Сегодня 09 февраля 2023
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
Offсянка

Межпланетные «кубики»

⇣ Содержание

#Впечатляющий прогресс

Что такое кубсаты и как они появились, 3DNews писал шесть лет назад. Напомним, что тогда наноспутники — космические аппараты массой от 1 до 10 кг — были выделены в «пограничную» группу между коммерчески привлекательными микро- и мини-спутниками и пико- и фемтоспутниками, чья полезность вызывала вопросы. При этом наноспутники и их старшие собратья в классе «микро» зачастую используют форм-фактор кубсата.

Кубсат (англ. CubeSat) — стандартизированный формат сверхмалых искусственных спутников, имеющих габариты, кратные кубу со стороной 10 см. Стандарт на формат был создан в 1999 году Калифорнийским политехническим государственным университетом (Сан-Луис-Обиспо) и Лабораторией разработки космических систем Стэнфордского университета с целью облегчить доступ к космическим технологиям и исследованию пространства для студентов и учащихся.

 Проектная спецификация на «одноюнитовый» (1U) кубсат. Источник: https://commons.wikimedia.org/

Проектная спецификация на «одноюнитовый» (1U) кубсат. Источник: https://commons.wikimedia.org/

Сейчас стандарт принят повсеместно, благодаря чему разработчиками кубсатов стали не только университеты и образовательные учреждения, но и частные фирмы и госорганизации. Кубсаты обычно делают на стандартных шасси-каркасах, используя в качестве «начинки» коммерческую (почти бытовую) электронику и микроминиатюрные электромеханические системы, также часто покупные. Благодаря использованию готовых решений стоимость одинарного кубсата, как правило, не превышает нескольких десятков тысяч долларов, что и делает его доступным. Кубсат может «за недорого» попасть в космос при попутных запусках на большинстве имеющихся ракет-носителей.

Сильная сторона форм-фактора — возможность относительно простого масштабирования: складывая «кубики» вместе, объединяя и наращивая их подсистемы, можно получить разнообразные аппараты во всем диапазоне вплоть до микроспутников. Наиболее популярны «одноюнитовые» (1U), «трехъюнитовые» (3U), «шестиюнитовые» (6U) и «двенадцатиюнитовые» (12U) кубсаты. В частности, имея массу до 30 кг, последние могут служить почти полнофункциональными микроспутниками, вполне пригодными для высокодетальной съёмки земной поверхности, создания многоспутниковых созвездий для связи и решения научных и прикладных задач.

 Универсальная наноспутниковая платформа SXC12 разработки компании СПУТНИКС на базе «двенадцатиюнитового» кубсата. Источник: https://sputnix.ru/ru/platformyi/cubesat-platformy/sputnikovaya-platforma-orbikraft-pro-12u

Универсальная наноспутниковая платформа SXC12 разработки компании «СПУТНИКС» на базе «двенадцатиюнитового» кубсата. Источник: https://sputnix.ru/ru/platformyi/cubesat-platformy/sputnikovaya-platforma-orbikraft-pro-12u

Кубсаты легко модифицируются «под задачу», создают меньше радиопомех, обеспечивают значительное увеличение оперативности получения потребителем данных наблюдения за счет создания необходимой по численности орбитальной группировки. Их применение способствует уменьшению рисков, связанных с запуском на орбиту и работой в космосе, снижая финансовые потери в случае отказа или утраты единичных спутников.

Прогресс технологий, рост функциональных возможностей и коммерческая привлекательность кубсатов породили целую индустрию, обслуживающую данное направление и смежные с ним отрасли.

Специалисты выделяют следующие причины, способствующие росту популярности кубсатов среди участников космической деятельности:

  • Миниатюризация бортовых систем и появление новых схемотехнических решений, включая связанные с многоспутниковыми группировками, позволяют кардинально снизить массу аппаратов и решать с их помощью задачи, ранее доступные только «большим» спутникам.
  • Кубсаты позволяют отработать новые технологии и эффективно решать отдельные конкретные задачи космических исследований в различных областях науки (астрономия, астрофизика, космическая и солнечная физика, планетоведение, космическая биология).
  • Разработка кубсатов служит «демократизации» космической деятельности, позволяя реализовывать космические программы университетов и небольших исследовательских организаций. В этом направлении работают несколько российских вузов (МГТУ имени Н. Э. Баумана, МАИ, СГАУ имени академика С. П. Королева и ряд других).
  • Используя кубсаты в качестве «пилотных проектов», организации малого бизнеса и некосмические компании имеют возможность войти на космический рынок. В целом все это направление можно рассматривать как один из базовых движущих факторов появления и развития нового поколения коммерческих космических проектов и компаний, объединенных общим условным обозначением NewSpace или Space 2.0.
 Европейское космическое агентство (ЕКА) планирует использовать кубсаты в рамках Программы общей поддержки технологий GSTP (General Support Technology Programme). Источник https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Technology_CubeSats

Европейское космическое агентство (ЕКА) планирует использовать кубсаты в рамках Программы общей поддержки технологий (General Support Technology Programme — GSTP). Источник: https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Technology_CubeSats

#«Валли» и «Ева»

Использование кубсатов в межпланетных миссиях требует решения целого ряда проблем, вытекающих из малых размеров наноспутников. К ним относятся ограниченные возможности систем связи и передачи данных, слабая защита от галактического излучения (большинство обычных наноспутников работают на низкой орбите под прикрытием электромагнитного излучения Земли), малая мощность и ресурс электропитания, отсутствие (в соответствии с имеющимися стандартами) двигательных установок с большим запасом характеристической скорости, необходимых для выполнения коррекций траектории и/или выхода на орбиту исследуемой планеты.

В частности, по причине малых размеров кубсаты трудно оснащать антеннами с высоким коэффициентом усиления, из-за чего кажется невозможной отправка больших массивов данных (например, изображений высокого разрешения или видеосигнала) с расстояния в миллионы километров. Специалисты планируют устранить этот недостаток путем использования развёртываемых антенн — надувных, раскладных (типа оригами) или «зонтичных».

 «Шестиюнитовый» кубсат RainCube (Radar in a CubeSat), оснащённый радиолокатором Ka-диапазона с раскрывающейся антенной. Источник https://www.nanosats.eu/sat/raincube

«Шестиюнитовый» кубсат RainCube (Radar in a CubeSat), оснащённый радиолокатором Ka-диапазона с раскрывающейся антенной. Источник: https://www.nanosats.eu/sat/raincube

Одна из проблем межпланетных полётов — их большая длительность. Скажем, до Луны можно добраться за три-четыре дня, до Марса или Венеры придётся лететь несколько месяцев, а к внешним планетам Солнечной системы — годы. Очевидно, что ресурса существующих бортовых систем кубсатов на такой перелёт недостаточно. Этот пробел планируется заполнить за счет пересмотра стандартов надежности и долговечности электроники и других элементов служебной и целевой аппаратуры космических аппаратов нанокласса. Форм-фактор кубсатов сохранится, а вот «начинка» претерпит изменения.

Новые веяния были опробованы в американской миссии по исследованию строения Марса на основе данных сейсмографии, геодезии и теплопереноса InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), стартовавшей 5 мая 2018 года. Вместе с основным модулем InSight массой 694 кг были запущены два одинаковых «шестиюнитовых» марсианских кубсата MarCO (Mars Cube One) Eva и Wall-E, предназначенных для тестирования новых миниатюрных средств связи и навигационных технологий.

 Устройство марсианского кубсата MarCO. Графика JPL/NASA

Устройство марсианского кубсата MarCO. Графика JPL/NASA

Идентичные по конструкции наноспутники массой 13,5 кг каждый, разработанные в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory — JPL), оснащались панелями солнечных батарей, литий-ионными аккумуляторами, антеннами типа фазированной решетки X-диапазона и дециметровой антенной, двумя цветными камерами небольшого разрешения. Стабилизацию и ориентацию обеспечивала газореактивная система на фреоне, обладающая запасом характеристической скорости в 50 м/с. Для серьезного маневрирования мало, но для решения поставленных задач достаточно.

Близнецы Eve и Wall-E стали первыми кубсатами, покинувшими околоземную орбиту, перед которыми ставились задачи проверки выживаемости в дальнем космосе и демонстрации возможности построения межпланетной системы связи на их базе. Вскоре после запуска они отделились от основного аппарата и начали автономный полет невдалеке от него.

22 октября 2018 года с них были получены первые изображения Марса, а 26 ноября кубсаты сыграли роль ретрансляторов, передавая при пролете над планетой данные с зонда InSight, который совершал посадку, находясь вне зоны радиовидимости с Земли.

 Кубсаты Wall-E и Eva ретранслируют информацию с посадочного зонда InSight на Землю. Источник: https://www.planetary.org/space-images/marco-data-relay

Кубсаты Wall-E и Eva ретранслируют информацию с посадочного зонда InSight на Землю. Источник: https://www.planetary.org/space-images/marco-data-relay

«Wall-E и Eve показали себя именно так, как мы ожидали, — заявил тогда главный инженер проекта MarCO Энди Клеш (Andy Klesh) из JPL, комментируя названия кубсатов, взятые из мультика «ВАЛЛ-И». — Они отлично протестировали возможности кубсатов, способных служить «помощниками» в будущих миссиях, давая инженерам самую свежую информацию во время посадки на планету».

По сравнению с околоземными миссиями полёты в дальний космос — большой шаг вперёд. Какие задачи могут решать межпланетные кубсаты? Да, в принципе, уже знакомые: например, развёртывание распределённой системы зондирования и картографирования исследуемой планеты, изучение состава ее атмосферы и геологии поверхности. При этом их работа в рое может дать новый эффект, позволяя резко ускорить исследования или получать «срез» данных одновременно из разных точек пространства.

На основе кубсатов возможно создание спутниковой навигационной системы. Вероятно, в силу ограничения бортовой аппаратуры такая система не будет обладать возможностями уже существующих, однако её можно развернуть быстро и сравнительно недорого. Поэтому в качестве решения первого этапа такая система вполне пригодна, когда точности позиционирования в десятки метров будет более чем достаточно.

 Инженер JPL демонстрирует космические аппараты MarCO: левый в транспортном положении, правый – в рабочем, с раскрытыми батареями и антенной. Источник: https://www.jpl.nasa.gov/images/pia22319-both-marco-spacecraft

Инженер JPL демонстрирует космические аппараты MarCO: левый в транспортировочном положении, правый – в рабочем, с раскрытыми батареями и антенной. Источник: https://www.jpl.nasa.gov/images/pia22319-both-marco-spacecraft

«Замковый камень»

Технологический прогресс привёл к тому, что кубсаты форматов от 3U и выше сейчас не слишком сильно отличаются от полноценных космических аппаратов — на них ставят те же служебные системы, что и на «большие» спутники. Да, возможно, абсолютные характеристики этих систем не так впечатляют, зато кубсаты на порядки дешевле. Сочетание ресурса, эффективности и стоимости уже позволяет использовать наноспутники для решения серьёзных задач не только в околоземном, но и в дальнем космосе.

До недавнего времени развитие сдерживал стандарт, запрещающий установку на кубсатах высокоэнергетических устройств — пиротехнических замков и приводов, а также химических ракетных двигателей. Поскольку наноспутники запускают преимущественно в кластерах, на них можно ставить только безопасные устройства типа газовых, электроракетных или сублимационных движков. Зато микроминиатюризация таких устройств дала результаты.

Стартовавший 28 июня 2022 года «Эксперимент по эксплуатации и навигации по технологиям автономной окололунной системы позиционирования» (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment — CAPSTONE) выполняется в интересах будущей лунной орбитальной станции Lunar Gateway.

 Инженеры компании-разработчика платформы Tyvak Nano-Satellite Systems Inc. устанавливают солнечные батареи на космический аппарат CAPSTONE. Фото NASA/Dominic Hart

Инженеры компании—разработчика платформы Tyvak Nano-Satellite Systems Inc. устанавливают солнечные батареи на космический аппарат CAPSTONE. Фото NASA/Dominic Hart

Существующие спутниковые созвездия — ГЛОНАСС, GPS, «Бэйдоу», Galileo — для определения местоположения у Луны непригодны, и создать по их образу и подобию лунную навигационную систему не получится. Параметры их орбит подбираются так, чтобы обеспечить минимальные суммарные возмущения от несферичности Земли, гравитации Луны и Солнца, а также земной атмосферы. Низкие окололунные орбиты неустойчивы в принципе из-за огромных возмущений гравитационного поля, изувеченного дефектами вроде масконов — концентраций масс под поверхностью Селены. Поэтому всё чаще баллистики выбирают гало-орбиты, устойчивые в системе «Земля— Луна».

Для кубсата CAPSTONE была назначена «почти прямолинейная гало-орбита» (Near-Rectilinear Halo Orbit — NRHO). Ее параметры не искажаются в течение длительного периода времени: в ходе шестимесячной миссии можно будет протестировать «окололунную автономную систему позиционирования» (Cislunar Autonomous Positioning System — CAPS), точно измеряющую положение наноспутника относительно LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), который с июня 2009 года работает на вытянутой окололунной орбите.

 Принцип работы окололунной навигационной системы CAPS. Источник https://advancedspace.com/missions/capstone/

Принцип работы окололунной навигационной системы CAPS. Источник: https://advancedspace.com/missions/capstone/

CAPSTONE довольно сильно отличается от образовательных или демонстрационных кубсатов. Он имеет размер 12U, стартовую массу около 25 кг и создан компанией Advanced Space по контракту NASA стоимостью $13,7 млн в рамках федеральной программы исследований в области инноваций для малого бизнеса (Small Business Innovation Research — SBIR). Платформу поставила фирма Tyvak Nano-Satellite Systems, а двигательную установку на гидразине — Stellar Exploration, Inc.

Предполагалось, что аппарат запустят на сверхлегкой ракете Electron компании Rocket Lab с новой пусковой площадки на Среднеатлантическом региональном космодроме (Mid-Atlantic Regional Spaceport — MARS) на острове Уоллопс в США. Однако площадку подготовить не успели, и ракету запустили со штатного космодрома Махиа в Новой Зеландии.

Для провайдера пуска миссия оказалась непростой: масса разгонной ступени вместе с космическим аппаратом на 20 кг превосходит возможности стандартного носителя Electron. Поэтому с ракеты сняли всё лишнее и переделали верхнюю ступень. Вместо однокомпонентного двигателя Curie на нее поставили двухкомпонентный HyperCurie с электронасосной подачей топлива, использовали сферические баки с высоким весовым совершенством.

 Верхняя ступень Lunar Photon с модернизированным двигателем HyperCurie. Источник Twitter RocketLab

Верхняя ступень Lunar Photon с модернизированным двигателем HyperCurie. Источник: Twitter RocketLab

«Ракета выдала всё, на что была способна, — не без гордости заявил исполнительный директор Rocket Lab Питер Бек (Peter Beck). — Мы никогда не доводили двигатели до такой мощности, как сегодня ночью...»

Баллистическая схема также отличалась от типового гомановского перелёта. Из-за малой тяги двигателей верхней ступени для уменьшения гравитационных потерь разгон пришлось выполнять несколькими импульсами в перигее эллиптической орбиты. Чтобы отправить CAPSTONE в сторону Луны, двигатель верхней ступени включался шесть раз. Далее кубсат корректировал траекторию сам. Во время перелёта он удалился от Земли на 1,5 млн км, а затем начал «падать» назад, по пути был перехвачен гравитаций Луны и с помощью своих двигателей 13 ноября 2022 года вышел на гало-орбиту, которая окончательно была сформирована через неделю. Здесь CAPSTONE проведет полгода, на 1600 км приближаясь к поверхности в периселении и удаляясь на 70000 км в апоселении.

 хема выведения аппарата CAPSTONE на гало-орбиту вокруг Луны. Графика ЕКА

Схема выведения аппарата CAPSTONE на гало-орбиту вокруг Луны. Графика ЕКА

#Атака клонов

16 ноября 2022 года состоялся «командный заплыв» межпланетных космических аппаратов, занимающих стык между классами «нано» (масса от 1 до 10 кг) и «микро» (от 10 кг до 100 кг): при первой миссии проекта Artemis вместе с беспилотным вариантом пилотируемого корабля Orion к Луне отправились десять специализированных кубсатов формата 6U. Все они построены в разных странах, еще не относятся к полноценным современным автоматическим межпланетным станциям (масса каждого не больше 14-15 кг), но демонстрируют новые технологии для использования в будущих полетах в дальний космос. Они отделились от последней ступени ракеты-носителя после выхода на отлётную траекторию и ушли в автономное плавание.

Lunar IceCube и LunaH-Map государственных университетов в г. Морхед, шт. Кентукки, и в г. Феникс, шт. Аризона, будут искать воду и летучие вещества на Луне. Ученые предполагают, что в полярных регионах могут залегать немалые запасы водяного льда, однако его распределение трудно согласовать с тепловыми картами лунной поверхности. Вода — ценнейший ресурс не только потому, что способен обеспечить жизнедеятельность обитаемой лунной базы: электролизом из нее можно делать ракетное топливо для межпланетных миссий будущего, начинающихся на Луне.

 Спутник LunaH-Map оснащен сцинцилляционным детектором нейтронов. Источник: https://news.asu.edu/20210720-global-engagement-stacking-deck-sustainability

Спутник LunaH-Map оснащен сцинтилляционным детектором нейтронов. Источник: https://news.asu.edu/20210720-global-engagement-stacking-deck-sustainability

После отделения от верхней ступени ракеты-носителя эти два кубсата включили бортовые электроракетные двигатели и начали многомесячный переход на рабочие орбиты, проходящие на близком расстоянии от южного полюса Селены.

Основной научный прибор Lunar IceCube — компактный исследовательский широкополосный инфракрасный спектрометр высокого разрешения, а LunaH-Map — сцинтилляционный детектор нейтронов.

Наноспутник LunIR, разработанный компанией Lockheed Martin, должен лишь облететь Луну и уйти в дальний космос, тестируя недорогие приборы для спектроскопии и термографии поверхности, что может пригодиться для определения параметров поверхности исследуемых планет перед выбором места для посадки. Научный инструмент кубсата — миниатюрный высокотемпературный средневолновой инфракрасный датчик.

OMOTENASHI, созданный японским авиакосмическим агентством JAXA, предназначен для демонстрации недорогих технологий посадки и исследования лунной поверхности. Кубсат, название которого с японского переводится как «Гостеприимство», включает перелетный модуль с системой ориентации на водяном пару (с электроракетными микродвигателями типа «резистоджет») и микроскопический (массой всего 700 г) посадочный аппарат с полноценным твердотопливным тормозным двигателем и амортизатором — надувной подушкой.

 Момент выхода посадочного аппарата из перелетного модуля кубсата OMOTENASHI. Включен тормозной двигатель и наддут амортизатор. Графика JAXA

Момент выхода посадочного аппарата из перелетного модуля кубсата OMOTENASHI. Включен тормозной двигатель и надут амортизатор. Графика JAXA

Использованные идеи близки к тем, что применялись в начале 1960-х в проектах американского зонда Ranger Block II и советской станции Е-6: траектория подлета к Луне формируется таким образом, что при включении тормозного двигателя в нужной точке пространства скорость подлета снижалась до нуля на высоте 200-300 м от поверхности. Затем следует свободное падение посадочного аппарата, отработавший двигатель отделяется и надувается амортизационная подушка диаметром около 50 см, которая гасит ударные перегрузки при встрече с реголитом. Научные инструменты зонда — акселерометр и датчик радиационной обстановки.

Цель кубсата NEA Scout — не Луна, а один из астероидов, сближающихся с Землёй. Ключевым элементом миссии, которая подготовлена NASA и продлится около двух лет, станет квадратный солнечный парус площадью 86 м2. Он так исказит траекторию движения аппарата, что тот сможет подлететь к небесному скитальцу на расстояние в сотню километров и провести съёмку камерой с 20-мегапиксельной матрицей. Полученная информация поможет NASA в планах будущих миссий к близким околоземным астероидам, в том числе посадочных.

 Полностью развернутый солнечный парус кубсата NEA Scout «имеет длину школьного автобуса». Фото NASA/MSFC/Emmett Given

Полностью развернутый солнечный парус кубсата NEA Scout «имеет длину школьного автобуса». Фото NASA/MSFC/Emmett Given

Космический аппарат EQUULEUS, предоставленный агентством JAXA в коллаборации с Токийским университетом, предназначен для измерения распределения околоземной плазмы и демонстрации низкоэнергетических методов управления траекторией, таких как многократные облеты Луны, в пределах точек Лагранжа. Корректировать движение должна установка с микродвигателями, работающими на водяном пару.

Team Miles, разработанный некоммерческой «группой из пятнадцати гражданских ученых и инженеров» из Тампы, Флорида, предназначен для испытания гибридных плазменно-лазерных двигателей, работающих на йоде, а также программно определяемого комплекса связи с Землей. За время миссии кубсат должен пройти расстояние в 60 миллионов километров, направляясь в сторону Марса.

BioSentinel, созданный Исследовательским центром Эймса (NASA), должен изучать влияние радиации на организмы в дальнем космосе. Кубсат содержит несколько культур генетически модифицированного штамма дрожжей, один из которых восстанавливает повреждения ДНК намного лучше, чем другой.

 Тестирование солнечных батарей кубсата BioSentinel для определения влияния собственных электромагнитных излучений на системы космического аппарата. Фото NASA/Dominic Hart

Тестирование солнечных батарей кубсата BioSentinel для определения влияния собственных электромагнитных излучений на системы космического аппарата. Фото NASA/Dominic Hart

CuSP, построенный в Юго-Западном научно-исследовательском институте (Сан-Антонио, штат Техас), будет изучать космические излучения и солнечные явления межпланетной среды, которые могут создавать помехи для радиосвязи и повреждать спутниковую электронику. Он оснащён тремя приборами для измерения «космической погоды»: спектрограф надтепловых ионов SIS обнаруживает и сортирует низкоэнергетические солнечные частицы, электронно-протонный телескоп MERiT подсчитывает высокоэнергетические солнечные частицы, а векторный гелиевый магнитометр VHM отслеживает силу и направление магнитных полей.

ArgoMoon разработан итальянской компанией Argotec для Итальянского космического агентства ASI для демонстрации способности работать в непосредственной близости от верхней ступени, которая отправляет корабль Orion на траекторию полета к Луне. Кубсат получает изображения ступени и отделяющихся от нее кубсатов. Кроме того, предполагалась проверка возможности оптической связи между кубсатами и Землей.

Несмотря на то, что при создании данных аппаратов явно для расширения их возможностей (прежде всего в части ресурса) разработчики даже отступали от стандартов на кубсаты, на конец ноября лишь три числились живыми: EQUULEUS, BioSentinel и ArgoMoon. Остальные семь либо потеряны, либо «испытывают проблемы»…

 Установка кубсатов в переходнике между ступенью и кораблем миссии Artemis I. Источник https://www.mynews13.com/fl/orlando/news/2022/09/02/10-shoebox-sized-cubesats-will-hitch-a-ride-on-the-artemis-i-mission

Установка кубсатов в переходнике между ступенью и кораблем миссии Artemis I. Источник: https://www.mynews13.com/fl/orlando/news/2022/09/02/10-shoebox-sized-cubesats-will-hitch-a-ride-on-the-artemis-i-mission

#Будущее

Первоначально к запуску в первом полете Artemis готовились 13 наноспутников, но на финишную прямую вышли лишь 10. Один из них — Lunar Flashlight, подготовленный лабораторией JPL, — опоздал и был перемещен в попутный полезный груз, запускаемый вместе с японским лунным посадочным аппаратом HAKUTO-R. Последний был запущен 11 декабря 2022 года с помощью ракеты-носителя Falcon 9.

Шестиюнитовый Lunar Flashlight размером с портфель оснащён рефлектометром ближнего инфракрасного диапазона и спектрометром для картирования льда в самых тёмных кратерах Южного полюса Луны.

«Лунный фонарик» выведен на затейливую траекторию, полёт по которой до целевой орбиты займёт около трёх месяцев. Прибыв на место, он выйдет на специфическую гало-орбиту с апоселением 70 000 км и периселением около 15 км над Южным полюсом. «Причина выбора такой орбиты — возможность подобраться к Луне достаточно близко для получения хорошего отражения лазерного луча от поверхности, имея стабильную орбиту, которая требует мало топлива [для коррекций]», — пояснила Барбара Коэн (Barbara Cohen), научный руководитель проекта Lunar Flashlight в Центре Годдарда (NASA).

 Этапы автономного полета кубсата Lunar Flashlight. Источник https://coe.gatech.edu/news/2022/11/mission-moon-lunar-flashlight

Этапы автономного полета кубсата Lunar Flashlight. Источник: https://coe.gatech.edu/news/2022/11/mission-moon-lunar-flashlight

Двигательная установка кубсата, разработанная Центром космических полётов имени Маршалла при поддержке Технологического института Джорджии, работает на новом однокомпонентном «зеленом» топливе, созданном Исследовательской лабораторией ВВС США (Air Force Research Laboratory — AFRL). Оно безопасно при транспортировке и экологически чище традиционно применяемого гидразина.

Успех миссии CAPSTONE — по крайней мере, аппарат добрался до цели! — вызвал волну энтузиазма в космическом сообществе. «Одна из вещей, которые делают эту миссию особенно привлекательной для нас, — это возможности, которые она демонстрирует, а также потенциал американского малого бизнеса и коммерческих возможностей, — заявил старший инженер Директората космических технологий NASA Крис Бейкер (Chris Baker). — [Миссия] продемонстрирует, что небольшой космический аппарат на легкой ракете может достичь Луны. Это расширяет возможности коммерческих аппаратов и помогает проложить тропу, по которой затем пойдут другие».

В свою очередь, Питер Бек сообщил: «Мы можем одинаково хорошо запускать аппараты и на Марс, и к астероидам. Это действительно совершенно новая система для освоения дальнего космоса по смехотворно низкой цене». В настоящее время Rocket Lab работает над двумя межпланетными миссиями с использованием своих ракет Electrone и платформы Photon.

 Компания Rocket Lab разрабатывает по заказу NASA два межпланетных зонда на базе собственной универсальной платформы Photon. Графика NASA

Компания Rocket Lab разрабатывает по заказу NASA два межпланетных зонда на базе собственной универсальной платформы Photon. Графика NASA

Проект аппаратов для исследования истечения, разгона и динамики плазмы ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) предполагает отправку к Марсу двух «Фотонов» для изучения магнитосферы Красной планеты. Аппараты будут с двух точек изучать среду, окружающую Марс, чтобы понять, как солнечный ветер «слизывает» атмосферу планеты, меняя ее климат с течением времени.

Европейское космическое агентство (ЕКА) изучает предложения по использованию кубсатов для изучения астероидов. Еще более грандиозные планы рассматриваются NASA в концепции доставки кубсатов к спутнику Юпитера Европе. Из-за высокой радиации в системе газового гиганта кубсаты, даже построенные с учётом «исправленных» стандартов, работать не смогут. В связи с чем большую часть времени они будут находиться под защитой мощного и хорошо оснащенного зонда Europa Clipper, который свыше 40 раз облетит Европу на высоте не более 25 км. По мере необходимости он сможет выпускать кубсаты для того, чтобы они служили ретрансляторами для связи с Землей.

 В рамках проекта Europa Clipper возможно использование кубсатов для ретрансляции информации на Землю. Графика NASA

В рамках проекта Europa Clipper возможно использование кубсатов для ретрансляции информации на Землю. Графика NASA

Однако, несмотря на заявляемые успехи межпланетных кубсатов, эксперты считают, что их дальнейшее использование, особенно за пределами орбиты Луны, сдерживается из-за отсутствия проработанных, надёжных стандартов. Как уже упоминалось выше, действующий стандарт на кубсаты был разработан для спутников, работающих на низкой околоземной орбите. Межпланетное пространство характеризуется более жёсткими условиями по радиации, магнитным полям, длительности перелётов, требованиям к ёмкости батарей, к надёжности и ресурсу бортовой аппаратуры, независимо от вида перелёта — автономного или в составе аппарата-носителя. Очевидно, что для межпланетных космических аппаратов класса нано нужен отдельный стандарт, который бы учитывал специфику работы в дальнем космосе, включая особенности и требования безопасного перелёта на «материнском» зонде.

Существующие проблемы, тем не менее, не могут заслонить тот факт, что появление межпланетных кубсатов открывает совершенно новые возможности исследований дальнего космоса, делая их доступными для широкого круга пользователей, а не только национальных космических агентств.

 Концепция использования кубсатов для доставки образцов грунта с Фобоса или Деймоса, предложенная Калифорнийским политехническим госуниверситетом. Первый кубсат совершает посадку на спутник (операция больше похожа на стыковку космических аппаратов), собирает образцы и взлетает с поверхности, второй наблюдает с орбиты, перехватывает первый, забирает контейнер и летит к Земле. Все динамические операции производятся с помощью двигателей малой тяги или солнечного паруса.

Концепция использования кубсатов для доставки образцов грунта с Фобоса или Деймоса, предложенная Калифорнийским политехническим госуниверситетом. Первый кубсат совершает посадку на спутник (операция больше похожа на стыковку космических аппаратов), собирает образцы и взлетает с поверхности, второй наблюдает с орбиты, перехватывает первый, забирает контейнер и летит к Земле. Все динамические операции производятся с помощью двигателей малой тяги или солнечного паруса.

Что почитать:

 
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
⇣ Комментарии
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥