Šajā emuāra ierakstā mēs izpētīsim CubeSat definīciju, vēsturi, specifikācijas, priekšrocības un lietošanas gadījumus — satelītus, kas ir pietiekami mazi, lai ietilptu somā.
Kas ir CubeSat?
Nosaukums CubeSat ir atvasināts no angļu vārdiem “Cube” un “Satellite”, kas sākotnēji apzīmēja īpaši mazus satelītus, kuru forma ir kuba. Tomēr ne visi CubeSat ir pilnīgi kubiski. Lai gan platums un garums ir standartizēti 10 cm katrs, augstums var atšķirties; Cubesat tiek klasificēti kā 1, 2 vai 3 vienību satelīti, pamatojoties uz šo augstumu. Piemēram, Cubesat ar 20 cm augstumu sauc par 2 vienību Cubesat, bet ar 30 cm augstumu - par 3 vienību Cubesat.
CubeSat iniciatīva aizsākās 1999. gadā, kad Kalifornijas Politehniskā universitāte un Stenfordas universitāte kopīgi izstrādāja koncepciju izglītības nolūkos. Projekts sākās ar mērķi padarīt satelītus ļoti mazus un vienkāršot to dizainu, lai maģistrantūras studenti varētu tos paši projektēt, būvēt un testēt. Lai gan sākumā parādījās dažādi modeļi, tie pakāpeniski saplūda vienā standarta specifikācijā praktisku ierobežojumu dēļ, piemēram, optimālās saules paneļu vietas un saderības ar nesējraķetēm dēļ.
Kopš tā laika izstrādātāju semināros katru gadu tiek noteikti un publicēti starptautiskie CubeSat standarti tādos dokumentos kā “CubeSat Design Specification”. Šī standartizācija ir palīdzējusi pazemināt ienākšanas barjeras, dodot iespēju ikvienam projektēt, būvēt un palaist CubeSat.
CubeSats stiprās puses un pielietojums
Standartizētas specifikācijas ir CubeSats galvenā priekšrocība. Tā kā izstrādātājiem komponentes jāievieto tikai fiksēta izmēra kastēs — piemēram, 1U, 2U vai 3U —, viņi ir atbrīvoti no dizaina ierobežojumu sloga un var koncentrēties uz kravnesības un misijas izstrādi. Turklāt standartizācija ir veicinājusi masveida ražošanu, kā rezultātā ir parādījušies uzņēmumi, kas specializējas tādu pamata komponentu kā energosistēmu un saules paneļu ražošanā. Pie ievērojamiem uzņēmumiem pieder Gomspace, ISIS un Clyde-Space, kas palīdz iesācējiem un pētniekiem viegli iegādāties komponentes satelītu montāžai.
Vēl viena svarīga iezīme ir tā, ka ar CubeSat saistītie materiāli ir pieejami kā atvērtā koda programmatūra. Saskaņā ar tās izcelsmi kā izglītības iniciatīvai, tiešsaistē ir pieejams bagātīgs resursu klāsts, tostarp dizaina rasējumi, ražošanas rokasgrāmatas un pirmkods. Ja vien studentiem un amatieriem ir aizrautība, viņi var atrast nepieciešamo informāciju un mēģināt būvēt savus satelītus. Cubesat.org ir viens no tīmekļa vietnes piemēriem, kas apkopo oficiālu informāciju.
Vēl viena būtiska CubeSat priekšrocība ir to mazais izmērs, kas nodrošina relatīvi zemas izstrādes un palaišanas izmaksas. Lai gan tradicionālo lielo satelītu izstrāde un palaišana var izmaksāt no simtiem miljardu līdz triljoniem vonu, CubeSat var uzbūvēt un palaist ar relatīvi zemām izmaksām, padarot praktiski iespējamu vairāku vienību vienlaicīgu palaišanu. Pateicoties šīm "zvaigznājām" — vairāku vienību vienlaicīgai izvietošanai vienai misijai —, ir parādījušās jaunas pētniecības metodes, piemēram, vienlaicīga Zemes atmosfēras novērošana vai elektronu sadalījuma mērīšana noteiktā laikā.
CubeSat zvaigznāju koncepcija jau ir novedusi pie praktiskiem pielietojumiem. Ar QB50 projekta starpniecību Eiropas Kosmosa aģentūra (EKA) kopš 2015. gada sākuma ir izmantojusi 50 CubeSat, kas atlasīti no visas pasaules, lai vienlaikus mērītu dažādas Zemes augšējās atmosfēras īpašības. Šis ir lielisks piemērs tam, kā CubeSat, kas sākotnēji tika izstrādāti izglītības nolūkos, tagad tiek izmantoti profesionāliem pētījumiem. Arī kosmosa pētniecības institūti un aģentūras visā pasaulē paātrina savus centienus CubeSat izstrādē.
Korejā CubeSat konkursi, ko organizē Zinātnes, IKT un nākotnes plānošanas ministrija un Korejas Aerokosmiskās pētniecības institūts, notiek katru gadu kopš 2012. gada, un investīcijas ar CubeSat saistītos projektos pakāpeniski paplašinās.
Nesen CubeSats pielietojums ir paplašinājies ārpus zinātniskās pētniecības komerciālās un mākslinieciskās jomās. Piemēram, Planet Labs nodrošina pakalpojumu, kas nodrošina Zemes novērošanas attēlus reāllaikā, izmantojot mazus satelītus, un tiek veikti dažādi eksperimenti, piemēram, projekts “Art in Space”, kas pēta mediju mākslu, izmantojot CubeSats. Paredzams, ka šī popularizācijas un komercializācijas tendence turpināsies.
CubeSat satelītiem joprojām ir daudz potenciālu pielietojumu, kas vēl nav atklāti. Tas ir tāpēc, ka datus, kas iegūti, veicot vienlaicīgus novērojumus, var paplašināt neskaitāmās pētījumu un pakalpojumu kombinācijās. Tieši tāpēc eksperti visā pasaulē velta savus spēkus konkursiem un nozares un akadēmiskās sadarbības projektiem. Ja arī Dienvidkoreja palielinās savu interesi un turpinās investēt, var sagaidīt ievērojamus sasniegumus CubeSat jomā.
