Кубсаты меняют способ исследования Солнечной системы
Большинство кубсатов весят меньше шара для боулинга, а некоторые из них настолько малы, что их можно держать в руке. Но влияние, которое эти приборы оказывают на освоение космоса, огромно. CubeSats — миниатюрные, маневренные и дешевые спутники — революционизируют методы изучения космоса учеными.
Стандартный размер CubeSat крошечный, около 4 фунтов (примерно 2 килограмма). Некоторые из них больше, может быть, в четыре раза больше стандартного размера, но другие весят не более фунта. Как профессор электротехники и вычислительной техники, работающий с новыми космическими технологиями, я могу сказать вам, что кубические спутники - это более простой и гораздо менее затратный способ достичь других миров.
Вместо того чтобы оснащаться множеством приборов широкого назначения, эти спутники размером с лилипута обычно фокусируются на одной конкретной научной цели - будь то открытие экзопланет или измерение размера астероида. Они доступны по цене всему космическому сообществу, даже небольшим стартапам, частным компаниям и университетским лабораториям.
Крошечные спутники - большие преимущества
Преимущества CubeSats перед более крупными спутниками значительны. Разработка и тестирование CubeSats обходятся дешевле. Экономия времени и денег означает более частые и разнообразные полеты при меньшем риске. Это само по себе увеличивает темпы открытий и освоения космоса.
Спутники-кубсаты не летают самостоятельно. Вместо этого они путешествуют автостопом; они становятся частью полезной нагрузки более крупного космического корабля. Упакованные в контейнеры, они выбрасываются в космос с помощью пружинного механизма, прикрепленного к их дозаторам. Оказавшись в космосе, они включаются. Кубические спутники обычно завершают свои миссии сгоранием при входе в атмосферу после того, как их орбиты медленно затухают.
Показательный пример: команда студентов Университета Брауна построила спутник CubeSat менее чем за 18 месяцев менее чем за 10 000 долларов США. Спутник размером с буханку хлеба, разработанный для изучения растущей проблемы космического мусора, был запущен с помощью ракеты SpaceX в мае 2022 года.
Меньший размер и универсальность
Запуск спутника в космос, конечно, не является чем-то новым. Советский Союз запустил Спутник-1 на околоземную орбиту еще в 1957 году. Сегодня в мире насчитывается около 10 000 активных спутников, и почти все они используются для связи, навигации, военной обороны, разработки технологий или изучения Земли. Лишь немногие из них — менее 3% — исследуют космос.
Сейчас ситуация меняется. Большие и малые спутники быстро становятся основой космических исследований. Эти космические аппараты теперь могут преодолевать большие расстояния для изучения планет и звезд, мест, где исследования человеком или высадка роботов являются дорогостоящими, рискованными или просто невозможными при современных технологиях.
Но затраты на создание и запуск традиционных спутников значительны. Лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА, запущенный в 2009 году, размером примерно с микроавтобус и стоимостью около 600 миллионов долларов. Орбитальный аппарат Mars reconnaissance orbiter с размахом крыльев, равным длине школьного автобуса, обошелся более чем в 700 миллионов долларов. Космический аппарат Solar orbiter Европейского космического агентства, зонд весом 4000 фунтов (1800 килограммов), предназначенный для изучения Солнца, обошелся в 1,5 миллиарда долларов. А космический корабль Europa Clipper длиной с баскетбольную площадку, который планируется запустить в октябре 2024 года к спутнику Юпитера Европе, в конечном счете обойдется в 5 миллиардов долларов.
Эти спутники, относительно крупные и потрясающе сложные, подвержены потенциальным сбоям, что не редкость. В мгновение ока годы работы и сотни миллионов долларов могут быть потеряны в космосе.
Исследование Луны, Марса и Млечного Пути может привести к сбоям в работе.
Благодаря своим небольшим размерам кубические спутники могут быть выпущены в большом количестве за один запуск, что еще больше снижает затраты. Их групповое развертывание, известное как "созвездия", позволяет нескольким устройствам наблюдать одни и те же явления.
Например, в рамках миссии Artemis I в ноябре 2022 года НАСА запустило 10 спутников CubeSats. В настоящее время спутники пытаются обнаружить и нанести на карту воду на Луне. Эти результаты имеют решающее значение не только для предстоящих миссий Artemis, но и для обеспечения постоянного присутствия человека на поверхности Луны. Стоимость CubeSats составляет 13 миллионов долларов.
Два спутника MarCO CubeSats — два из них — сопровождали спускаемый аппарат Insight НАСА на Марс в 2018 году. Они служили ретранслятором связи в режиме реального времени с Землей во время входа Insight в атмосферу, спуска и посадки на поверхность Марса. В качестве бонуса они сделали снимки планеты с помощью широкоугольных камер. Они обошлись примерно в 20 миллионов долларов.
Спутники CubeSat также изучали близлежащие звезды и экзопланеты, которые являются мирами за пределами Солнечной системы. В 2017 году Лаборатория реактивного движения НАСА запустила спутник ASTERIA, который наблюдал за 55-м раком e, также известным как Janssen, экзопланетой, в восемь раз превышающей размеры Земли, вращающейся вокруг звезды на расстоянии 41 светового года от нас. Подтвердив существование этого далекого мира, "АСТЕРИЯ" стала самым маленьким космическим прибором, когда-либо обнаруживавшим экзопланету.
На подходе еще две заметные космические миссии CubeSat: HERA, запуск которой запланирован на октябрь 2024 года, отправит первые кубические спутники Европейского космического агентства в дальний космос для посещения астероидной системы Дидимос, которая вращается между Марсом и Юпитером в поясе астероидов.
А спутник M-Argo, запуск которого запланирован на 2025 год, изучит форму, массу и минералы на поверхности астероида, который вскоре получит название. M-Argo размером с чемодан станет самым маленьким спутником CubeSat, который выполнит свою собственную независимую миссию в межпланетном пространстве.
Быстрый прогресс и значительные инвестиции, которые уже были сделаны в миссии CubeSat, могут помочь превратить людей в мультипланетный вид. Но этот путь будет долгим — и все зависит от того, сможет ли следующее поколение ученых воплотить эту мечту в жизнь.
