Космос и астрономия 29 септември 2024 г. · 0 коментара
Два сателита CubeSat се разполагат в орбитата на Земята. Кредит за изображение: НАСА
Ерата на огромните, скъпи сателити отстъпва на ерата на малките, евтини сателити, които могат да бъдат изстрелвани масово.
Повечето CubeSats тежат по-малко от топка за боулинг, а някои са достатъчно малки, за да ги държите в ръка. Но въздействието, което тези инструменти имат върху изследването на космоса, е гигантско. CubeSats – миниатюрни, гъвкави и евтини сателити – революционизират начина, по който учените изучават космоса.
CubeSat със стандартен размер е малък, около 4 паунда (приблизително 2 килограма). Някои са по-големи, може би четири пъти по-големи от стандартния размер, но други са не повече от един килограм.
Като професор по електротехника и компютърно инженерство, който работи с нови космически технологии, мога да ви кажа, че CubeSats са по-прост и далеч по-евтин начин за достигане до други светове.
Вместо да носят много инструменти с широк спектър от цели, тези спътници с лилипутски размер обикновено се фокусират върху една-единствена конкретна научна цел – независимо дали откриват екзопланети или измерват размера на астероид. Те са достъпни за цялата космическа общност, дори за малки стартиращи фирми, частни компании и университетски лаборатории.
Малки сателити, големи предимства
Предимствата на CubeSats пред по-големите сателити са значителни. CubeSats са по-евтини за разработване и тестване. Спестяването на време и пари означава по-чести и разнообразни мисии, заедно с по-малък риск. Само това увеличава скоростта на откриването и изследването на космоса.
CubeSats не пътуват на собствен ход. Вместо това те се возят на стоп; те стават част от полезния товар на по-голям космически кораб. Натъпкани в контейнери, те се изхвърлят в космоса чрез пружинен механизъм, прикрепен към техните дозатори. Веднъж в космоса, те се включват. CubeSats обикновено завършват своите мисии, като изгарят, когато навлязат в атмосферата, след като орбитите им бавно се разпадат.
Примерен случай: Екип от студенти от университета Браун построи CubeSat за по-малко от 18 месеца за по-малко от 10 000 щатски долара. Сателитът, с размерите на хляб и разработен за изследване на нарастващия проблем с космическите отпадъци, беше изстрелян от ракета на SpaceX през май 2022 г.
По-малък размер, едно предназначение
Изпращането на сателит в космоса не е нищо ново, разбира се. Съветският съюз изстреля Спутник 1 в околоземна орбита през 1957 г. Днес около 10 000 активни спътника са навън и почти всички са ангажирани в комуникации, навигация, военна отбрана, технологично развитие или изучаване на Земята. Само няколко – по-малко от 3% – изследват космоса.
Това сега се променя. Големите и малките сателити бързо се превръщат в гръбнака на космическите изследвания. Тези космически кораби вече могат да пътуват на дълги разстояния, за да изучават планети и звезди, места, където човешки изследвания или кацания на роботи са скъпи, рискови или просто невъзможни с настоящата технология.
Но разходите за изграждане и изстрелване на традиционни сателити са значителни. Лунният разузнавателен орбитален апарат на НАСА, изстрелян през 2009 г., е приблизително с размерите на миниван и струва близо 600 милиона долара. Марсианската разузнавателна орбита с размах на крилете колкото училищен автобус струва повече от 700 милиона долара. Слънчевият орбитален апарат на Европейската космическа агенция, сонда с тегло 4000 паунда (1800 килограма), предназначена да изучава Слънцето, струва 1,5 милиарда долара. А Europa Clipper – с дължината на баскетболно игрище и планиран да бъде изстрелян през октомври 2024 г. към луната на Юпитер Европа – в крайна сметка ще струва 5 милиарда долара.
Тези сателити, сравнително големи и невероятно сложни, са уязвими към потенциални повреди, което не е необичайно явление. В миг на око години работа и стотици милиони долари могат да бъдат изгубени в космоса.
Изследване на Луната, Марс и Млечния път
Тъй като са толкова малки, CubeSats могат да бъдат пуснати в големи количества с едно стартиране, което допълнително намалява разходите. Разполагането им на партиди – известни като констелации – означава, че множество устройства могат да правят наблюдения на едни и същи явления.
Например като част от мисията Artemis I през ноември 2022 г. НАСА изстреля 10 CubeSats. Сега сателитите се опитват да открият и картографират водата на Луната. Тези открития са от решаващо значение не само за предстоящите мисии на Артемида, но и за стремежа да се поддържа постоянно човешко присъствие на лунната повърхност. CubeSats струват 13 милиона долара.
MarCO CubeSats – два от тях – придружиха спускаемия модул Insight на НАСА до Марс през 2018 г. Те служеха като комуникационно реле в реално време обратно към Земята по време на влизането, спускането и кацането на Insight на марсианската повърхност. Като бонус те заснеха снимки на планетата с широкоъгълни камери. Те струват около 20 милиона долара.
CubeSats също са изследвали близки звезди и екзопланети, които са светове извън Слънчевата система. През 2017 г. лабораторията за реактивни двигатели на НАСА разгърна ASTERIA, CubeSat, който наблюдава 55 Cancri e, известен също като Janssen, екзопланета осем пъти по-голяма от Земята, обикаляща около звезда на 41 светлинни години от нас. Потвърждавайки отново съществуването на този далечен свят, ASTERIA стана най-малкият космически инструмент, откривал някога екзопланета. Предстоят още две забележителни космически мисии CubeSat: HERA, планирана да стартира през октомври 2024 г., ще разположи първите CubeSats на Европейската космическа агенция, за да посети астероидната система Didymos, която обикаля между Марс и Юпитер в астероидния пояс.
И сателитът M-Argo, с изстрелване, планирано за 2025 г., ще изучава формата, масата и повърхностните минерали на астероид, който скоро ще бъде кръстен. С размерите на куфар, M-Argo ще бъде най-малкият CubeSat, който изпълнява собствена независима мисия в междупланетното пространство.
Бързият напредък и значителните инвестиции, които вече са направени в мисиите на CubeSat, могат да помогнат за превръщането на хората в мултипланетен вид. Но това пътуване ще бъде дълго – и зависи от следващото поколение учени, които ще развият тази мечта.
Мустафа Аксой, асистент по електротехника и компютърно инженерство, Университет в Олбани, Държавен университет на Ню Йорк
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)