В тази публикация в блога ще разгледаме определението, историята, спецификациите, предимствата и случаите на употреба на CubeSats – сателити, достатъчно малки, за да се поберат в чанта.
Какво е CubeSat?
CubeSat е сбор от английските думи „Cube“ (куб) и „Satellite“ (сателит), първоначално отнасящи се до ултрамалки спътници, базирани на кубична форма. Не всички CubeSat-ове обаче са идеално кубични. Докато ширината и дължината са стандартизирани на 10 см всяка, височината може да варира; CubeSat-овете се класифицират като едноелементни, двуелементни или триелементни въз основа на тази височина. Например, CubeSat с височина 20 см се нарича двуелементен Cubesat, а такъв с височина 30 см се нарича триелементен Cubesat.
Инициативата CubeSat започва през 1999 г., когато Калифорнийският политехнически държавен университет и Станфордският университет съвместно разработват концепцията за образователни цели. Проектът започва с целта да се направят спътниците много малки и да се опрости дизайнът им, така че докторантите да могат сами да ги проектират, изграждат и тестват. Въпреки че в ранните дни се появяват различни модели, те постепенно се сливат в една стандартна спецификация поради практически ограничения, като например оптималната площ за слънчеви панели и съвместимостта с ракети-носители.
Оттогава насам международните стандарти за CubeSat се установяват и публикуват ежегодно на семинари за разработчици в документи като „CubeSat Design Specification“. Тази стандартизация е послужила за намаляване на бариерата за навлизане, което прави възможно всеки да проектира, изгради и изстреля CubeSat.
Силни страни и приложения на CubeSat-ите
Стандартизираните спецификации са основно предимство на CubeSats. Тъй като разработчиците трябва само да побират компонентите в кутии с фиксирани размери – като 1U, 2U или 3U – те са освободени от тежестта на дизайнерските ограничения и могат да се съсредоточат върху полезния товар и дизайна на мисията. Освен това, стандартизацията позволи масово производство, което доведе до появата на компании, специализирани в производството на основни компоненти като захранващи системи и слънчеви панели. Сред известните компании са Gomspace, ISIS и Clyde-Space, които помагат на начинаещи и изследователи лесно да закупят компоненти за сглобяване на сателити.
Друга ключова характеристика е, че материалите, свързани с CubeSat, са достъпни с отворен код. В съответствие с произхода му като образователна инициатива, онлайн е достъпно множество ресурси, включително чертежи, ръководства за производство и изходен код. Стига да имат страст, студентите и аматьорите могат да намерят необходимата информация и да се опитат да изградят свои собствени спътници. Cubesat.org е един пример за уебсайт, който събира официална информация.
Друго ключово предимство на CubeSat-ите е, че малкият им размер води до относително ниски разходи за разработване и изстрелване. Докато традиционните големи спътници могат да струват стотици милиарди до трилиони вона за разработване и изстрелване, CubeSat-ите могат да бъдат построени и изстреляни на относително ниска цена, което прави практически възможно едновременното изстрелване на множество устройства. Благодарение на тези „съзвездия“ – едновременното разполагане на множество устройства за една и съща мисия – се появиха нови методи за изследване, като например едновременно наблюдение на земната атмосфера или измерване на разпределението на електроните в определени моменти.
Концепцията за съзвездия CubeSat вече е довела до практически приложения. Чрез проекта QB50, Европейската космическа агенция (ESA) използва 50 CubeSat-а, подбрани от цял свят, от началото на 2015 г., за едновременно измерване на различни характеристики на горните слоеве на земната атмосфера. Това е отличен пример за това как CubeSat-ите, създадени за образователни цели, сега се използват за професионални изследвания. Институти и агенции за космически изследвания по целия свят също ускоряват усилията си в разработването на CubeSat.
В Корея състезанията CubeSat, организирани от Министерството на науката, информационните и комуникационните технологии и бъдещото планиране и Корейския институт за аерокосмически изследвания, се провеждат ежегодно от 2012 г. насам, а инвестициите в проекти, свързани с CubeSat, постепенно се разширяват.
Напоследък приложенията на CubeSat-ите се разшириха отвъд научните изследвания в търговски и артистични области. Например, Planet Labs управлява услуга, която предоставя изображения от наблюдение на Земята в реално време с помощта на малки спътници, а в ход са и различни експерименти, като например проекта „Изкуство в космоса“, който изследва медийното изкуство, използвайки CubeSat-ите. Очаква се тази тенденция към популяризиране и комерсиализация да продължи.
Все още има много потенциални приложения за CubeSat-ове, които тепърва ще бъдат открити. Това е така, защото данните, получени чрез едновременни наблюдения, могат да бъдат разширени в безброй комбинации от изследвания и услуги. Именно затова експерти по целия свят посвещават усилията си на състезания и проекти за сътрудничество между индустрията и академичните среди. Ако Южна Корея също увеличи интереса си и продължи да инвестира, могат да се очакват значителни постижения в областта на CubeSat-овете.
