Wdrożenie Nanoracks CubeSat

Wdrożenie Nanoracks CubeSat

Nanoracks CubeSat Deployer ( NRCSD ) to urządzenie do umieszczania CubeSatów na orbicie z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) znajdowały się dwa urządzenia CubeSat : japoński moduł eksperymentalny (JEM) Small Satellite Orbital Deployer (J-SSOD) oraz Nanoracks CubeSat Deployer (NRCSD). J-SSOD jest pierwszym tego rodzaju urządzeniem, które wysyła małe satelity z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). NRCSD jest pierwszym komercyjnie obsługiwanym małym satelitą z ISS, maksymalizującym pełne możliwości każdego cyklu śluzy powietrznej [ wymagane wyjaśnienie ] wdrożeń.

CubeSaty należą do klasy badawczych statków kosmicznych zwanych nanosatelitami . Podstawowe satelity w kształcie sześcianu mierzą 10 cm (3,9 cala) z każdej strony, ważą mniej niż 1,4 kg (3,1 funta) i mają objętość około 1 l (0,22 galona imp; 0,26 galona amerykańskiego), chociaż istnieją CubeSaty, które są budowane i wdrażane w rozmiarach będących wielokrotnością 10 cm długości.

Od 2014 roku jedną z metod wyniesienia CubeSatów na orbitę jest przetransportowanie ich na pokład większego statku kosmicznego jako części ładunku do większej stacji kosmicznej . Po wykonaniu tej czynności rozmieszczenie CubeSatów na orbicie jako oddzielnego sztucznego satelity wymaga specjalnego urządzenia, takiego jak Nanoracks CubeSat Deployer. NRCSD jest ustawiany w pozycji umożliwiającej uchwycenie go przez jedno z robotycznych ramion ISS, które następnie umieszcza moduł instalacyjny CubeSat we właściwej pozycji zamontowanej na zewnątrz ISS, aby móc wypuścić miniaturowe satelity na właściwą orbitę.

Tło

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna została zaprojektowana do użytku zarówno jako laboratorium mikrograwitacji, jak i platforma startowa dla usług na niskiej orbicie okołoziemskiej . Moduł Kibō ISS Japońskiej Agencji Kosmicznej ( JAXA ) zawiera mały system rozmieszczania satelitów o nazwie J-SSOD.

Nanoracks , w ramach umowy Space Act z NASA , wdrożył CubeSata za pomocą J-SSOD. Widząc rosnące zapotrzebowanie rynku na CubeSaty, Nanoracks sfinansował własną instalację ISS, za zgodą zarówno NASA, jak i JAXA. Nanostojak ewoluował od J-SSOD ze względu na niewielką liczbę satelitów, które można było rozmieścić w jednym cyklu śluzy, oraz chęć maksymalizacji przepustowości każdego cyklu śluzy. J-SSOD wykorzystał pełny cykl śluzy, aby uruchomić tylko 6U. Nanoracks CubeSat Deployer wykorzystuje dwa cykle śluzy powietrznej, z których każdy mieści 8 instalatorów. Każdy instalator jest w stanie pomieścić 6U, co daje w sumie 48U na cykl śluzy. [ potrzebne inne niż podstawowe źródło ]

Wdrożenie CubeSatów z ISS ma wiele zalet. Uruchomienie pojazdów na pokładzie logistycznego pojazdu wizytującego ISS zmniejsza wibracje i obciążenia, jakie muszą napotkać podczas startu. Dodatkowo można je zapakować w materiały ochronne, dzięki czemu znacznie zmniejszy się prawdopodobieństwo uszkodzenia CubeSata podczas startu. Ponadto w przypadku satelitów do obserwacji Ziemi, takich jak satelity Planet Labs , zaletą jest niższa orbita orbity ISS, około 400 km. Ponadto dolna orbita umożliwia naturalny rozpad satelitów, zmniejszając w ten sposób gromadzenie się zanieczyszczeń orbitalnych. [ potrzebne źródło ]

Historia

JEM Small Satellite Orbital Deployer

Japoński moduł eksperymentalny Small Satellite Orbital Deployer (J-SSOD) jest pierwszym tego rodzaju urządzeniem, które rozmieszcza małe satelity z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Obiekt zapewnia unikalną obudowę satelitarną do systemu zdalnego manipulatora (RMS) japońskiego modułu eksperymentalnego (JEM) do rozmieszczania małych satelitów CubeSat z ISS. J-SSOD mieści do 3 małych, jednoczęściowych (1U, 10 x 10 x 10 cm) małych CubeSatów na skrzynkę instalacyjną satelity, w sumie 6, chociaż można również użyć innych rozmiarów do 55 x 55 x 35 cm. Każda wstępnie zapakowana walizka instalacyjna satelity jest ładowana przez członków załogi na wielozadaniową platformę eksperymentalną (MPEP) w przestrzeni JEM nadającej się do zamieszkania. Platforma MPEP jest następnie mocowana do stołu przesuwnego JEM wewnątrz śluzy powietrznej JEM w celu przeniesienia do JEMRMS i środowiska kosmicznego. JEMRMS chwyta i manewruje MPEP i J-SSOD do określonej orientacji rozmieszczenia, a następnie wyrzuca małe satelity CubeSat.

MPEP to platforma działająca jako interfejs między operacjami wewnątrz i na zewnątrz ISS, a mechanizm J-SSOD jest zainstalowany na tej platformie. W dniu 21 lipca 2012 r. JAXA wystrzeliła Kounotori 3 (HTV-3) na ISS w ramach Ekspedycji 33 . J-SSOD był ładunkiem użytecznym podczas tego lotu wraz z pięcioma CubeSatami, które miały zostać rozmieszczone przez J-SSOD zamontowanego na JEMRMS (JEM- Remote Manipulator System), ramieniu robota, później w 2012 roku. Pięć CubeSatów zostało rozmieszczonych pomyślnie 4 października 2012 r. przez astronautę JAXA Akihiko Hoshide przy użyciu nowo zainstalowanego J-SSOD. Stanowiło to pierwszą usługę wdrażania J-SSOD.

Rozwój Nanoracks CubeSat Deployer

W październiku 2013 roku Nanoracks jako pierwsza firma koordynowała rozmieszczanie małych satelitów ( CubeSatów / nanosatelitów ) z ISS przez śluzę powietrzną w japońskim module Kibō . To wdrożenie zostało wykonane przez Nanoracks przy użyciu J-SSOD. Pierwszym klientem Nanoracks był FPT Vietnam National University w Hanoi w Wietnamie . Ich F-1 CubeSat został opracowany przez młodych inżynierów i studentów z laboratorium FSpace na FPT Vietnam National University w Hanoi. Misją F-1 było „przetrwać” środowisko kosmiczne przez jeden miesiąc, mierzyć temperaturę i dane magnetyczne podczas robienia zdjęć Ziemi w niskiej rozdzielczości.

W 2013 roku firma Nanoracks zwróciła się do NASA o pozwolenie na opracowanie własnego sprzętu i narzędzia do wdrażania CubeSat / SmallSat do użytku z JEM-Small Satellite Deployer. Nanoracks zapewnił wiodącą pozycję w amerykańskim przemyśle małych satelitów, budując większe urządzenie wdrażające zdolne do rozmieszczenia 48U satelitów. Firma Nanoracks zaprojektowała, wyprodukowała i przetestowała urządzenie w celu uzyskania zgody NASA i JAXA na dotarcie na Międzynarodową Stację Kosmiczną.

Nanoracks CubeSat Deployer został wystrzelony 9 stycznia 2014 r. W ramach misji Orbital Sciences Cygnus CRS Orb-1 wraz z 33 małymi satelitami.

Produkcja NRCSD

Quad-M, Inc. opracował CubeSat Deployer, aby był zgodny ze standardem Cal Poly. Został przeprojektowany i wyprodukowany zgodnie ze specyfikacją Nanoracks do użytku na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Quad-M przeprowadził wstępną analizę projektu, aby zapewnić zgodność projektu. Analiza strukturalna obejmowała analizę modalną w celu oceny odpowiedzi na wibracje, a analiza termiczna obejmowała obliczenia w celu oceny różnych opcji pokrycia drzwi oraz wstępną przejściową analizę termiczną w celu oszacowania. Ponadto Quad-M przeprowadził testy rozwojowe dla: otwierania drzwi, testu instalacji CSD/CubeSat, testu losowych wibracji i zmiany temperatury.

Profil misji

Integracja CubeSatów

Integracja CubeSat rozpoczyna się od rozpakowania CSD z opakowania transportowego, a następnie wyjęcia zespołu płyty bazowej z tyłu CSD. Następnie CubeSat jest wkładany od tyłu i wsuwany do drzwi. Dodatkowe CubeSaty są następnie wkładane od tyłu w tym samym postępie. Zespół płyty podstawy jest następnie ponownie instalowany. Cztery śruby podnośnika są następnie regulowane za pomocą płytki dociskowej i blokowane. Śruba zabezpieczająca jest następnie usuwana, a urządzenie wdrażające jest pakowane do wysyłki.

Nauki orbitalne CRS Orb-1

Zestaw Nanoracks CubeSats jest wdrażany przez Nanoracks CubeSat Deployer przymocowany do końca japońskiego ramienia robota (25 lutego 2014).
Pojazd startowy: Orbital Sciences Cygnus (Orb-1)
Data wystrzelenia: 9 stycznia 2014
Całkowita liczba CubeSatów: 33
Cel: Te 28 CubeSatów 3U pracują nad zbudowaniem konstelacji do obserwacji Ziemi opartej wyłącznie na CubeSatach. CubeSaty zawierają baterie, które dostarczają energię do różnych systemów w każdym Dove. Każdy satelita ma teleskop optyczny do pozyskiwania obrazów Ziemi w wysokiej rozdzielczości. Każdy satelita wykorzystuje system pasma X do przesyłania uzyskanych obrazów i telemetrii systemów z szybkością transmisji danych 120 Mbit/s.
Przeznaczenie: Ten CubeSat o wysokości 2U będzie platformą dla studentów i entuzjastów kosmosu do przeprowadzania kosmicznych eksperymentów z Arduino. Jest to kontynuacja ArduSat-1 wystrzelonego w listopadzie 2013 r.
Cel: Wykorzystanie taniego sprzętu i oprogramowania typu open source do komputerów pokładowych, które będą kontrolować ładunek satelity. CubeSat jest wyposażony w kamerę VGA, odbiornik GPS, transponder liniowy i transponder pakietowy AX-25.
Przeznaczenie: Jeden z pierwszych satelitów na Litwie (wraz z LitSat-1). Ten CubeSat jest wyposażony w kamerę VGA o niskiej rozdzielczości, odbiornik GPS, radiolatarnię telemetryczną 9k6 AX25 FSK, latarnię UHF CW i wzmacniacz głosowy w trybie V/U FM o mocy 150 mW. Satelita prześle obrazy ładunku i danych z czujników oraz trzy litewskie słowa.
Przeznaczenie: To finansowane przez społeczność 1,3-kilogramowe satelity 1U, wyposażone w rozkładane panele słoneczne, cztery kamery i anteny komunikacyjne, które służą do odbierania wiadomości z Ziemi, które są następnie przesyłane w określonym czasie.
  • Uniwersytet Peru: UAPSat-1 (1)
Przeznaczenie: Ten CubeSat o wysokości 1U wykorzystuje zamontowane na ciele panele słoneczne do generowania energii. Wyposażony jest w minikomputer, nadajniki/odbiorniki radiowe, moduł sterowania zasilaniem oraz podstawowy system kontroli położenia. Satelita będzie przesyłał dane telemetryczne i odczyty czujników temperatury z wnętrza i na zewnątrz statku kosmicznego.

Nauki orbitalne CRS Orb-2

Pojazd startowy: Orbital Sciences Cygnus (Orb-2)
Data wystrzelenia: 13 lipca 2014
Całkowita liczba CubeSatów: 32
Cel: Te 28 CubeSatów 3U pracują nad zbudowaniem konstelacji do obserwacji Ziemi opartej wyłącznie na CubeSatach. CubeSaty zawierają baterie, które dostarczają energię do różnych systemów w każdym Dove. Każdy satelita ma teleskop optyczny do pozyskiwania obrazów Ziemi w wysokiej rozdzielczości. Każdy satelita wykorzystuje system pasma X do przesyłania uzyskanych obrazów i telemetrii systemów z szybkością transmisji danych 120 Mbit/s.
Przeznaczenie: Ten satelita wykorzystuje dostępne w handlu komponenty, aby zapewnić podstawowe funkcje satelity, takie jak dowodzenie, wytwarzanie i dostarczanie energii oraz komunikację z pozostałymi dwoma jednostkami z satelitów. CubeSat poleci, a Exo-Brake wyniesie orbitę, która zostanie uruchomiona po wypuszczeniu satelity, aby zademonstrować pasywny system deorbitacji dla satelitów.
Cel: Ten satelita jest wyposażony w dziewięciokanałowy pasywny radiometr mikrofalowy w celu zademonstrowania zminiaturyzowanej technologii radiometru w kosmosie do zastosowania w ultrakompaktowych systemach statków kosmicznych, takich jak wysokowydajna wielopasmowa echosonda dla przyszłych satelitów pogodowych.
  • GEARSSAAT (1)
Cel: Ten satelita jest wyposażony w terminale komunikacyjne Globalstar, które będą przeprowadzać badania obejmujące konstelację satelitów komunikacyjnych Globalstar.
  • Zespół Lambda: Lambdasat (1)
Cel: Statek kosmiczny przeprowadzi demonstrację techniczną szyny satelitarnej w środowisku promieniowania kosmicznego i degradacji systemów torowych. Satelita posiada również system automatycznej identyfikacji (AIS) do śledzenia statków morskich na całym świecie oraz eksperyment naukowy, który przygląda się grafenowi w kosmosie.
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanoracks_CubeSat_Deployer&oldid=1142288320 ”