Man tar inte två kubsatser och gnuggar ihop dem för att bilda statisk elektricitet. Snarare skickar du dem på en kort rymdresa till låg jordomloppsbana (LEO) och placerar dem isär en bit och vips, du har ett teleskop. Det är planen för NASA:s Goddard Space Flight Center-ingenjörer och även vad som har föreställts av flera andra.
Cubesats är en av de stora dillena i den nya rymdindustrin. Men nästan allt som har flugit hittills är enkla roderlösa kuber som tar bilder när de är rätt orienterade. De GSFC ingenjörer planerar att ge två kuber väsentlig kontroll över sina positioner i förhållande till varandra och till universum som omger dem. Med en som håller ett teleskop och den andra en skiva för att utplåna den ljusa solen, kommer deras cubesat-teleskop att göra vad inte ens Hubble Space Telescope kan och för mycket mindre pengar.
Semper (vänster), Calhoun och Shah utvecklar den teknik som behövs för att skapa ett virtuellt teleskop som de planerar att demonstrera på två CubeSats. (Bild/bildtext: NASA/W. Hrybyk)
1U, 3U, 9U – dessa är alla kubsatser i olika storlekar. De har alla enhetsstorleken 1 gemensamt. En 1U kubsats är 10 x 10 x 10 centimeter i kuber. En kub av denna storlek rymmer en liter vatten (ungefär en liter) vilket är ett kilogram i vikt. Eller byt ut det vattnet mot hydrazin och du har väldigt nära 1 kilo raketbränsle med en drivkraft som kan ta en cubestat-plats.
GSFCs flygingenjörer, ledda av Neerav Shah, vill inte gå långt, de vill bara titta på saker långt borta med hjälp av två kubsats. Deras design kommer att använda ett som ett teleskop – lite optik och en bra detektor – och den andra kubsatsen kommer att stå av cirka 20 meter, som de planerar, och fungera som en coronagraph . Coronagraph cubesat kommer att fungera som en solmask, en ockult skiva för att blockera de ljusa strålarna från solens yta så att cubesat-teleskopet kan titta med hög upplösning på koronan och kanten av solen. För dessa ingenjörer är utmaningen att hålla de två kubsatserna exakt inriktade och peka på sitt mål.
Endast dedikerade solobserverande rymdteleskop som SDO, STEREO och SOHO kan blockera solen, men deras koronagrafer är begränsade. Att separera koronagrafen längre från optiken förbättrar markant hur nära man kan titta på kanten av ett ljust föremål. Med korongrafmasken närmare optiken kommer mer starkt ljus fortfarande att nå optiken och detektorerna och flöda ut det du verkligen vill se. Tekniken Shah och hans kollegor utvecklar kan vara en vägsökare för framtida rymdteleskop som kommer att söka efter avlägsna planeter runt andra stjärnor – även med hjälp av en koronagraf för att avslöja de annars gömda planeterna.
Ingenjörerna har fått en investering på 8,6 miljoner USD från Defence Advanced Research Project Agency ( DARPA ) och arbetar i samarbete med Maryland-baserade Emergent Space Technologies .
Ett exempel på en 3U cubesat – 3 1U kuber staplade. Denna cubesat-storlek skulle kunna fungera som teleskopet för ett teleskopsystem med två cubesat. Det kan vara ett enkelt optiskt system med en diameter på 10 cm eller använda finare vikoptik för att förbättra dess upplösningsförmåga. (Kredit: LLNL)
Utmaningen för GSFC-ingenjörer är att ge två små kubsats vägledning, navigering och kontroll (GN&C) lika bra som alla vanliga rymdfarkoster som har flugit. De planerar att använda hyllteknologi och det finns många små och till och med stora företag som utvecklar och säljer cubesat-delar.
Det här är en redaktionsperiod för cubesat-sektorn, om man så vill, av den nya rymdindustrin. Genom att sortera igenom de vanliga komponenterna kommer GSFC-ingenjörerna under ledning av Shah att välja de bästa i klassen. Delarna de behöver är saker som små solsensorer och stjärnsensorer, laserstrålar och små detektorer av dessa strålar, accelerometrar, små gyroskop eller momentumhjul och även små framdrivningssystem. Cubesat-branschen är ganska nära att ha alla dessa klara som standardutgåva. Frågan är då vad man gör med små satelliter i låg omloppsbana om jorden (LEO). Teleskop för jordobservation gör redan framsteg och kikarsikten för astronomi är nästa. Det finns också planer på att ge sig ut i det interplanetära rymden med små och kapabla kubsatta rymdsonder.
Huruvida man kan upprätthålla en vinst för ett företag byggt på cubesats är fortfarande en stor fråga. Just nu går de som bygger cubesats enligt kundspecifikationer med vinst och de som gör de små hackorna och spadarna för cubesats gör vinster. Den lilla industrin kan vara överbyggd, vilket i ekonomiskt språkbruk kanske bara är naturligt. Många små startups kommer att misslyckas. Men för forskare vid universitet och forskningsorganisationer som NASA har cubesats uthållighet eftersom de minskar kostnaderna genom sin låga massa och storlek, och den låga kostnaden för komponenterna för att få dem att fungera. GSFC-satsningen kommer att avgöra hur snabbt cubesats börjar göra verkligt arbete inom astronomiområdet. Att kontrollera attityd och lägga till framdrivning är nästa stora sak i cubesat-utveckling.
Referenser: