Vi är vana vid den "stora farkosten" -strategin för att utforska vårt solsystem. Sonder som Voyagers, sjömänna och pionjärerna har skrivit sin plats i rymdutforskningens historia. Uppdrag som Cassini och Juno bedriver det arbetet. Men tekniska framsteg innebär att Nanosats och Cubesats kan skriva nästa kapitel i utforskningen av vårt solsystem.
Nanosatser och kubatsatser skiljer sig från tidigare sönder. De är mycket mindre och billigare och de erbjuder viss flexibilitet i vårt sätt att utforska solsystemet. En Nanosat definieras som en satellit med en massa mellan 1 och 10 kg. En CubeSat består av flera kuber på ungefär 10 cm³ (10 cm x 10 cm x 11,35 cm). Tillsammans har de löfte om att snabbt utöka vår förståelse för solsystemet på ett mycket mer flexibelt sätt.
NASA har arbetat med mindre satelliter i några år och arbetet börjar bära en allvarlig frukt. En grupp forskare vid JPL förutspår att det år 2020 kommer att finnas 10 djupa utrymme CubeSats som utforskar vårt solsystem och 2030 kommer det att finnas 100 av dem. NASA utvecklar som vanligt NanoSat- och CubeSat-teknologier, men det är också privata företag som Skottlands Clyde Space.
Clyde Space från Clyde Space på Vimeo.
NASA har byggt 2 Interplanetary NanoSpacecraft Pathfinder In Relevant Environment (INSPIRE) CubeSats som kommer att lanseras 2017. De kommer att visa vad NASA kallar "revolutionära förmåga för deep space CubeSats." De kommer att placeras i jordfluktbanan för att visa att de kan motstå rymdens hårdhet och kan fungera, navigera och kommunicera effektivt.
I INSPIRE: s fotspår kommer Mars Cube One (MarCO) CubeSats. MarCO kommer att demonstrera en av de mest attraktiva aspekterna av CubeSats och NanoSats: deras förmåga att ta sig en tur med större uppdrag och öka kapaciteten för dessa uppdrag.
År 2018 planerar NASA att skicka en stationär landare till Mars, kallad Interior Exploration med hjälp av Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight). MarCO CubeSats kommer med på turen och fungerar som kommunikationsreläer, även om de inte behövs för uppdragsframgång. De kommer att vara de första CubeSats som skickas ut i djupa rymden.
Så vad är några specifika mål för denna nya klass av små sonder? Applikationerna för NanoSats och CubeSats är många.
NASA: s Europa Clipper Mission, planerat för 2020-talet, kommer troligen att ha CubeSats med på resan när den granskar Europa för förhållanden som är gynnsamma för livet. NASA har kontrakterat tio akademiska institut för att studera CubeSats som skulle göra det möjligt för uppdraget att komma närmare Europas frysta yta.
ESA: s AIM-asteroidsond kommer att lanseras 2020 för att studera ett binärt asteroidsystem som kallas Didymos-systemet. AIM kommer att bestå av det huvudsakliga rymdskeppet, en liten lander och minst två CubeSats. CubeSats kommer att fungera som en del av ett djupt rymdkommunikationsnätverk.
Den utmanande miljön i Venus är också en annan värld där CubeSats och NanoSats kan spela en framträdande roll. Många uppdrag använder sig av en tyngdkraftsassistans från Venus när de leder till sitt huvudmål. Den lilla storleken på NanoSats innebär att en eller flera av dem skulle kunna släppas på Venus. Den tjocka atmosfären på Venus ger oss en chans att demonstrera aerocapture och att placera NanoSats i bana runt vår grannplanet. Dessa NanoSats kunde studera den venusiska atmosfären och skicka resultaten tillbaka till jorden.
Men den föreslagna NanoSWARM kan vara den mest effektiva demonstrationen av kraften hos NanoSats ännu. NanoSWARM-uppdraget skulle ha en flotta små satelliter skickade till månen med en specifik uppsättning mål. Till skillnad från andra uppdrag, där NanoSats och CubeSats skulle vara en del av ett uppdrag centrerat kring större nyttolaster, skulle NanoSWARM endast vara små satelliter.
NanoSWARM är ett framtänkande uppdrag som hittills bara är ett koncept. Det skulle vara en flotta av CubeSats som kretsar runt månen och tar upp frågor kring planetärmagnetism, ytvatten på luftlösa kroppar, rymdväder och fysik i småskaliga magnetosfärer. NanoSWARM skulle rikta in sig på månen som kallas "virvlar", som är högalbedo-funktioner som är korrelerade med starka magnetfält och lågt ytligt vatten. NanoSWARM CubeSats kommer att göra de första mätningarna nära solytan och magnetfält vid virvlar.
NanoSWARM skulle ha en uppdragsarkitektur som kallas "mamma med många barn." Moderskeppet släppte två uppsättningar CubeSats. En uppsättning skulle släppas med slagbanor och skulle samla in data om magnetism och protonflöden ända fram till påverkan. En andra uppsättning skulle kretsa runt månen för att mäta neutronflöden. NanoSWARMs resultat skulle berätta mycket om geofysiken, flyktig distribution och plasmafysik hos andra kroppar, inklusive markplaneter och asteroider.
Rymdentusiaster vet att Voyager-proberna hade mindre datorkraft än våra mobiltelefoner. Det är vanligt att vår elektronik blir mindre och mindre. Vi blir också bättre på alla andra tekniker som krävs för CubeSats och NanoSats, som batterier, solpaneler och elektrospraystrusterar. När denna trend fortsätter förväntar du sig att nanosatelliter och kuber ska spela en större och mer framträdande roll i rymdutforskningen.
Och gör dig redo för NanoSTORM.
