Estiske CubeSat til at teste nye teknologier til fremtidige satellitter i månen

Estland planlægger at opsende en CubeSat i rummet i begyndelsen af ​​2019 med det formål at teste avancerede teknologier, inklusiv en plasmabremse til deorbiterende satellitter og elektrisk sejlfremdrift. Missionen, navngivet ESTCube-2, vil fungere som en prototype af Estlands fremtidige måne-kredsende rumfartøj.

ESTCube-2 er en tre-enheds CubeSat udviklet hovedsageligt af studerende fra University of Tartu i Estland såvel som andre studerende verden over i ESTCube-programmet. Satellitten består af følgende undersystemer:elektrisk kraftsystem (EPS), kommunikationsundersystem (COM), indbygget computer (OBC), attitude og orbit kontrolsystem (AOCS) og struktur (STR).

Alle delsystemerne passer inden for 0,6 CubeSat-enheder og vil blive integreret med satellittens bus bygget af Estonian Student Satellite Foundation (ESTCube Foundation) i samarbejde med Tartu Observatory og University of Tartu.

Denne integrerede struktur vil have flere vigtige mål, når den når Jordens kredsløb. Rumfartøjets hovedformål er at teste plasmabremse-deorbiting-kapaciteter og elektrisk solvindsejlads (E-sail) fremdrift. I øvrigt, satellitten vil også tage billeder af Jorden, teste et højhastighedskommunikationsundersystem og teste en korrosionsbestandig belægning i rummet.

"Hovedmålet med missionen er testplasma-bremse-deorbiting-teknologien, som minder meget om det elektriske solvindsejl, "Andris Slavinskis, ESTCube-2 Satellite Project Manager fortalte Astrowatch.net.

Plasmabremse-deorbiting er baseret på den elektrostatiske Coulomb-modstandseffekt, der resulterer i momentumudveksling mellem en negativt ladet krop og ionstrøm ved at bruge en lang tynd elektrisk ladet tøjring. Det er grunden til, at ESTCube-2 vil installere og oplade en 984 fod (300 meter) tøjring, som vil blive brugt til at reducere satellittens kredsløbshøjde. Denne lange tøjring kunne kredse om en satellit fra en højde på 435 miles (700 kilometer) til 310 miles (500 kilometer) på et halvt år.

"Vi forventer at deorbitere ESTCube-2 meget hurtigere, end det ville ske med naturlig aerodrag. Det tager mere end 20 år at deorbitere fra en 650 kilometer lang bane. Vi vurderer, at en plasmabremse med en 300 meter tøjring ville gøre jobbet i mindre end et år. Ved test, plasmabremsen ville være en stærk komponent i afbødning af rumaffald, " sagde Slavinskis.

Tøjet skal have en masse på omkring 1,06 oz. (30 gram) ifølge skøn. Derfor, plasmabremsen er en letvægter, effektiv, omkostningseffektiv, og skalerbart deorbiting-system med potentiale til at løse problemet med rumaffald i kritiske højder på 560 miles (900 kilometer) og mindre.

E-sail er en fremdriftsteknologi baseret på at udvinde momentum fra solvindens plasmaflow og bruger en positivt ladet tøjring, mens plasmabremsen er negativt ladet. En tidligere test af denne teknologi blev forsøgt af ESTCube-2's forgænger, ESTCube-1, som blev opsendt i rummet i maj 2013. forsøget mislykkedes, da sejlkablets afviklingsmekanik ikke overlevede raketstartvibrationen. Derfor, de estiske videnskabsmænd sætter store forhåbninger til ESTCube-2, forventer, at det med succes kunne teste denne nye teknologi, afgørende for fremtidens billige, hurtig udforskning af rummet. I øvrigt, de ser denne CubeSat som en prototype på en mere kompleks og vanskelig mission til månen.

"Hovedmålet med ESTCube-2 er at teste teknologier til ESTCube-3 for at undgå problemer i meget mindre tilgivende og dyrere månebane. Grunden til, at vi ønsker at opsende ESTCube-3 til månebanen er, at E-sails autentiske miljø er solvinden, som i lav kredsløb om Jorden er blokeret af Jordens magnetosfære. Fra satellitdesignsynspunkt, manglen på et magnetfelt ændrer den måde, vi kan kontrollere satellittens holdning på. I stedet for elektromagnetiske spoler og magnetometre skal vi bruge reaktionshjul, fremdrift og stjernesporer, " afslørede Slavinskis.

Udover at teste fremdrift af E-sail og plasmabremse, ESTCube-2 vil tage billeder af vores planet. Det vil blive udstyret i Earth Observation Imager (EOI), en lille, letvægts, to-spektral billeddannelsessystem. Nær-infrarøde (650-680 nm) og infrarøde (855-875 nm) spektralbånd af dette instrument kan være meget nyttige til vegetationsovervågningsformål.

ESTCube-2 vil også blive brugt til at udføre et korrosionsbeskyttelseseksperiment for at teste materialets korrosionsbestandighed i rummet. I øvrigt, satellitten vil teste et højhastighedskommunikationssystem, der bruger et feltprogrammerbart gatearray (FPGA), tillader "firmware-defineret radio."

I øjeblikket, ESTCube-2-teamet tester nu prototyper og arbejder hen imod en ingeniørmodel, som efter planen er klar i sommeren 2017. Derefter, de vil gerne have flymodellen klar i sommeren 2018, hvilket vil give holdet omkring et halvt år til at teste det og aflevere det i slutningen af ​​2018.

"Vi håber at kunne opsende satellitten i begyndelsen af ​​2019. Vi forhandler om opsendelsen nu. Hvis alt går godt med ESTCube-2, så kunne ESTCube-3 blive lanceret i begyndelsen af ​​næste årti, men vi ved endnu ikke hvor svært det er at få en opsendelse til at kredse om månen, " sagde Slavinskis.