APA ITU CUBESATS?

Send

Salah satu karakteristik yang menentukan dari era modern eksplorasi ruang angkasa adalah sifatnya yang terbuka. Di masa lalu, ruang adalah perbatasan yang hanya dapat diakses oleh dua badan antariksa federal - NASA dan program luar angkasa Soviet. Tetapi berkat munculnya teknologi baru dan langkah-langkah pemotongan biaya, sektor swasta sekarang mampu menyediakan layanan peluncuran mereka sendiri.

Selain itu, institusi akademis dan negara-negara kecil sekarang mampu membangun satelit mereka sendiri untuk keperluan melakukan penelitian atmosfer, melakukan pengamatan Bumi, dan menguji teknologi ruang angkasa baru. Inilah yang dikenal sebagai CubeSat, satelit mini yang memungkinkan untuk penelitian ruang angkasa yang hemat biaya.

Struktur dan Desain:

Juga dikenal sebagai nanosatellites, CubeSats dibangun dengan dimensi standar 10 x 10 x 11 cm (1 U) dan berbentuk seperti kubus (karena itu namanya). Mereka scalable, datang dalam versi yang mengukur 1U, 2Us, 3Us, atau 6Us di sisi, dan biasanya beratnya kurang dari 1,33 kg (3 lbs) per U. CubSats dari 3Us atau lebih adalah yang terbesar, terdiri dari tiga unit yang ditumpuk memanjang dengan silinder membungkus mereka semua.

Dalam beberapa tahun terakhir platform CubeSat yang lebih besar telah diusulkan, yang meliputi model 12U (20 x 20 x 30 cm atau 24 x 24 x 36 cm), yang akan memperluas kemampuan CubeSats di luar penelitian akademis dan menguji teknologi baru, menggabungkan ilmu pengetahuan yang lebih kompleks dan tujuan pertahanan nasional.

Alasan utama untuk miniaturisasi satelit adalah untuk mengurangi biaya penyebaran, dan karena mereka dapat digunakan dalam kelebihan kapasitas kendaraan peluncuran. Ini mengurangi risiko yang terkait dengan misi di mana kargo tambahan harus dibonceng ke peluncur, dan juga memungkinkan untuk perubahan kargo dalam waktu singkat.

Mereka juga dapat dibuat menggunakan komponen elektronik komersial (COTS), yang membuatnya mudah dibuat. Karena misi CubeSats sering dibuat untuk Low Earth Orbits (LEO), dan mengalami pemasukan kembali atmosfer setelah hanya beberapa hari atau minggu, radiasi sebagian besar dapat diabaikan dan elektronik kelas konsumen standar dapat digunakan.

CubeSats dibangun dari empat jenis paduan aluminium khusus untuk memastikan bahwa mereka memiliki koefisien ekspansi termal yang sama dengan kendaraan peluncur. Satelit juga dilapisi dengan lapisan oksida pelindung di sepanjang permukaan yang bersentuhan dengan kendaraan peluncur untuk mencegahnya dilas dingin pada tempatnya oleh tekanan yang ekstrem.

Komponen:

CubeSats sering membawa banyak komputer on-board demi melakukan penelitian, juga menyediakan kontrol sikap, pendorong, dan komunikasi. Biasanya, komputer terpasang lainnya disertakan untuk memastikan bahwa komputer utama tidak terbebani oleh banyak aliran data, tetapi semua komputer terpasang lainnya harus mampu berinteraksi dengannya.

Biasanya, komputer utama bertanggung jawab untuk mendelegasikan tugas ke komputer lain - seperti kontrol sikap, perhitungan untuk manuver orbital, dan tugas penjadwalan. Namun, komputer utama dapat digunakan untuk tugas-tugas terkait muatan, seperti pemrosesan gambar, analisis data, dan kompresi data.

Komponen miniatur memberikan kontrol sikap, biasanya terdiri dari roda reaksi, magnetorquers, pendorong, pelacak bintang, sensor Matahari dan Bumi, sensor laju sudut, dan penerima GPS serta antena. Banyak dari sistem ini yang sering digunakan dalam kombinasi untuk mengkompensasi kekurangan, dan untuk memberikan tingkat redundansi.

Sensor matahari dan bintang digunakan untuk memberikan penunjuk arah, sementara merasakan Bumi dan horizonnya sangat penting untuk melakukan studi Bumi dan atmosfer. Sensor matahari juga berguna dalam memastikan bahwa CubsSat mampu memaksimalkan aksesnya ke energi matahari, yang merupakan cara utama untuk memberi daya pada CubeSat - di mana panel surya dimasukkan ke dalam casing luar satelit.

Sementara itu, propulsi dapat datang dalam sejumlah bentuk, yang semuanya melibatkan pendorong miniatur yang menyediakan sejumlah kecil dorongan spesifik. Satelit juga terkena pemanasan radiasi dari Matahari, Bumi, dan sinar matahari yang dipantulkan, belum lagi panas yang dihasilkan oleh komponen-komponennya.

Dengan demikian, CubeSat juga dilengkapi dengan lapisan insulasi dan pemanas untuk memastikan bahwa komponen mereka tidak melebihi kisaran suhu mereka, dan panas berlebih dapat dihamburkan. Sensor suhu sering dimasukkan untuk memantau kenaikan atau penurunan suhu berbahaya.

Untuk komunikasi, CubeSat dapat mengandalkan antena yang bekerja di VHF, UHF, atau L-, S-, C- dan X-band. Ini sebagian besar terbatas pada daya 2W karena ukuran kecil CubeSat dan kapasitas terbatas. Mereka dapat berupa antena monopole heliks, dipol, atau monodireksi, meskipun model yang lebih canggih sedang dikembangkan.

Tenaga penggerak:

CubeSats mengandalkan banyak metode propulsi, yang pada gilirannya menyebabkan kemajuan dalam banyak teknologi. Metode yang paling umum termasuk gas dingin, kimia, propulsi listrik, dan layar surya. Pendorong gas dingin bergantung pada gas inert (seperti nitrogen) yang disimpan dalam tangki dan dilepaskan melalui nosel untuk menghasilkan daya dorong.

Saat metode propulsi berjalan, itu adalah sistem paling sederhana dan paling berguna yang dapat digunakan CubeSat. Ini juga salah satu yang paling aman, karena kebanyakan gas dingin tidak mudah menguap atau korosif. Namun, mereka memiliki kinerja terbatas dan tidak dapat mencapai manuver impuls tinggi. Karenanya mengapa mereka umumnya digunakan dalam sistem kontrol sikap, dan bukan sebagai pendorong utama.

Sistem propulsi kimia bergantung pada reaksi kimia untuk menghasilkan gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi yang kemudian diarahkan melalui nosel untuk menciptakan daya dorong. Mereka dapat berupa cairan, padatan, atau hibrida, dan biasanya turun ke kombinasi bahan kimia yang dikombinasikan dengan katalis atau oksidator. Pendorong ini sederhana (dan karena itu dapat miniatur dengan mudah), memiliki persyaratan daya rendah, dan sangat dapat diandalkan.

Propulsi listrik mengandalkan energi listrik untuk mempercepat partikel bermuatan ke kecepatan tinggi - alias. Pendorong efek Hall, pendorong ion, pendorong plasma berdenyut, dll. Metode ini bermanfaat karena menggabungkan impuls spesifik tinggi dengan efisiensi tinggi, dan komponen dapat dengan mudah miniatur. Kerugiannya adalah mereka membutuhkan daya tambahan, yang berarti sel surya yang lebih besar, baterai yang lebih besar, dan sistem daya yang lebih kompleks.

Layar surya juga digunakan sebagai metode untuk propulsi, yang bermanfaat karena tidak memerlukan propelan. Layar surya juga dapat ditingkatkan ke dimensi CubSat sendiri, dan massa kecil satelit menghasilkan akselerasi yang lebih besar untuk area berlayar surya tertentu.

Namun, layar matahari masih harus cukup besar dibandingkan dengan satelit, yang menjadikan kompleksitas mekanik sebagai sumber tambahan potensi kegagalan. Pada saat ini, beberapa CubeSats telah menggunakan layar matahari, tetapi tetap merupakan area pengembangan potensial karena itu adalah satu-satunya metode yang tidak memerlukan propelan atau melibatkan bahan berbahaya.

Karena pendorong miniatur, mereka menciptakan beberapa tantangan dan keterbatasan teknis. Misalnya, dorong vektor (mis. Gimbal) tidak mungkin dilakukan dengan pendorong yang lebih kecil. Dengan demikian, vektoring harus dicapai dengan menggunakan beberapa nozel untuk mendorong asimetris atau menggunakan komponen yang digerakkan untuk mengubah pusat massa relatif terhadap geometri CubeSat.

Sejarah:

Dimulai pada tahun 1999, Universitas Negeri Politeknik California dan Universitas Stanford mengembangkan spesifikasi CubeSat untuk membantu universitas di seluruh dunia melakukan sains dan eksplorasi ruang angkasa. Istilah "CubeSat" diciptakan untuk menunjukkan satelit nano yang mematuhi standar yang dijelaskan dalam spesifikasi desain CubeSat.

Ini diletakkan oleh profesor teknik kedirgantaraan Jordi Puig-Suari dan Bob Twiggs, dari Departemen Aeronautika & Astronautika di Universitas Stanford. Sejak itu telah berkembang menjadi kemitraan internasional lebih dari 40 lembaga yang mengembangkan satelit nano yang mengandung muatan ilmiah.

Awalnya, meskipun ukurannya kecil, lembaga akademis terbatas karena mereka terpaksa menunggu, kadang bertahun-tahun, untuk kesempatan peluncuran. Ini diperbaiki sampai batas tertentu dengan pengembangan Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (atau dikenal sebagai P-POD), oleh Politeknik California. P-POD dipasang pada kendaraan peluncuran dan membawa CubeSats ke orbit dan menyebarkannya setelah sinyal yang tepat diterima dari kendaraan peluncuran.

Tujuan dari ini, menurut JordiPuig-Suari, adalah "untuk mengurangi waktu pengembangan satelit ke kerangka waktu karir seorang mahasiswa dan memanfaatkan peluang peluncuran dengan sejumlah besar satelit." Singkatnya, P-POD memastikan bahwa banyak CubeSats dapat diluncurkan pada waktu tertentu.

Beberapa perusahaan telah membangun CubeSats, termasuk Boeing pembuat satelit besar. Namun, sebagian besar pengembangan berasal dari akademisi, dengan catatan beragam CubeSats yang berhasil diorbit dan misi yang gagal. Sejak awal, CubeSats telah digunakan untuk aplikasi yang tak terhitung jumlahnya.

Sebagai contoh, mereka telah digunakan untuk menggunakan Automatic Identification System (AIS) untuk memantau kapal laut, menyebarkan sensor jarak jauh Bumi, untuk menguji kelayakan jangka panjang dari tethers ruang angkasa, serta melakukan eksperimen biologis dan radiologis.

Dalam komunitas akademik dan ilmiah, hasil ini dibagikan dan sumber daya tersedia dengan berkomunikasi langsung dengan pengembang lain dan menghadiri lokakarya CubeSat. Selain itu, program CubeSat menguntungkan perusahaan-perusahaan swasta dan pemerintah dengan menyediakan cara murah untuk mengangkut muatan di luar angkasa.

Pada tahun 2010, NASA menciptakan "CubeSat Launch Initiative", yang bertujuan untuk menyediakan layanan peluncuran untuk lembaga pendidikan dan organisasi nirlaba sehingga mereka bisa mendapatkan CubeSat mereka ke luar angkasa. Pada 2015, NASA memulai Tantangan Quest Cube-nya sebagai bagian dari Program Tantangan Centennial mereka.

Dengan hadiah dompet sebesar $ 5 juta, kompetisi insentif ini bertujuan untuk mendorong penciptaan satelit kecil yang mampu beroperasi di luar orbit Bumi rendah - khususnya di orbit bulan atau ruang angkasa. Pada akhir kompetisi, hingga tiga tim akan dipilih untuk meluncurkan desain CubeSat mereka di atas misi SLS-EM1 pada tahun 2018.

Misi pendarat NASA InSight (dijadwalkan diluncurkan pada 2018), juga akan mencakup dua CubeSats. Ini akan melakukan flyby Mars dan menyediakan komunikasi relay tambahan ke Bumi selama pendaratan dan pendaratan pendarat.

Dirancang Mars Cube One (MarCO), CubeSat berukuran 6U eksperimental ini akan menjadi misi ruang angkasa pertama yang mengandalkan teknologi CubeSat. Ini akan menggunakan antena X-band panel datar dengan gain tinggi untuk mengirimkan data ke Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) NASA - yang kemudian akan menyampaikannya ke Bumi.

Membuat sistem ruang lebih kecil dan lebih terjangkau adalah salah satu keunggulan era eksplorasi ruang baru. Ini juga salah satu alasan utama industri NewSpace telah tumbuh pesat dalam beberapa tahun terakhir. Dan dengan tingkat partisipasi yang lebih besar, kami melihat hasil yang lebih besar dalam hal penelitian, pengembangan, dan eksplorasi.

Kami telah menulis banyak artikel tentang CubeSat untuk Space Magazine. Here's Planetary Society untuk Meluncurkan Tiga Layar Matahari Terpisah, CubeSats Antar Planet Pertama yang Diluncurkan pada NASA LandSight Mars 2016 dari InSight, Membuat CubeSats melakukan Astronomi, Apa yang Dapat Anda Lakukan dengan Cubesat?, Cubesat ini Dapat Menggunakan Pendorong Plasma untuk Meninggalkan Tata Surya kita.

Jika Anda ingin info lebih lanjut tentang CubeSat, periksa beranda resmi CubeSat.

Kami telah merekam episode Astronomi Cast semua tentang Space Shuttle. Dengarkan di sini, Episode 127: The Space Shuttle AS.

Sumber: