Väikesed satelliidid on valmis oluliseks teadustööks panustama

Exposing Digital Photography by Dan Armendariz (Juuli 2019).

Anonim

Väiksed satelliidid, mis on mõnevõrra väiksemad kui kingakarbid, on praegu umbes 200 miili kaugusel Maast, kogudes andmeid meie planeedi ja universumi kohta. Näiteks pole mitte ainult nende väike kasv, vaid ka nende kaasnev väiksem kulu, mis eraldab need suurematest kommertsatelliididest, näiteks telefonikõnesid ja GPS-signaale kogu maailmas. Need SmallSats on valmis muutma teaduse kosmosest. Nende odavam hinnaline märgis tähendab, et me saame neid rohkem käivitada, võimaldades erinevatel vaatluskohtadel samaaegseid mõõtmisi tähtkuju mitu korda päevas - andmete kogumine, mis oleks traditsiooniliste, suuremate platvormidega kulutõhus.

Nimetatud SmallSatsi abil võivad need seadmed ulatuda suurtest köögikülmutusfunktsioonidest kuni golfipallide suuruse ulatuseni. Nanoosatelliidid on sellel väiksemal spektriosas, mis kaalub vahemikus 1-10 kilogrammi, ja leiva keskmise suuruse keskmine suurus.

Alates 1999. aastast on Stanfordi ja California polütehniliste ülikoolide professorid kehtestanud nanosatelliitide standardi. Nad kavandasid modulaarset süsteemi, nimiväärtustega (1U kuubikud) 10x10x10 sentimeetrit ja kaaluga 1 kg. CubeSat suureneb nende ühikute aglomeratsiooni järgi - 1, 5U, 2U, 3U, 6U ja nii edasi. Kuna CubeSatsi saab ehitada kaubanduslikest ehitiste osadest, on nende arendamine hõlbustanud kosmoseuuringuid paljudele inimestele ja organisatsioonidele, eriti üliõpilastele, kolledžitele ja ülikoolidele. Suurem juurdepääs võimaldas ka mitmel riigil - sealhulgas Kolumbias, Poolas, Eestis, Ungaris, Rumeenias ja Pakistanis - käivitada CubeSatsi oma esimese satelliidina ja pioneerima oma kosmoseuuringute programme.

Esialgne CubeSat kujundati haridusseadmete ja tehnoloogiliste tõestusmaterjalina, mis näitasid nende suutlikkust lennata ja vajalike toimingute tegemisel karmides ruumikeskkondades. Nagu kõik kosmoseuurijad, peavad nad seisma silmitsi vaakumitingimustega, kosmilise kiirguse, laiaulatusliku temperatuuri kõikumisega, suure kiirusega, aatomi hapniku ja muu. Praeguseks on peaaegu 500 käiku, mis on samuti tekitanud muret maa vallandumisega seotud kosmosesurve suureneva hulga üle, eriti kuna need on hobbyistest peaaegu kättesaamatud. Aga kuna nende nanosatelliitide võimekus suureneb ja nende võimalik panus suureneb, on nad saanud oma koha kosmosesse.

Kontseptsiooni tõendamisest teaduslikele rakendustele

Kui mõtleme kunstlikele satelliididele, peame tegema vahet kosmosesõiduki enda (sageli nimetatakse "satelliitsibussiks") ja kasuliku koormaga (tavaliselt teaduslik vahend, kaamerad või väga spetsiifiliste funktsioonidega aktiivsed komponendid). Tavaliselt määrab kosmosesõiduki suurus selle, kui palju see võib kanduda ja see toimib teadusliku kandevõimega. Kuna tehnoloogia paraneb, muutuvad väikesed kosmosesõidukid üha enam võimekamaks, et toetada üha keerukamaid instrumente.

Need täiustatud nanosatelliidi kasulikud koormused tähendavad, et SmallSats on kasvanud ja võib nüüd aidata suurendada meie teadmisi Maa ja Universumi kohta. See revolutsioon on hästi käimas; paljud valitsusorganisatsioonid, eraettevõtted ja sihtasutused investeerivad CubeSat busside ja kandevõime projekteerimisse, mille eesmärk on vastata konkreetsetele teaduslikele küsimustele ja hõlmata laia teadusteooriat, sealhulgas ilmastikutingimusi ja kliimat Maal, kosmoseuuringuid ja kosmilisi kiirgusid, planeetide uurimist ja palju muud. Nad võivad ka tegutseda kui suurema ja kallima satelliidiülekande teerajajad, mis nende küsimustega tegelevad.

Ma olen juhtiv meeskond siin Marylandi Ülikoolis Baltimore'i maakonnas, kes tegeleb teadusepõhise CubeSat-kosmoseaparaadiga. Meie hüperinurk-varurataste polarimeetri (HARP) kandevõime on loodud jälgima pilvede ja aerosoolidevahelisi vastasmõjusid - väikesed osakesed nagu reostus, tolm, meresool või õietolm, mis on maa atmosfääris suspendeeritud. HARP on valmis olema esimene USA piltide polarimeeter kosmoses. See on näide arenenud teadusliku instrumendi tüübist, mida esimestel päevadel ei olnud võimalik pisikestele CubeSat'ile kallutada.

HART on rahastanud NASA Maateaduste Tehnoloogia büroo, Utahi Riikliku Ülikooli Space Dynamics Labi poolt välja töötatud CubeSat kosmoseaparaadis. HARPi meeskond on kasutanud teistsugust lähenemisviisi, kui lõhkuda CubeSat'i kasulike koormate tarbijate tarbimisseadmete kasutamise traditsiooni. Oleme optimeerinud meie instrumendi kohandatud ja kohandatud materjalide osadega, mis on spetsialiseerunud HARPi teaduslike eesmärkide saavutamiseks vajalikele mitme nurga all olevate multi-spektriliste polarisatsioonimõõtmiste teostamisele.

HARP on praegu plaanitud 2017. aasta juunis International Space Stationile käivitada. Varsti pärast seda vabaneb see täielikult iseseisva andmekogumissatelliidi kaudu.

SmallSats - suur teadus

HARP on loodud selleks, et näha, kuidas aerosoolid interakteeruvad pilvedega moodustavate veepihudega ja jääpartiklitega. Aerosoolid ja pilved on Maa atmosfääris sügavalt ühendatud - see on aerosooliosakesed, mis eraldavad pilve piiskade ja võimaldavad neil kasvada pilvedeni, mis lõpuks sademeteta lastavad.

See vastastikune sõltuvus tähendab seda, et atmosfääris sisalduvate osakeste hulga ja tüübi muutmine õhusaastega mõjutab pilvede tüüpi, suurust ja eluea ning sademete tekkimist. Need protsessid mõjutavad Maa globaalset vetikat, energia tasakaalu ja kliimat.

Kui päikesekiirgus interakteerub atmosfääris aerosooliosakestega või pilvipiiskadega, laguneb see erinevates suundades sõltuvalt sellest, milline on selle suurus, kuju ja koostis. HARP mõõdab hajutatud valgust, mida saab ruumist näha. Me võime teha järeldusi atmosfääris sisalduvate aerosoolide ja piiskade suuruste kohta ning võrrelda puhtaid pilke saastunud pilvedega.

Põhimõtteliselt on HARPi vahendil võimalus koguda andmeid iga päev, hõlmates kogu maailma; vaatamata sellele, et see on väike, kogub Maa vaatlusele tohutul hulgal andmeid. Selline võimsus on enneolematu väikesel satelliidil ja osutab tulevastele suuremate ja keerukamate missioonide jaoks odavamatele ja kiiremini paigutatavatele lähtejoontele.

HARP on üks paljudest praegu käimasolevatest programmidest, mis kasutavad teaduse andmete kogumisel CubeSatsi eeliseid. NASA, ülikoolid ja muud institutsioonid uurivad uut teadustegevust maa-alal, Maa kiirgustsüklit, Maa mikrolainete emissiooni, jääpilvi ja paljusid teisi teaduse ja tehnoloogia väljakutseid. Viimasel ajal on MITi rahastatud, et käivitada 12 CubeSatti tähtkuju nimega TROPICS, et uurida sademete ja tormide intensiivsust Maa atmosfääris.

Praegu on suurus ikkagi oluline

Kuid CubeSati olemus piirab teadust, mida nad saavad teha. Võimsuse, salvestusruumi ja, mis kõige tähtsam, võime teabe edastamiseks Maale piirata takistab meie võimet pidevalt juhtida meie HARP-i vahendit CubeSat-platvormi kaudu.

Nagu teine ​​osa meie jõupingutustest, jälgime, kuidas HARP teeb oma teaduslikke tähelepanekuid. UMBC-s oleme loonud Maa ja kosmoseuuringute keskuse, et uurida, kui hästi väikesed satelliidid teevad vastust Maa süsteemide ja ruumi teaduslikele küsimustele. See on koht, kus HARPi töötlemata andmeid konverteeritakse ja tõlgendatakse. Järgides pilve / aerosooli vastasmõju käsitlevate küsimuste vastamist, on järgmine eesmärk teha kindlaks, kuidas kõige paremini kasutada SmallSatsi ja muid tehnoloogiaid Maa ja kosmoseuuringute rakenduste jaoks. Nähes, mis töötab ja mis mitte, aitab see teavitada suuremate kosmoseülesannete ja tulevaste toimingute eest.

SmallSat revolutsioon, mida toetas populaarne juurdepääs kosmosele CubeSatsi kaudu, on nüüd kiirustades järgmise revolutsiooni suunas. Järgmise põlvkonna nanosatelliidi koormus suurendab teaduse piire. Nad ei tohi kunagi asendada vajadust suuremate ja võimsamate satelliitide järele, kuid NanoSats jätkab jätkuvalt oma rolli jätkuval võistlusel, et uurida Maad ja universumit.

menu
menu