Σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου, θα εξερευνήσουμε τον ορισμό, την ιστορία, τις προδιαγραφές, τα πλεονεκτήματα και τις περιπτώσεις χρήσης των CubeSats — δορυφόρων αρκετά μικροί ώστε να χωράνε σε μια τσάντα.
Τι είναι ένας CubeSat;
Το CubeSat είναι ένα σύνθετο παράδειγμα των αγγλικών λέξεων «Cube» και «Satellite», που αρχικά αναφερόταν σε εξαιρετικά μικρούς δορυφόρους που βασίζονται σε σχήμα κύβου. Ωστόσο, δεν είναι όλοι οι CubeSat τέλεια κυβικοί. Ενώ το πλάτος και το μήκος είναι τυποποιημένα στα 10 cm το καθένα, το ύψος μπορεί να ποικίλλει. Οι Cubesat ταξινομούνται ως 1 Μονάδας, 2 Μονάδων ή 3 Μονάδων με βάση αυτό το ύψος. Για παράδειγμα, ένας Cubesat με ύψος 20 cm ονομάζεται Cubesat 2 Μονάδων και ένας με ύψος 30 cm ονομάζεται Cubesat 3 Μονάδων.
Η πρωτοβουλία CubeSat ξεκίνησε το 1999, όταν το Πολυτεχνικό Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ ανέπτυξαν από κοινού την ιδέα για εκπαιδευτικούς σκοπούς. Το έργο ξεκίνησε με στόχο να γίνουν οι δορυφόροι πολύ μικροί και να απλοποιηθεί ο σχεδιασμός τους, ώστε οι μεταπτυχιακοί φοιτητές να μπορούν να τους σχεδιάζουν, να τους κατασκευάζουν και να τους δοκιμάζουν μόνοι τους. Παρόλο που διάφορα μοντέλα εμφανίστηκαν στις πρώτες μέρες, σταδιακά συγκλίνουν σε μια ενιαία τυποποιημένη προδιαγραφή λόγω πρακτικών περιορισμών, όπως η βέλτιστη περιοχή για ηλιακούς συλλέκτες και η συμβατότητα με οχήματα εκτόξευσης.
Έκτοτε, διεθνή πρότυπα για τους CubeSat έχουν θεσπιστεί και δημοσιευτεί ετησίως σε εργαστήρια ανάπτυξης σε έγγραφα όπως η «Προδιαγραφή Σχεδιασμού CubeSat». Αυτή η τυποποίηση έχει συμβάλει στη μείωση του φραγμού εισόδου, καθιστώντας δυνατό για οποιονδήποτε να σχεδιάσει, να κατασκευάσει και να εκτοξεύσει έναν CubeSat.
Πλεονεκτήματα και εφαρμογές των CubeSats
Οι τυποποιημένες προδιαγραφές αποτελούν ένα σημαντικό πλεονέκτημα των CubeSats. Δεδομένου ότι οι προγραμματιστές χρειάζεται μόνο να τοποθετήσουν εξαρτήματα σε κουτιά σταθερών μεγεθών - όπως 1U, 2U ή 3U - απαλλάσσονται από το βάρος των περιορισμών σχεδιασμού και μπορούν να επικεντρωθούν στο ωφέλιμο φορτίο και στον σχεδιασμό της αποστολής. Επιπλέον, η τυποποίηση έχει επιτρέψει τη μαζική παραγωγή, οδηγώντας στην εμφάνιση εταιρειών που ειδικεύονται στην κατασκευή βασικών εξαρτημάτων, όπως συστήματα ισχύος και ηλιακούς συλλέκτες. Αξιοσημείωτες εταιρείες περιλαμβάνουν τις Gomspace, ISIS και Clyde-Space, οι οποίες βοηθούν αρχάριους και ερευνητές να αγοράζουν εύκολα εξαρτήματα για τη συναρμολόγηση δορυφόρων.
Ένα άλλο βασικό χαρακτηριστικό είναι ότι το υλικό που σχετίζεται με τον CubeSat είναι διαθέσιμο ως ανοιχτού κώδικα. Σύμφωνα με την προέλευσή του ως εκπαιδευτική πρωτοβουλία, ένας πλούτος πόρων —συμπεριλαμβανομένων σχεδίων σχεδίασης, οδηγών κατασκευής και πηγαίου κώδικα— είναι διαθέσιμος στο διαδίκτυο. Εφόσον έχουν το πάθος, οι μαθητές και οι ερασιτέχνες μπορούν να βρουν τις απαραίτητες πληροφορίες και να προσπαθήσουν να κατασκευάσουν τους δικούς τους δορυφόρους. Το Cubesat.org είναι ένα παράδειγμα ιστότοπου που συγκεντρώνει επίσημες πληροφορίες.
Ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα των CubeSats είναι ότι το μικρό τους μέγεθος έχει ως αποτέλεσμα σχετικά χαμηλό κόστος ανάπτυξης και εκτόξευσης. Ενώ οι παραδοσιακοί μεγάλοι δορυφόροι μπορούν να κοστίσουν εκατοντάδες δισεκατομμύρια έως τρισεκατομμύρια γουόν για την ανάπτυξη και την εκτόξευση, οι CubeSats μπορούν να κατασκευαστούν και να εκτοξευθούν με σχετικά χαμηλό κόστος, καθιστώντας πρακτικά εφικτή την ταυτόχρονη εκτόξευση πολλαπλών μονάδων. Χάρη σε αυτούς τους «αστερισμούς» - την ταυτόχρονη ανάπτυξη πολλαπλών μονάδων για την ίδια αποστολή - έχουν αναδυθεί νέες ερευνητικές μέθοδοι, όπως η ταυτόχρονη παρατήρηση της ατμόσφαιρας της Γης ή η μέτρηση της κατανομής ηλεκτρονίων σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές.
Η έννοια των αστερισμών CubeSat έχει ήδη οδηγήσει σε πρακτικές εφαρμογές. Μέσω του έργου QB50, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) χρησιμοποιεί 50 CubeSats που έχουν επιλεγεί από όλο τον κόσμο από τις αρχές του 2015 για να μετρήσει ταυτόχρονα διάφορα χαρακτηριστικά της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς οι CubeSats, οι οποίοι προήλθαν για εκπαιδευτικούς σκοπούς, χρησιμοποιούνται τώρα για επαγγελματική έρευνα. Ινστιτούτα και οργανισμοί διαστημικής έρευνας σε όλο τον κόσμο επιταχύνουν επίσης τις προσπάθειές τους στην ανάπτυξη των CubeSat.
Στην Κορέα, οι διαγωνισμοί CubeSat που διοργανώνονται από το Υπουργείο Επιστήμης, ΤΠΕ και Μελλοντικού Σχεδιασμού και το Κορεατικό Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Έρευνας διεξάγονται ετησίως από το 2012, και οι επενδύσεις σε έργα που σχετίζονται με τον CubeSat σταδιακά επεκτείνονται.
Πρόσφατα, οι εφαρμογές των CubeSats έχουν επεκταθεί πέρα από την επιστημονική έρευνα, σε εμπορικούς και καλλιτεχνικούς τομείς. Για παράδειγμα, η Planet Labs λειτουργεί μια υπηρεσία που παρέχει εικόνες παρατήρησης της Γης σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας μικρούς δορυφόρους, και διάφορα πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη, όπως το έργο «Τέχνη στο Διάστημα», το οποίο διερευνά την τέχνη των μέσων ενημέρωσης χρησιμοποιώντας CubeSats. Αυτή η τάση προς τη διάδοση και την εμπορευματοποίηση αναμένεται να συνεχιστεί.
Υπάρχουν ακόμη πολλές πιθανές εφαρμογές για τους CubeSat που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί. Αυτό συμβαίνει επειδή τα δεδομένα που λαμβάνονται μέσω ταυτόχρονων παρατηρήσεων μπορούν να επεκταθούν σε αμέτρητους συνδυασμούς έρευνας και υπηρεσιών. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος για τον οποίο ειδικοί σε όλο τον κόσμο αφιερώνουν τις προσπάθειές τους σε διαγωνισμούς και έργα συνεργασίας βιομηχανίας-ακαδημαϊκών ιδρυμάτων. Εάν η Νότια Κορέα αυξήσει επίσης το ενδιαφέρον της και συνεχίσει να επενδύει, μπορούν να αναμένονται σημαντικά επιτεύγματα στον τομέα των CubeSat.
