Die meisten CubeSats wiegen weniger als eine Bowlingkugel und einige sind klein genug, um sie in der Hand zu halten. Doch der Einfluss dieser Instrumente auf die Weltraumforschung ist gigantisch. CubeSats – kleine, agile und kostengünstige Satelliten – revolutionieren die Art und Weise, wie Wissenschaftler den Kosmos erforschen.
A CubeSat in Standardgröße ist winzig, etwa 4 Pfund (ungefähr 2 Kilogramm). Einige sind größer, vielleicht viermal so groß wie die Standardgröße, andere wiegen jedoch nicht mehr als ein Pfund.
Als Professor für Elektrotechnik und Informationstechnik Wer mit neuen Weltraumtechnologien arbeitet, kann Ihnen sagen, dass CubeSats eine einfachere und weitaus kostengünstigere Möglichkeit sind, andere Welten zu erreichen.
Anstatt viele Instrumente mit einer Vielzahl von Zwecken zu transportieren, konzentrieren sich diese Satelliten in Liliput-Größe typischerweise auf ein einziges, spezifisches wissenschaftliches Ziel – sei es die Entdeckung von Exoplaneten oder die Messung der Größe eines Asteroiden. Sie sind in der gesamten Raumfahrtbranche erschwinglich, sogar für kleine Startups, Privatunternehmen und Universitätslabore.
Winzige Satelliten, große Vorteile
Die Vorteile von CubeSats gegenüber größeren Satelliten sind erheblich. CubeSats sind kostengünstiger zu entwickeln und zu testen. Die Zeit- und Geldersparnis bedeutet häufigere und vielfältigere Einsätze bei geringerem Risiko. Das allein erhöht das Tempo der Entdeckung und Weltraumforschung.
CubeSats reisen nicht aus eigener Kraft. Stattdessen lassen sie sich mitnehmen; Sie werden Teil der Nutzlast eines größeren Raumfahrzeugs. In Behälter gefüllt, werden sie durch einen an ihren Spendern angebrachten Federmechanismus in den Weltraum geschleudert. Sobald sie im Weltraum sind, schalten sie sich ein. CubeSats schließen ihre Missionen normalerweise damit ab, dass sie beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen, nachdem ihre Umlaufbahnen langsam zerfallen.
Ein typisches Beispiel: Ein Studententeam der Brown University baute einen CubeSat unter 18 Monaten für weniger als 10.000 US-Dollar. Der Satellit ist etwa so groß wie ein Laib Brot und wurde entwickelt, um das wachsende Problem zu untersuchen WeltraumschrottWar im Mai 2022 von einer SpaceX-Rakete aus eingesetzt.
Ein CubeSat kann in weniger als einem Jahr vom Whiteboard zum Weltraum umgebaut werden.
Kleinere Größe, einziger Zweck
Einen Satelliten ins All zu schicken, ist natürlich nichts Neues. Die Sowjetunion startete Sputnik 1 bereits 1957 in die Erdumlaufbahn gebracht. Heute, ca 10.000 aktive Satelliten sind da draußenund fast alle sind in den Bereichen Kommunikation, Navigation, militärische Verteidigung, technische Entwicklung oder Erdforschung tätig. Nur wenige – weniger als 3 % –erkunden den Weltraum.
Das ändert sich jetzt. Große und kleine Satelliten entwickeln sich schnell zum Rückgrat der Weltraumforschung. Diese Raumschiffe können nun weite Strecken zurücklegen, um Planeten und Sterne zu untersuchen, Orte, an denen menschliche Erkundungen oder Roboterlandungen mit der aktuellen Technologie kostspielig, riskant oder einfach unmöglich sind.
Doch die Kosten für den Bau und den Start herkömmlicher Satelliten sind beträchtlich. NASAs MondaufklärungsorbiterDer 2009 auf den Markt gebrachte Kleinbus hat etwa die Größe eines Minivans und kostet fast 600 Millionen US-Dollar. Der Mars-Aufklärungsorbitermit einer Flügelspannweite von der Länge eines Schulbusses, kostete mehr als 700 Millionen US-Dollar. Der Der Solarorbiter der Europäischen Weltraumorganisationeine 1.800 Kilogramm schwere Sonde zur Erforschung der Sonne, kostete 1,5 Milliarden US-Dollar. Und die Europa Clipper– so lang wie ein Basketballfeld und soll im Oktober 2024 zum Jupitermond Europa starten – wird letztendlich 5 Milliarden US-Dollar kosten.
Diese Satelliten sind relativ groß und erstaunlich komplex anfällig für mögliche Ausfälleein nicht ungewöhnliches Ereignis. Im Handumdrehen könnten jahrelange Arbeit und Hunderte Millionen Dollar im Weltraum verloren gehen.
Erforschung des Mondes, des Mars und der Milchstraße
Da sie so klein sind, können CubeSats in großer Zahl in einem einzigen Start freigegeben werden, was die Kosten weiter senkt. Durch den stapelweisen Einsatz – sogenannte Konstellationen – können mehrere Geräte dieselben Phänomene beobachten.
Beispielsweise im Rahmen der Artemis-I-Mission im November 2022 Die NASA hat 10 CubeSats gestartet. Die Satelliten versuchen nun, Wasser auf dem Mond zu entdecken und zu kartieren. Diese Erkenntnisse sind nicht nur für die bevorstehenden Artemis-Missionen von entscheidender Bedeutung, sondern auch für das Bestreben, eine dauerhafte menschliche Präsenz auf der Mondoberfläche aufrechtzuerhalten. Die CubeSats kosten 13 Millionen US-Dollar.
Die MarCO CubeSats– zwei von ihnen – begleitet Der Insight-Lander der NASA zum Mars im Jahr 2018. Sie dienten während Insights Eintritt, Abstieg und Landung auf der Marsoberfläche als Echtzeit-Kommunikationsrelais zurück zur Erde. Als Bonus, sie aufgenommene Bilder des Planeten mit Weitwinkelkameras. Sie kosten etwa 20 Millionen Dollar.
CubeSats haben auch nahegelegene Sterne und Exoplaneten untersucht, bei denen es sich um Welten außerhalb des Sonnensystems handelt. Im Jahr 2017 Das Jet Propulsion Laboratory der NASA eingesetzt ASTERIAein CubeSat, der beobachtete 55 Cancri eauch bekannt als Janssen, ein Exoplanet, der achtmal größer als die Erde ist und einen 41 Lichtjahre von uns entfernten Stern umkreist. Durch die erneute Bestätigung der Existenz dieses fernen Planeten wurde ASTERIA zum kleinsten Weltrauminstrument, das jemals einen Exoplaneten entdeckt hat.
Zwei weitere bemerkenswerte CubeSat-Weltraummissionen sind unterwegs: HERAdessen Start für Oktober 2024 geplant ist, wird das bereitstellen Europäische Weltraumorganisation erste Weltraum-CubeSats zu Besuch Didymos-Asteroidensystemder im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter kreist.
Und die M-Argo-Satellitdessen Einführung für 2025 geplant ist, wird das untersuchen Form, Masse und Oberflächenmineralien eines bald benannten Asteroiden. Mit der Größe eines Koffers wird M-Argo der kleinste CubeSat sein, der seine eigene unabhängige Mission im interplanetaren Raum durchführen kann.
Die schnellen Fortschritte und erheblichen Investitionen, die bereits in CubeSat-Missionen getätigt wurden, könnten dazu beitragen, den Menschen zu einer multiplanetaren Spezies zu machen. Aber dieser Weg wird lang sein – und hängt von der nächsten Generation von Wissenschaftlern ab, die diesen Traum verwirklichen.
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