Setki satelitów wielkości procesora zamiast dużych konstrukcji

O niewielkich satelitach typu Cube zapewne już słyszeliście. To niewielkie, o rozmiarach pudełka na herbatę lub na buty, satelity, które umieszczane są na orbicie wokółziemskiej. Nie mają możliwości korygowania swojej trajektorii, ale poza tym są wyposażone we wszelką niezbędną do prowadzenia badań aparaturę. Takie jak polski LEM. To jednak nie najmniejsze satelity jakie udało się zbudować. Od 2011 roku na pokładzie ISS, a raczej na jej zewnątrz, prowadzony jest eksperyment, który ma sprawdzić jak warunki orbitalne są w stanie znieść malutkie płytki, wielkości procesora, które wyposażono w pamięć, jednostkę obliczeniową, niewielki układ pomiarowy i kilka baterii słonecznych. Określenie satelita może brzmieć nieco górnolotnie w stosunku do płytek przytwierdzonych na zewnątrz stacji kosmicznej. Jednak w przypadku podobnych płytek, ale już swobodnie unoszących się w przestrzeni wokółziemskiej, całkiem trafne. Taka flota 104 miniaturowych satelitów zostanie za kilka tygodni umieszczona w Kosmosie.

Satelity mieszczące się w zaciśniętej pięści , które określane są mianem duszków (ang. sprites), zostaną wystrzelone z pokładu niewielkiego nanosatelity KickSat. Sam satelita zostanie przetransportowany na orbitę jako ładunek (jeden z wielu) rakiety SpaceX. Start miał nastąpić już 16 marca, ale został odłożony do końca miesiąca.

Orientacyjny schemat niewielkiego satelity.

Poniższe wideo pokazuje jak będzie wyglądało rozproszenie duszków na orbicie. Rozpierzchną się one w ciągu kilku sekund wokół satelity KickSat z prędkością 10 cm/s, a potem ich losem będzie rządzić ziemska grawitacja. W ciągu kilku dni od wystrzelenia wejdą w górne warstwy atmosfery i spłoną.

Co można osiągnąć z pomocą tak niewielkiej aparatury? Eksplozja technologii mobilnych w ostatniej dekadzie pokazała nam, że wiele dużych urządzeń daje się z powodzeniem miniaturyzować.

Każdy z satelitów ma wygląd niewielkiej płytki PCB o długości boku wynoszącej około 3,5 cm. Umieszczono na niej 3-osiowy magnetometr i 3-osiowy żyroskop MEMS. Zasilanie zapewniają panele słoneczne, lecz energia nie będzie magazynowana na dłużej niż to potrzebne do wykonania aktualnych zadań. Oprócz tego na każdym z satelitów umieszczono różne sensory, które mogą mierzyć na przykład pole magnetyczne. Jeden z satelitów będzie realizował projekt polegający na monitorowaniu zakłóceń danych zgromadzonych w pamięci satelity. Pozwoli to ocenić jak szkodliwe jest promieniowanie kosmiczne i wiatr słoneczny w przypadku elektroniki.

Zgromadzone dane będą przesyłane na Ziemię (komunikacja będzie jednostronna) na częstotliwości 437,24 MHz z wykorzystaniem techniki CDMA. By zminimalizować zakłócenia tylko kilka ze 104 satelitów będzie transmitowało dane w danej chwili. Co 10 sekund kolejna partia będzie aktywowana i po chwili usypiana. Przepustowość transmisji z pojedynczego duszka osiągnie około 50 bps.

Ten ekspryment to próba pokazania przydatności niewielkich urządzeń, bardzo tanich w produkcji w porównaniu z dużymi satelitami, które na dodatek ulegają dość szybkiej samodestrukcji nie dokładając się licznego śmiecia latającego wokół Ziemi. Setki takich satelitów mogą zastąpić pojedyncze misje badawcze, które monitorują Ziemską atmosferę, magnetosferę. Ich twórcy zdają sobie sprawę, że niewielkie urządzenia nie są tak precyzyjne jak duży satelita, ale rekompensuje to z nawiązką ich duża liczba, która jednocześnie wykonuje pomiary.

Źródło:  Spectrum