Z historie

Program unifikovaných pikosatelitů CubeSat pro experimentální vývoj a výzkum

V roce 1999 vznikla na dvou amerických univerzitách koncepce standardizovaných pikosatelitů, které by bylo možné využívat jednak pro výuku budoucích techniků v kosmickém odvětví a také pro rychlou a levnou realizaci jednoduchých experimentů. Tato koncepce pikosatelitů dostala název CubeSat [2] podle jejich charakteristického tvaru krychle se stranou o délce přibližně 10 cm a rychle si našla celosvětovou oblibu. K základní verzi pikosatelitu CubeSat (tzv. 1U) existují ještě odvozené velikosti v násobcích základní velikosti (0.5U, 2U, 3U). Většina současných poskytovatelů vypouštěcích služeb přidává k hlavnímu nákladu (k velké družici) raketového nosiče několik standardizovaných pouzder pro uchycení pikosatelitů CubeSat. Při jednom startu rakety je tak kromě hlavní družice vyneseno třeba i deset malých pikosatelitů CubeSat na nízké oběžné dráhy Země. Za tuto službu včetně všech potřebných schvalovacích testů si zpravidla zprostředkovatelé účtují v rozmezí 60 000 až 90 000 Euro.

Autoři projektu CubeSat – prof. Jordi Puig-Suari a prof. Robert Twiggs s výkresovou dokumentací pikosatelitů CubeSat.

Využití pikosatelitů CubeSat

Miniaturizace elektroniky a optimalizace jejich spotřeby dovoluje tyto pikosatelity s celkovým hmotnostním limitem 1,33 kg základní verze využít pro reálné aplikace. Odkázat tak lze pro představu na projekt QB50 (www.qb50.eu), kde pomocí sítě cca 50 pikosatelitů CubeSat bude zkoumáno složení, prostorové a časové změny spodní termosféry Země nebo na projekt HumSat (www.humsat.org), kde tyto pikosatelity vytvoří komunikační síť pro senzory rozmístěné po celém světě včetně oblastí bez jakékoliv infrastruktury. V České republice se vývojem a použitím CubeSatů začalo někdy kolem roku 2004 zabývat občanské sdružení czCUBE (www.czcube.org), jehož cílem je ověřit realizovatelnost pikosatelitu v amatérských spolcích a zároveň realizovat i hodnotné experimenty s elektrodynamickým tetherem a sluneční plachtou pro změnu dráhy pikosatelitu. Od roku 2008 jsme plánovali a od roku 2009 realizujeme náš projekt pikosatelitu PilsenCUBE (www.pilsencube.zcu.cz), který by měl ověřovat některé nové technologie (superkapacitory v EPS systému, optické senzory a RDS přijímač v ADCS systému, adaptabilní komunikační systém) pro efektivnější řešení malých satelitů. CzechTechSat (www.czechtechsat.cz) je nejnovějším obdobným projektem v České republice pod záštitou ČVUT, který usiluje o zapojení do projektu QB50.

          

Balistický raketový nosič projektu QB50 odpalovaný z ponorky, struktura komunikační sítě HumSat – obrázky převzaty z oficiálních stránek projektů.

Vypouštěcí kontejnery

Pro usnadnění vypouštění pikosatelitů CubeSat byly připraveny standardizované kontejnery P-POD, do kterých je možné vložit tři pikosatelity základní velikosti 1U, šest pikosatelitů zmenšené velikosti 0.5U nebo jeden pikosatelit zvětšené velikosti 3U. Upevnění těchto kontejnerů do raketového nosiče je nyní podporováno většinou kosmických agentur vyspělých zemí (USA, Rusko, Evropská unie, Indie,...). Zájemce o vypuštění pikosatelitu nebývá zpravidla v kontaktu přímo s organizací zajišťující start rakety, ale se prostředkovatelem, který zajistí kompletaci a test celého kontejneru P-POD a předá jej ověřený a schválený k instalaci do raketového nosiče. Po vynesení na oběžnou dráhu je uvolněno víko kontejneru a silou stlačené pružiny jsou pikosatelity vytlačeny ven. Jejich vzdálenost postupně narůstá vlivem rozdílné počáteční rychlosti po vypuzení hlavní pružinou i díky separačním pružinám mezi pikosatelity, které jsou jejich součástí. Z důvodu malé počáteční vzdálenosti mezi pikosatelity je dovoleno uvolnit rozvíjení mechanických částí pikosatelitů (rozvíjení prutové antény, rozvíjení výklopných solárních stěn, případně vysunutí stabilizačního závaží) až po nějaké době od vypuštění z kontejneru.

vypouštěcí pouzdro P-POD         
 

Vypouštěcí kontejner (pouzdro) P-POD pro pikosatelity CubeSat a prof. Bob Twiggs s pikosatelitem v ruce - zdroj obrázků www.cubesat.org a www.eetimes.com.