti ve uçuşta kendi rota ayarlamalarını yaptı.

Sırasında InSight'ı 'ın giriş, alçalma ve iniş (EDS), Kasım 2018 yılında, içinde lander bulaşan telemetri UHF NASA'nın radyo bandında Mars Keşif Orbiter (MRO) havai uçan. MRO, EDL bilgilerini X bandında bir radyo frekansı kullanarak Dünya'ya iletir, ancak başka bir bantta iletiliyorsa aynı anda bir bantta bilgi alamaz. Başarılı bir inişin onayı birkaç saat sonra Dünya'da alınabilirdi, bu nedenle MarCO, iniş sırasında gerçek zamanlı telemetrinin bir teknoloji gösterisiydi.

ABD programları

CubeSat Başlatma Girişimi

NASA'nın 2010 yılında oluşturulan CubeSat Başlatma Girişimi, eğitim kurumlarına, kar amacı gütmeyen kuruluşlara ve NASA Merkezlerine CubeSat fırlatma fırsatları sunuyor. CubeSat Fırlatma Girişimi, başlangıcından bu yana 28 benzersiz kuruluştan 12 ELaNa Görevinde uçan 46 CubeSat'ı başlattı ve 66 benzersiz kuruluştan 119 CubeSat görevi seçti. Nanosatellitlerin Eğitimsel Lansmanı (ELaNa) misyonları şunları içeriyordu: Bir kabile koleji tarafından inşa edilen ilk CubeSat BisonSat, bir lise tarafından inşa edilen ilk CubeSat TJ3Sat ve bir ilkokul tarafından inşa edilen ilk CubeSat STMSat-1. NASA, her yılın Ağustos ayında, bir sonraki Şubat ayında yapılan seçimlerle bir Fırsat Duyurusu yayınlar.

Artemis 1

NASA, 2015 yılında CubeSats'ın düşük Dünya yörüngesinin ötesinde kullanımında yeniliği teşvik etmek için bir yarışma olan Cube Quest Challenge'ı başlattı. Cube Quest Challenge, Ay'ın yakınında ve ötesinde gelişmiş operasyonlar yapabilen uçuş nitelikli, küçük uydular tasarlama, inşa etme ve teslim etme zorluk hedeflerini karşılayan ekiplere toplam 5 milyon dolar sunuyor. Takımlar, ay yörüngesinde veya derin uzayda çeşitli ödüller için yarışırlar. Farklı ekiplerden 13 CubeSat'ın, Artemis 1'de ikincil faydalı yükler olarak 2020-2021 yılları arasında cislunar uzaya fırlatılması planlanıyor .

Artemis 2

Avrupa programları

"Uydunuzu Uçurun!" Avrupa Uzay Ajansı Eğitim Ofisi'nin yinelenen CubeSats programıdır . Üniversite öğrencileri, ESA uzmanlarının desteğiyle CubeSat misyonlarını geliştirme ve uygulama fırsatına sahiptir. Katılımcı öğrenci ekipleri, tasarlama, oluşturma ve test etme aşamalarından CubeSat'larını başlatma ve çalıştırma olanağına kadar tüm döngüyü deneyimleyebilir.

• LEDSAT : Optik LEO uydu izleme yöntemlerini doğrulamak ve geliştirmek için Roma Üniversitesi projesi.

Uluslararası projeler

QB50

QB50, alt termosferde (90-350 km) çok noktalı, yerinde ölçümler ve yeniden giriş araştırmaları için önerilen 50 CubeSats'lık uluslararası bir ağdır . QB50, Von Karman Enstitüsü'nün bir girişimidir ve 7. Çerçeve Programının (FP7) bir parçası olarak Avrupa Komisyonu tarafından finanse edilmektedir. Çift üniteli (2U) CubeSats (10×10×20 cm) geliştirilmiştir, bir ünite ('fonksiyonel' ünite) olağan uydu işlevlerini sağlar ve diğer ünite ('bilim' ünitesi) bir dizi standart sensör barındırır. daha düşük termosfer ve yeniden giriş araştırması için. 35 CubeSats'ın, 4'ü ABD, 4'ü Çin, 4'ü Fransa, 3'ü Avustralya ve 3'ü Güney Kore olmak üzere dünyanın 22 ülkesinden üniversiteler tarafından sağlanması öngörülmektedir. On adet 2U veya 3U CubeSat'ın, yeni uzay teknolojilerinin yörünge içi teknoloji gösterimi için hizmet vermesi öngörülmektedir.

QB50 CubeSat Önerilerine (RFP) Talep 15 Şubat 2012 tarihinde serbest bırakıldı İki "öncü" QB50 uydular bir gemiye başlatıldı Dnepr roketi 19 Haziran tarihinde, 2014 Tüm 50 CubeSats tek birlikte açılacak gerekiyordu Cyclone -4 fırlatma aracı Şubat 2016'da, ancak fırlatma aracının bulunmaması nedeniyle , 18 Nisan 2017'de Cygnus CRS OA-7'ye 36 uydu fırlatıldı ve ardından ISS'den konuşlandırıldı . Mayıs 2017'de PSLV -XL C38 görevinde bir düzine CubeSats daha ortaya çıktı .

Başlatma ve dağıtım

Tam boyutlu uzay aracının aksine, CubeSats kargo olarak uzaya teslim edilme ve daha sonra Uluslararası Uzay İstasyonu tarafından konuşlandırılma yeteneğine sahiptir. Bu, bir fırlatma aracıyla fırlatma ve konuşlandırma dışında yörüngeye ulaşmanın alternatif bir yöntemini sunar . NanoRacks ve Made in Space , Uluslararası Uzay İstasyonunda CubeSats inşa etmek için araçlar geliştiriyor.

Mevcut fırlatma sistemleri

NASA'nın CubeSat Fırlatma Girişimi, 2016'dan birkaç yıl önce ELaNa görevlerinde 46'dan fazla CubeSats başlattı ve o zamandan itibaren önümüzdeki birkaç yıl boyunca 57'si uçuş için tezahür etti. CubeSats ne kadar ucuz veya çok yönlü olursa olsun , 2015 itibariyle yaklaşık 100.000 $ 'dan başlayan fiyatlarla, çok daha büyük uzay gemilerini fırlatan büyük roketler üzerinde ikincil yükler olarak sürüşleri bağlamalıdır. hemen hemen her fırlatma aracına entegre edilmiş ve fırlatılmıştır. Bununla birlikte, bazı fırlatma hizmeti sağlayıcıları, ister tüm lansmanlarda isterse yalnızca belirli lansmanlarda olsun, CubeSats'ı başlatmayı reddediyor, 2015 itibariyle iki örnek ILS ve Sea Launch idi .

SpaceX ve Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS), CubeSats için ikincil yük olarak ticari başlatma hizmetleri sunan iki yeni şirkettir, ancak bir başlatma birikimi hala mevcuttur. Ayrıca, Hindistan'ın USAK ticari ikincil yükleri olarak 2009 yılından beri yabancı CubeSats imza atmaktadır. 15 Şubat 2017'de ISRO, çeşitli yabancı şirketler için Polar Uydu Fırlatma Aracında 103 CubeSats fırlatarak dünya rekoru kırdı ISC Kosmotras ve Eurockot, CubeSats için fırlatma hizmetleri de sunuyor. SpaceX, 2021 yılında 143 uzay aracını yörüngeye taşıyan Transporter-1 (uzay uçuşu) ile bu rekoru kırdı .

Rocket Lab , Yeni Zelanda'dan Elektron (roket) üzerinde CubeSats'ı başlatma konusunda uzmanlaşmıştır .

Gelecek ve önerilen fırlatma sistemleri

5 Mayıs 2015'te NASA , özellikle çok küçük uyduları fırlatmak için tasarlanmış yeni bir roket sınıfı geliştirmeye adanmış Kennedy Uzay Merkezi'ne dayalı bir program duyurdu : 30 kg'lık bir yük kütlesi sunacak NASA Girişim Sınıfı Fırlatma Hizmetleri (VCLS). her fırlatıcı için 60 kg'a kadar. Beş ay sonra, Ekim 2015'te NASA, her biri bir uçuş için üç ayrı başlangıç ​​fırlatma şirketine toplam 17,1 milyon dolar verdi: Roket Laboratuvarı'na ( Electron roketi ) 6,9 milyon dolar ; Firefly Space Systems'a ( Alpha roketi ) 5.5 milyon dolar ; ve Virgin Galactic'e ( LauncherOne roketi ) 4.7 milyon dolar . VCLS sözleşmesi kapsamındaki üç uçuşun yükleri henüz atanmamıştır. Diğer küçük uydu fırlatma sistemleri de dahil olmak üzere, küçük bir yük yanında CubeSats taşıyacak geliştirilmekte olan Neptün tarafından roketlerin seri Interorbital Sistemleri , Garvey Spacecraft adlı uzay gemisinde 'ın NanoSat Fırlatma Aracı ve SPARK roket. KSF Space gibi geleneksel fırlatma araçlarına ve fırlatma kolaylaştırıcılarına ek olarak, İsviçre Uzay Sistemleri , Nesil Yörünge Fırlatma Hizmetleri ve Boeing ( Küçük Fırlatma Aracı şeklinde ) tarafından yörüngeye birkaç hava fırlatma aracı çalışmaktadır .

Aralık 2015 itibariyle, küçük CubeSat yüklerini vurgulayan yalnızca bir fırlatma aracı, fırlatma girişiminde bulundu, SPARK , 4 Kasım 2015'te fırlatıldıktan kısa bir süre sonra dağıldı. Roket, 55 kilogramlık birincil faydalı yükü ile birlikte çeşitli boyutlarda 12 CubeSat'ı taşıyordu.

CubeSats'ın yapı, tahrik, malzeme, bilgi işlem ve telekomünikasyon, güç ve herhangi bir ek özel alet veya ölçüm cihazı gibi yukarıda belirtilen özelliklerinin veya özelliklerinin çoğu, CubeSat teknolojisinin Dünya'nın yörüngesinin ötesinde kullanımının genişletilmesine meydan okur. Bu zorluklar, son on yılda uluslararası kuruluşlar tarafından giderek daha fazla dikkate alınmaktadır; örneğin, 2012'de NASA ve Jet Propulsion Lab tarafından önerilen INSPIRE uzay aracı, derin uzay CubeSats'ın operasyonel yeteneklerini kanıtlamak için tasarlanmış bir uzay aracında ilk girişimdir. Lansman tarihinin 2014 olması bekleniyordu, ancak henüz yapılmadı ve tarih şu anda NASA tarafından TBD olarak listeleniyor.

Southern Launch tarafından Güney Avustralya'nın Koonibba kentindeki yeni bir roket fırlatma sahasında testler devam ediyor . Adelaide'de DEWC Systems tarafından geliştirilen küp uyduları geliştirmek için bilgi toplamayı amaçlayan küçük bir kopya yükü içeren bir roketin 15 Eylül 2020'de siteden fırlatılması planlanıyor .

dağıtım

P-POD'lar (Poly-PicoSatellite Orbital Deployers), ikincil yükler için ortak bir platform sağlamak üzere CubeSats ile tasarlanmıştır . P- POD'lar bir fırlatma aracına monte edilir ve CubeSats'ı yörüngeye taşır ve fırlatma aracından uygun sinyal alındığında bunları dağıtır. P-POD Mk III, maksimum 3U hacme kadar üç adet 1U CubeSats veya diğer 0,5U, 1U, 1.5U, 2U veya 3U CubeSats kombinasyonu için kapasiteye sahiptir. Uluslararası Uzay İstasyonundaki NanoRacks CubeSat Dağıtıcısı (NRCSD) ile 2014 itibariyle CubeSat dağıtımının en popüler yöntemi olan diğer CubeSat dağıtıcıları mevcuttur. Bazı CubeSat dağıtıcıları ISIPOD (Uzayda Yenilikçi Çözümler BV) veya SPL (Astro und Feinwerktechnik Adlershof GmbH), bazıları hükümetler veya X-POD ( Toronto Üniversitesi ), T-POD ( Tokyo Üniversitesi ) veya J-SSOD ( JAXA ) gibi kar amacı gütmeyen kuruluşlar tarafından oluşturulmuştur. ) Uluslararası Uzay İstasyonunda. P-POD en fazla 3U CubeSat başlatmakla sınırlıyken, NRCSD 6U (10×10×68.1 cm) CubeSat başlatabilir ve ISIPOD farklı bir 6U CubeSat (10×22.63×34.05 cm) başlatabilir.

Neredeyse tüm CubeSats'lar bir fırlatma aracından veya Uluslararası Uzay İstasyonundan konuşlandırılırken, bazıları birincil yüklerin kendileri tarafından konuşlandırılır. Örneğin, FASTSAT , bir 3U CubeSat olan NanoSail- D2'yi konuşlandırdı . Bu, Antares roketinin ilk uçuşunda başlatılan ve daha sonra dört CubeSats taşıyan ve daha sonra konuşlandıran birincil yük olarak Cygnus Kütle Simülatörü ile tekrar yapıldı . Dünya yörüngesinin ötesindeki CubeSat uygulamaları için, uyduları birincil faydalı yükten yerleştirme yöntemi de benimsenecektir. Artemis 1'de , onları Ay'ın yakınına yerleştirecek olan on bir CubeSat'ın fırlatılması planlanıyor . Mars'a iniş yapan InSight , CubeSat'ları röle iletişim uyduları olarak kullanmak için Dünya yörüngesinin ötesine de getirdi . MarCO A ve B olarak bilinenler , Dünya-Ay sisteminin ötesine gönderilen ilk CubeSat'lardır .

Chasqui 2014 yılında Uluslararası Uzay İstasyonunda bir uzay yürüyüşü sırasında elle konuşlandırıldığında benzersiz bir dağıtım süreci gördüm.

Ayrıca bakınız

• AMSAT
• KSF Uzay Vakfı Cubesat eğitim seti programı
• Kanada Gelişmiş Nanouzay Deney Programı
• CubeRover , küçük gezicilere uygulanan benzer bir konsept
• Cubesat Uzay Protokolü
• İsrail Nano Uydu Derneği
• CubeSats Listesi
• Nanouydu Fırlatma Sistemi
• OSCAR
• PocketQube , 5x5x5 cm boyutlarında benzer ancak daha küçük bir format

Referanslar

Dış bağlantılar

• Resmi internet sitesi
• CubeSat Veritabanı ve Nanosatellites – 1998'den beri piyasaya sürülen ve piyasaya sürülmesi planlanan 2.000'den fazla CubeSat'ı listeler
• Evet, Jack; Revay, David; Delahunt, Jackson. "CubeSats projeleri" . Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik ( STEM ) ağı . Bilim için 'GitHub'
• CubeSat geliştirici kaynakları ve düzenleyici veriler
• Murphey, 1 Stephen (2012). "küpsat nedir" .
• LibreCube , CubeSats geliştirmek için açık kaynaklı bir platform
• Açık Kaynak CubeSat Çalıştayı (OSCW)
• NEN CubeSat Desteği (NASA)