CubeSats arbeiten für die Weltraumkommunikation

CubeSats sind eine Klasse von Forschungsraumfahrzeugen, die Nanosatelliten genannt werden. Ihre ursprüngliche Konstruktionsidee begann 1999, als CalPoly und Standford einen Weg suchten, die Erdumlaufbahn zu erforschen. Die meisten der 2013 gestarteten CubeSats wurden von Universitäten für ihre STEM-Programme bereitgestellt. Sie dienten der Erdbeobachtung oder der Amateurfunkkommunikation. Darüber hinaus waren diese winzigen Satelliten häufig Vorläufer für große Raumfahrzeugtechnologien. Anstatt ein Testmodell im großen Maßstab zu bauen, konnten die Kosten für die kleineren Modelle niedrig gehalten werden.

Design-Komponenten eines CubeSat

Die würfelförmigen Satelliten sind Raumfahrzeuge mit Größen, die in Units gegliedert werden. Diese Einheiten oder Us beginnen bei 1 U und können bis zu 12 U erreichen. Eine Einheit ist als ein Volumen von etwa 10 cm × 10 cm × 10 cm definiert. Sie wiegt normalerweise weniger als 1,33 kg. Die frühen CubeSats maßen 1 U oder manchmal 3 U. 3 U bedeutet, dass drei Einheiten zusammengestapelt wurden. Heute haben kommerzielle Unternehmen 6-U- und 12-U-CubeSats in den Weltraum gebracht.

CubeSats reduziert die Startkosten auf zwei grundlegende Arten. Sie wiegen nicht so viel, was bedeutet, dass eine Rakete nicht viel Treibstoff benötigt, um sie mitzunehmen. Außerdem können sie sich eine Rakete mit einem größeren Satelliten teilen. Sie stellen jedoch einige Design-Herausforderungen. Als winzige Elektronikbox sind sie strahlungsempfindlicher. Konstrukteure bauen sie, damit sie für einige Wochen halten, aber sie sorgen vermehrt dafür, dass sie Monate oder sogar Jahre halten. Die, die sich in der Erdumlaufbahn befinden, fallen häufig in die Erdatmosphäre zurück. Auch dies ist beabsichtigt, um die Kosten niedrig zu halten.

Jedes Jahr ermöglichen neue Technologien Unternehmen aus dem privaten Sektor die Nutzung von CubeSats. Das National Public Radio hat Interesse an der Verwendung für ihr Satellitenradio gezeigt. Um in den Weltraum zu gelangen, müssen CubeSats einen Probeflug machen, und Unternehmen wie Virgin Galactic, Firefly Space Systems und Rocket Lab haben den Auftrag, Raketen bereitzustellen. Mit mehr und mehr Schulen und Unternehmen, die CubeSats herstellen, steigt die Nachfrage, diese in den Weltraum zu bringen. Übrigens wurden viele dieser kleinen Einheiten von der Internationalen Raumstation eingesetzt. Ein Astronaut startete sogar eine Einheit, indem er sie mehr oder weniger aus der ISS warf.

Gemäß nanosats.edu gibt es mehr als 2100 CubeSats und Nanosatelliten.

Bildnachweis: NASA

Bildnachweis: NASA

Mars Cube One

Im Jahr 2018 starteten zwei CubeSats, MarCo-A und MarCo-B, auch bekannt als Wall-E und Eve, zusammen mit dem InSight-Rover der NASA, um die Landung auf dem Mars zu überwachen. Dieses 18-Millionen-Dollar-Projekt hat die CubeSats über die Erdumlaufbahn hinausgeschickt. Ihre Mission war es, Kommunikations- und Navigationstechnologien zu testen. Acht Minuten nach der Landung wusste die NASA, dass InSight sicher gelandet ist. Die CubeSats lieferten schnell Informationen mithilfe von Funkwellen. Sie lieferten auch ein Bild von InSight auf der Marsoberfläche. Zusätzlich zur Verfolgung von InSight testete die NASA die Ausdauer- und Navigationsfähigkeiten von CubeSat im Weltraum.

2017 plante die ESA, die CubeSat-Technologie für die Erforschung des Mondes zu finanzieren.

• MoonCARE, ein Trio von sechs CubeSats-Einheiten, würde die Strahlungsumgebung und ihre Auswirkungen auf Mikroorganismen messen, um geschlossene Lebenserhaltungssysteme für zukünftige menschliche Besatzungen zu entwickeln.
• Der CubeSat-Niederfrequenz-Explorer aus drei 12-Einheiten-Satelliten würde das erste Radioteleskop über der funkstillen Rückseite erstellen, um den Himmel unter 30 MHz als Sprungbrett für ein größeres Array abzubilden, was von der Erde aus nicht messbar wäre.
• Der 12-teilige Volatile and Mineralogy Mapping Orbiter zeichnete die Oberflächenmineralien des Mondes und gefrorene Gase wie z. B. Wassereis mit einer Auflösung von 10 m auf, wobei ein „Laserradar“ verwendet wurde, um in schattige Regionen an den Polen blicken zu können.
• Der Lunar Meteoroid Impacts Observer ist ein einzelner 12-Einheiten-CubeSat mit einer ausgeklügelten Kamera, mit der die Blitze von Meteoroiden auf der Rückseite erfasst werden können, um die bestehende Überwachung der Vorderseite zu ergänzen und ein vollständiges Bild der Gefahren für zukünftige Astronauten zu erstellen.

Wie bei jedem neuen Unterfangen eröffnet die Fähigkeit, mehr über unser Sonnensystem zu erfahren, neue Möglichkeiten. Die CubeSats erwecken den Eindruck, als würden sie bei der Erforschung des Sonnensystems eine Vorreiterrolle spielen.