Jesteśmy przyzwyczajeni do podejścia „dużych statków” do badania naszego Układu Słonecznego. Sondy takie jak Voyagers, Mariners i Pioneers zapisały swoje miejsce w historii eksploracji kosmosu. Misje takie jak Cassini i Juno kontynuują tę pracę. Jednak postęp technologiczny oznacza, że Nanosats i Cubesats mogą napisać kolejny rozdział w badaniu naszego Układu Słonecznego.
Nanosaty i Cubesaty różnią się od sond z przeszłości. Są znacznie mniejsze i tańsze oraz oferują pewną elastyczność w naszym podejściu do odkrywania Układu Słonecznego. Nanosat jest definiowany jako satelita o masie od 1 do 10 kg. CubeSat składa się z wielu kostek o wielkości około 10 cm³ (10 cm x 10 cm x 11,35 cm). Razem stanowią obietnicę szybkiego poszerzenia naszej wiedzy o Układzie Słonecznym w znacznie bardziej elastyczny sposób.
NASA od kilku lat pracuje nad mniejszymi satelitami, a prace zaczynają przynosić poważne owoce. Grupa naukowców z JPL przewiduje, że do 2020 roku będzie 10 kosmicznych CubeSats badających nasz Układ Słoneczny, a do 2030 roku będzie ich 100. NASA, jak zwykle, rozwija technologie NanoSat i CubeSat, ale podobnie są prywatne firmy, takie jak szkocka Clyde Space.
Clyde Space z Clyde Space na Vimeo.
NASA zbudowała 2 międzyplanetarne NanoSpacecraft Pathfinder w odpowiednim środowisku (INSPIRE) CubeSats, które zostaną wprowadzone na rynek w 2017 r. Pokażą to, co NASA nazywa „rewolucyjną funkcją kosmicznych CubeSats”. Zostaną one umieszczone na orbicie ewakuacyjnej, aby pokazać, że są w stanie wytrzymać rygory kosmosu oraz mogą skutecznie operować, nawigować i komunikować się.
Śladami INSPIRE podąży Mars Cube One (MarCO) CubeSats. MarCO zademonstruje jeden z najbardziej atrakcyjnych aspektów CubeSats i NanoSats: ich zdolność do podróżowania z większymi misjami i zwiększenia możliwości tych misji.
W 2018 r. NASA planuje wysłać stacjonarny lądownik na Marsa o nazwie Eksploracja wnętrz z wykorzystaniem badań sejsmicznych, geodezji i transportu ciepła (InSight). Marco CubeSats będą gotowe na przejażdżkę i będą działać jako przekaźniki komunikacji, choć nie są potrzebne do powodzenia misji. Będą pierwszymi CubeSatami wysłanymi w kosmos.
Jakie są więc konkretne cele dla tej nowej klasy małych sond? Aplikacje dla NanoSats i CubeSats są liczne.
NASA Europa Clipper Mission, zaplanowana na lata 2020, prawdopodobnie będzie miała CubeSats na przejażdżkę, gdy bada Europę pod kątem warunków sprzyjających życiu. NASA zleciła 10 instytutom akademickim badanie CubeSats, które pozwoliłyby misji zbliżyć się do zamarzniętej powierzchni Europy.
Sonda asteroidowa AIM ESA wystartuje w 2020 r. W celu zbadania binarnego układu asteroid zwanego układem Didymos. Cel będzie składał się z głównego statku kosmicznego, małego lądownika i co najmniej dwóch CubeSats. CubeSats będzie działać jako część sieci łączności kosmicznej.
Trudne środowisko Wenus to także kolejny świat, w którym CubeSats i NanoSats mogą odgrywać znaczącą rolę. Wiele misji korzysta z pomocy grawitacji z Wenus, gdy zmierzają do swojego głównego celu. Mały rozmiar NanoSats oznacza, że jeden lub więcej z nich może zostać wydanych na Venus. Gęsta atmosfera na Wenus daje nam szansę na pokazanie przechwytywania i umieszczenie NanoSats na orbicie wokół naszej sąsiedniej planety. Te NanoSaty mogłyby zbadać wenusyjską atmosferę i wysłać wyniki z powrotem na Ziemię.
Ale proponowany NanoSWARM może być najskuteczniejszym jak dotąd pokazem mocy NanoSats. Misja NanoSWARM miałaby flotę małych satelitów wysłanych na Księżyc z określonym zestawem celów. W przeciwieństwie do innych misji, w których NanoSats i CubeSats byłyby częścią misji skupionej wokół większych ładunków, NanoSWARM byłyby tylko małymi satelitami.
NanoSWARM to wybiegająca w przyszłość misja, która jak dotąd jest tylko koncepcją. Byłaby to flota CubeSats krążąca wokół Księżyca i odpowiadająca na pytania dotyczące magnetyzmu planetarnego, wód powierzchniowych na ciałach pozbawionych powietrza, warunków atmosferycznych i fizyki małych magnetosfer. NanoSWARM celowałby w obiekty na Księżycu zwane „wirami”, które są cechami o wysokim albedo skorelowanym z silnymi polami magnetycznymi i niską powierzchnią wody. NanoSWARM CubeSats wykona pierwsze pomiary przy powierzchni Ziemi strumienia wiatru słonecznego i pól magnetycznych podczas zawirowań.
NanoSWARM miałby architekturę misji określaną jako „matka z wieloma dziećmi”. Statek macierzysty wyda dwa zestawy CubeSats. Jeden zestaw zostałby wydany z trajektoriami uderzenia i gromadziłby dane dotyczące magnetyzmu i strumieni protonów aż do zderzenia. Drugi zestaw okrążył Księżyc, aby zmierzyć strumienie neutronów. Wyniki projektu NanoSWARM wiele by nam powiedziały o geofizyce, rozkładzie lotnym i fizyce plazmy innych ciał, w tym planet ziemskich i asteroid.
Entuzjaści kosmosu wiedzą, że sondy Voyager miały mniejszą moc obliczeniową niż nasze telefony komórkowe. Powszechnie wiadomo, że nasza elektronika staje się coraz mniejsza. Udoskonalamy także wszystkie inne technologie niezbędne dla CubeSats i NanoSats, takie jak baterie, układy słoneczne i silniki strumieniowe z elektrorozpylaniem. Kontynuując ten trend, spodziewaj się, że nanosatelity i kostki będą odgrywać większą i bardziej znaczącą rolę w eksploracji kosmosu.
I przygotuj się na NanoSTORM.
