Küçük uydu - Small satellite

Bir küçük uydu , küçültülmüş uydu veya smallsat a, uydu genellikle 500 kg (1100 Ib) altında, düşük kütle ve boyutu. Bu tür uyduların tümü "küçük" olarak adlandırılabilirken, onları kütleye göre sınıflandırmak için farklı sınıflandırmalar kullanılır . Uydular, fırlatma araçlarının büyük ekonomik maliyetini ve inşaatla ilgili maliyetleri azaltmak için küçük inşa edilebilir . Minyatür uydular, özellikle çok sayıda, bazı amaçlar için daha az, daha büyük olanlardan daha faydalı olabilir - örneğin, bilimsel verilerin toplanması ve radyo rölesi . Küçük uyduların yapımındaki teknik zorluklar, yeterli güç depolama veya bir itme sistemi için yer olmamasını içerebilir .

Gerekçeler

Grup ismi Kütle (kg)
Büyük uydu >1000
orta uydu 500 ila 1000
mini uydu 100 ila 500
mikro uydu 10 ila 100
nano uydu 1 ila 10
Pico uydusu 0.1'e 1
Femto uydusu <0.1

Uyduları minyatürleştirmenin bir mantığı maliyeti azaltmaktır; daha ağır uydular, daha büyük itme gücüne sahip daha büyük roketler gerektirir ve ayrıca finansman maliyeti daha yüksektir. Buna karşılık, daha küçük ve daha hafif uydular, daha küçük ve daha ucuz fırlatma araçları gerektirir ve bazen birden fazla fırlatılabilir. Ayrıca, daha büyük fırlatma araçlarında fazla kapasite kullanılarak 'sırtta' fırlatılabilirler. Minyatürleştirilmiş uydular, daha ucuz tasarımlar ve seri üretim kolaylığı sağlar.

Küçük uydular geliştirmenin bir başka önemli nedeni de, daha büyük bir uydunun başaramayacağı görevleri etkinleştirme fırsatıdır, örneğin:

  • Düşük veri hızlı iletişim için takımyıldızlar
  • Birden çok noktadan veri toplamak için oluşumları kullanma
  • Daha büyük uyduların yörüngede incelenmesi
  • Üniversite ile ilgili araştırma
  • Daha pahalı bir uzay aracında kullanmadan önce yeni donanımı test etme veya nitelendirme

Tarih

Uydu fırlatma endüstrisinin nano uydu ve mikro uydu segmentleri son yıllarda hızla büyümektedir. 1–50 kg (2.2–110,2 lb) aralığındaki geliştirme etkinliği, 50–100 kg (110–220 lb) aralığındakiyi önemli ölçüde aşmıştır.

Gelen 1-50 kg başına aralığı, 15'den az uydular 2012 yılında başlatılan 34'e 2011'e 2007 yılında 30'dan az başlattı yılda ardından, 2006 yılında 2005, 34 2000 yılında yıllık olarak bu gül başlatıldı ve 92 2013 yılında başlattı.

Avrupalı ​​analist Euroconsult, 2015-2019'da piyasaya sürülecek olan ve piyasa değeri 7,4 milyar ABD Doları olarak tahmin edilen 500'den fazla küçük satış projesi gerçekleştiriyor .

2015'in ortalarına gelindiğinde, küçük uydular için çok daha fazla fırlatma seçeneği mevcut hale geldi ve ikincil yükler hem miktar olarak daha büyük hem de daha kısa sürede planlanması daha kolay hale geldikçe yolculuklar .

sınıflandırma grupları

Uzay Teknolojisi 5'in üç mikro uydusu

Küçük uydular

"Küçük uydu" veya bazen "mini uydu" terimi, genellikle ıslak kütlesi (yakıt dahil) 100 ila 500 kg (220 ve 1,100 lb) arasında olan yapay bir uyduya atıfta bulunur , ancak diğer kullanımda, aşağıdaki herhangi bir uydu anlamına gelir. 500 kg (1.100 lb).

Küçük uydu örnekler Demeter , Essaim , Parasol , Picard , mikroskop , Taranis , ELISA , SSOT , SMART-1 , Spirale-A ve -B ve Starlink uydularını.

Küçük uydu fırlatma aracı

Küçük uydular geleneksel olarak daha büyük fırlatma araçlarında ikincil yükler olarak fırlatılmış olsa da, bazı şirketler şu anda özellikle küçük uydu pazarını hedefleyen fırlatma araçları geliştiriyor veya geliştiriyor. Özellikle, ikincil yük paradigması, benzersiz yörünge ve fırlatma zamanlaması gereksinimlerine sahip birçok küçük uydu için gereken özgünlüğü sağlamaz.

Smallsat fırlatma araçları sunan şirketler şunları içerir:

Smallsat fırlatma araçları planlayan şirketler şunları içerir:

mikro uydular

"Mikro uydu" veya "mikrosat" terimi genellikle ıslak kütlesi 10 ila 100 kg (22 ve 220 lb) arasında olan yapay bir uydu adına uygulanır. Ancak, bu resmi bir sözleşme değildir ve bazen bu terimler bundan daha büyük veya bundan daha küçük uydulara atıfta bulunabilir (örneğin, 1–50 kg (2.2–110,2 lb)). Bazen, bu tür bazı uydulardan tasarımlar veya önerilen tasarımlar, birlikte veya bir oluşum içinde çalışan mikro uydulara sahiptir . "Uydu" gibi genel terim "küçük uydu" veya "küçük uydu" da bazen kullanılır.

Örnekler: Astrid-1 ve Astrid-2'nin yanı sıra şu anda LauncherOne için duyurulan uydu seti (aşağıda)

2018'de, her biri yalnızca 13,5 kg (30 lb) kütleye sahip iki Mars Cube One mikrosat, gezegenler arası uzayda kullanım için Dünya yörüngesinden ayrılan ilk CubeSats oldu. Başarılı Mars InSight iniş göreviyle birlikte Mars'a doğru uçtular . İki mikrosat , Kasım 2018'de Mars'tan bir uçuş gerçekleştirdi ve her ikisi de Aralık ayı sonuna kadar Dünya'daki yer istasyonlarıyla iletişim kurmaya devam etti. Her ikisi de Ocak 2019'un başlarında sessiz kaldı.

Mikro uydu fırlatma aracı

Bir dizi ticari ve askeri müteahhit şirket şu anda mikro uyduların giderek daha fazla hedeflenen fırlatma gereksinimlerini gerçekleştirmek için mikro uydu fırlatma araçları geliştiriyor . Mikro uydular uzun yıllardır daha büyük fırlatıcılarda ikincil faydalı yükler olarak uzaya taşınırken , ikincil faydalı yük paradigması, benzersiz yörünge ve fırlatma zamanlama gereksinimlerine sahip, giderek daha karmaşık hale gelen birçok küçük uydu için gereken özgünlüğü sağlamaz.

Temmuz 2012'de Virgin Galactic , 100 kg'lık (220 lb) "küçük uydu" birincil yükleri düşük Dünya yörüngesine fırlatmak için tasarlanmış bir yörünge fırlatma aracı olan LauncherOne'ı duyurdu ve fırlatmaların 2016'da başlaması öngörülüyor. dahil GeoOptics , Skybox Görüntüleme , Spaceflight Industries ve Planetary Resources . Hem Surrey Uydu Teknolojisi hem de Sierra Nevada Uzay Sistemleri , "LauncherOne tasarımına göre optimize edilmiş" uydu otobüsleri geliştiriyor . Virgin Galactic, 2008'in sonundan beri LauncherOne konsepti üzerinde çalışıyor ve 2015 itibariyle, Virgin insanlı uzay uçuşu programı 2014'te birden fazla gecikme ve ölümcül bir kaza yaşadığından, onu Virgin'in temel iş planının daha büyük bir parçası haline getiriyor.

Aralık 2012'de DARPA , Havadan Fırlatma Yardımı Uzay Erişimi programının, her biri 1 adet 24 mikro uydudan (~20 kg (44 lb) menzil) oluşan bir takımyıldızı serbest bırakmayı amaçlayan DARPA SeeMe programı için mikro uydu roket güçlendiricisi sağlayacağını duyurdu. -m görüntüleme çözünürlüğü ." Program Aralık 2015'te iptal edildi.

Nisan 2013'te Garvey Spacecraft , Prospector 18 suborbital fırlatma aracı teknolojisini, 10 kg'lık (22 lb) bir yükü 250 km'lik (160 mi) bir yörüngeye eşit bir yörüngeye taşıyabilen bir yörünge nanosat fırlatma aracına dönüştürmek için 200.000 ABD Doları tutarında bir sözleşme aldı. -daha yetenekli kümelenmiş "20/450 Nano/Mikro Uydu Fırlatma Aracı" (NMSLV) 20 kg (44 lb) yükleri 450 km (280 mil) dairesel yörüngelere ulaştırabilir .

Boeing Küçük Fırlatma Aracı bir olan havadan fırlatılan üç aşamalı-to-yörüngeye fırlatma aracı düşük Dünya yörüngesine 45 kg (100 lb) küçük yükleri başlatmak amaçlanmıştır kavramı. Programın, ABD askeri küçük uyduları için fırlatma maliyetlerini fırlatma başına 300.000 ABD Dolarına (7.000 ABD Doları /kg) kadar düşürmesi öneriliyor ve geliştirme programı finanse edildiyse, 2012 itibariyle 2020 itibariyle faaliyete geçebilir.

İsviçreli şirket Swiss Space Systems (S3), 2013 yılında , düşük Dünya yörüngesine 250 kg'a (550 lb) kadar yük taşıma kapasitesine sahip bir mikrosat fırlatma aracı fırlatacak olan SOAR adlı bir suborbital uzay uçağı geliştirme planlarını açıkladı .

İspanyol şirketi PLD Space , yörüngeye 150 kg'a (330 lb) kadar yerleştirme kapasitesine sahip Miura 1 ve Miura 5 adlı düşük maliyetli fırlatma araçları geliştirmek amacıyla 2011 yılında doğdu .

Nanouydular

Ağustos 2021 itibariyle başlatılan, planlanan ve öngörülen nano uydular

"Nanosatellit" veya "nanosat" terimi, ıslak kütlesi 1 ila 10 kg (2,2 ve 22,0 lb) arasında olan yapay bir uyduya uygulanır . Bu türlerin tasarımları ve önerilen tasarımları ayrı ayrı başlatılabilir veya birlikte veya oluşum halinde çalışan birden fazla nano uyduya sahip olabilir, bu durumda bazen "uydu sürüsü" veya "parçalara ayrılmış uzay aracı " terimi kullanılabilir. Bazı tasarımlar, yer kontrolörleri ile iletişim veya nano uydularla fırlatma ve yerleştirme için daha büyük bir "ana" uydu gerektirir. Ağustos 2021 itibariyle 1600'den fazla nano uydu fırlatıldı.

Bir CubeSat , 10 cm × 10 cm × 10 cm'nin katlarına dayalı olarak küp şeklinde inşa edilmiş ve birim başına 1,33 kilogramdan (2,9 lb) fazla olmayan bir kütleye sahip yaygın bir nanouydu türüdür. CubeSat konsepti ilk olarak 1999 yılında California Polytechnic State University ve Stanford University'nin ortak bir ekibi tarafından geliştirildi ve CubeSat tarzı bir nano uydu fırlatmayı planlayan herkes tarafından kullanılmak üzere spesifikasyonlar bu grup tarafından sağlandı.

Elektronik teknolojisinin minyatürleştirilmesinde ve kapasite artışında ve uydu takımyıldızlarının kullanımında devam eden ilerlemeler ile nano uydular, daha önce mikro uydular gerektiren ticari görevleri yerine getirme yeteneğine sahiptir. Örneğin, bir 6U CubeSat standart bir etkinleştirme önerilmiştir uydu konstelasyonunu 35 8 kg (18 Ib) Toprak görüntüleme uyduları beş 156 kg (344 Ib) bir takımyıldızı yerine RAPIDEYE CAI maliyetle Toprak görüntüleme uyduları, , önemli ölçüde artırılmış tekrar ziyaret süreleri ile: RapidEye takımyıldızı ile dünyanın her bölgesi 24 saatte bir değil, her 3,5 saatte bir görüntülenebilir. Daha hızlı tekrar ziyaret süreleri, RapidEye takımyıldızının amacı olan afet müdahalesi gerçekleştiren ülkeler için önemli bir gelişmedir. Ek olarak, nanosat seçeneği, daha fazla ülkenin yoğun olmayan (afet olmayan) görüntüleme verisi toplama için kendi uydularına sahip olmasına izin verecektir. Maliyetler düştükçe ve üretim süreleri kısaldıkça, nano uydular şirketler için giderek daha uygun girişimler haline geliyor.

Örnek nano uydular: ExoCube (CP-10) , ArduSat , SPROUT

Nanosatellite geliştiricileri ve üreticileri arasında EnduroSat , GomSpace , NanoAvionics , NanoSpace, Spire , Surrey Satellite Technology , NovaWurks , Dauria Aerospace , Planet Labs ve Reaktor bulunmaktadır .

nanosat pazarı

2014'ten önceki on yıllık nanosat lansmanlarında, yalnızca 75 nanosat piyasaya sürüldü. Fırlatma oranları, Kasım 2013-Ocak 2014 arasındaki üç aylık dönemde 94 nanosat fırlatıldığında önemli ölçüde arttı.

Nanosat kullanmanın bir zorluğu, bu tür küçük uyduların düşük Dünya yörüngesinin ötesinde herhangi bir yere ekonomik olarak teslim edilmesi olmuştur . 2014'ün sonlarına doğru, uzak asteroitleri keşfetmek gibi uygulamalar için nanosat sürülerini Dünya yörüngesinin ötesindeki yörüngelere ulaştırmak üzere özel olarak tasarlanmış daha büyük uzay araçları için öneriler geliştiriliyordu .

Nano uydu fırlatma aracı

2010'larda minyatürleştirmenin teknolojik ilerlemelerinin ortaya çıkması ve özel uzay uçuşu girişimlerini desteklemek için artan sermaye ile birlikte, çeşitli küçük faydalı yük Nanouydu Fırlatma Aracı (NLV) teknolojileri geliştirme fırsatlarını takip etmek için birkaç girişim kuruldu.

Önerilen veya geliştirilmekte olan NLV'ler şunları içerir:

Gerçek NS lansmanları:

  • NASA , 21 Nisan 2013'te akıllı telefonlara dayalı üç uydu fırlattı. İki telefon PhoneSat 1.0 spesifikasyonunu ve üçüncüsü PhoneSat 2.0'ın beta sürümünü kullandı
  • ISRO , 22 Haziran 2016'da Flock-2P programı kapsamında Hindistan üniversiteleri için 2 ve Amerika Birleşik Devletleri için 12 olmak üzere 14 nano uydu fırlattı . Bu fırlatma, PSLV-C34 görevi sırasında gerçekleştirildi .
  • ISRO , 15 Şubat 2017'de 103 nano uydu fırlattı. Bu fırlatma, PSLV -C37 görevi sırasında gerçekleştirildi .

Pisatellitler

"Pikosatellit" veya "picosat" terimi ( PicoSAT serisi mikro uydularla karıştırılmamalıdır ) genellikle ıslak kütle 0,1 ila 1 kg (0,22 ve 2,2 lb) arasında olan yapay uydulara uygulanır, ancak bazen bunu belirtmek için kullanılır. Fırlatma kütlesi 1 kg'ın altındaki herhangi bir uyduya. Yine, bu türlerin tasarımları ve önerilen tasarımları genellikle birlikte veya oluşum halinde çalışan birden fazla pikosatellite sahiptir (bazen "sürü" terimi kullanılır). Bazı tasarımlar, yer kontrolörleri ile iletişim veya pikosatellitlerle fırlatma ve yerleştirme için daha büyük bir "ana" uydu gerektirir.

Picosatellites, kendin yap kit yapımcıları için yeni bir alternatif olarak ortaya çıkıyor. Pisatellitler şu anda 0,1–1 kg (0,22–2,2 lb) aralığında ticari olarak mevcuttur. Yaklaşık bir soda kutusu büyüklüğündeki 1 kg'ın altındaki picosat yükleri için şimdi 12.000 ila 18.000 $ arasında fırlatma fırsatları mevcuttur.

Femtosatellitler

"Femtosatellit" veya "femtosat" terimi genellikle ıslak kütlesi 100 g'ın (3,5 oz) altında olan yapay uydulara uygulanır. Pisatellitler gibi, bazı tasarımlar yer kontrolörleri ile iletişim için daha büyük bir "ana" uydu gerektirir.

Üç prototip "çip uydular" için başlatılan ISS üzerinde uzay mekiği Endeavour onun üzerinde nihai misyon Onlar ISS dış platformu bağlanmıştır Mayıs 2011'de Malzemeler Uluslararası Uzay İstasyonu Deney testleri için (Misse-8). Nisan 2014'te nanosatellit KickSat , 104 femtosatellit boyutlu çipsat veya "Sprites" salmak amacıyla bir Falcon 9 roketinde fırlatıldı. Durumda, yerleşik bir saatin arızalanması nedeniyle konuşlandırmayı zamanında tamamlayamadılar ve dağıtım mekanizması, 5 gramlık femtosatlardan herhangi birini konuşlandırmadan 14 Mayıs 2014'te atmosfere yeniden girdi . ThumbSat , 2010'ların sonlarında femtosatellite'leri başlatmayı amaçlayan başka bir projedir. ThumbSat, 2017'de CubeCat ile 1000'e kadar çok küçük uyduyu fırlatmak için bir fırlatma anlaşması yaptığını duyurdu.

Mart 2019'da CubeSat KickSat-2, "ChipSats" adı verilen 105 femtosat'ı Dünya yörüngesine yerleştirdi. Uydular 3 gün boyunca test edildi ve ardından tekrar atmosfere girerek yandı.

Teknik zorluklar

Küçük uydular genellikle yenilikçi tahrik, durum kontrolü , iletişim ve hesaplama sistemleri gerektirir.

Büyük uydular genellikle kullanmak monopropellants veya bipropellant tahrik ve tutum kontrolü için yanma sistemleri; bu sistemler karmaşıktır ve ısıyı dağıtmak için yüzey alanına minimum hacim gerektirir. Bu sistemler daha büyük küçük uydularda kullanılabilirken, diğer mikro/nanosatlar elektrikli tahrik, sıkıştırılmış gaz, bütan veya karbondioksit gibi buharlaşabilir sıvılar veya basit, ucuz ve ölçeklenebilir diğer yenilikçi tahrik sistemleri kullanmak zorundadır .

Küçük uydular, UHF, VHF, S-bandı ve X-bandında geleneksel radyo sistemlerini kullanabilir, ancak daha büyük uydulara kıyasla daha güncel teknoloji kullanılarak genellikle minyatürleştirilir. Nanosatlar ve küçük mikrosatlar gibi küçük uydular, büyük geleneksel radyo transponderleri için güç kaynağı veya kütlesinden yoksun olabilir ve lazer alıcıları, anten dizileri ve uydudan uyduya iletişim ağları gibi çeşitli minyatür veya yenilikçi iletişim sistemleri önerilmiştir. Bunların çok azı pratikte kanıtlanmıştır.

Elektroniklerin "uzayda sertleştirilmiş" veya dış uzay ortamına (vakum, mikro yerçekimi, termal aşırılıklar ve radyasyona maruz kalma) dirençli olması için titizlikle test edilmesi ve modifiye edilmesi gerekir. Minyatürleştirilmiş uydular, testlerde daha az masrafla yeni donanımları test etme fırsatı sağlar. Ayrıca, görevdeki genel maliyet riski çok daha düşük olduğundan, daha güncel ancak daha az uzayda kanıtlanmış teknoloji, mikro ve nanosatlara, risk iştahı daha az olan çok daha büyük, daha pahalı görevlerde kullanılabileceklerinden daha fazla dahil edilebilir.

çarpışma güvenliği

Küçük uyduları yer tabanlı radarlarla izlemek zordur, bu nedenle diğer uydularla mı yoksa insan işgali altındaki uzay araçlarıyla mı çarpışacaklarını tahmin etmek zordur. ABD Federal İletişim Komisyonu , bu güvenlik gerekçesiyle en az bir küçük uydu fırlatma talebini reddetti.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar