Vi er vant til den "store håndverket" tilnærmingen til å utforske solsystemet vårt. Prober som Voyagers, sjøfarerne og pionerene har skrevet sin plass i romutforskningens historie. Oppdrag som Cassini og Juno viderefører det arbeidet. Men fremskritt innen teknologi gjør at Nanosats og Cubesats kan skrive det neste kapittelet i utforskningen av solsystemet vårt.
Nanosats og cubesats er annerledes enn fortidens sonder. De er mye mindre og billigere, og de tilbyr litt fleksibilitet i vår tilnærming til å utforske solsystemet. En Nanosat er definert som en satellitt med en masse mellom 1 og 10 kg. En CubeSat består av flere terninger på omtrent 10 cm³ (10 cm x 10 cm x 11,35 cm). Sammen har de løftet om å raskt utvide vår forståelse av solsystemet på en mye mer fleksibel måte.
NASA har jobbet med mindre satellitter i noen år, og arbeidet begynner å bære noe alvorlig frukt. En gruppe forskere ved JPL spår at innen 2020 vil det være 10 dype rom CubeSats som utforsker solsystemet vårt, og innen 2030 vil det være 100 av dem. NASA utvikler som vanlig NanoSat og CubeSat teknologier, men det samme er private selskaper som Skottlands Clyde Space.
Clyde Space fra Clyde Space på Vimeo.
NASA har bygget 2 Interplanetary NanoSpacecraft Pathfinder In Relevant Environment (INSPIRE) CubeSats som ble lansert i 2017. De vil demonstrere hva NASA kaller "revolusjonerende evne til deep space CubeSats." De vil bli plassert i en jordfluktbane for å vise at de tåler plassens strenghet og kan betjene, navigere og kommunisere effektivt.
Som følge av INSPIREs fotspor vil Mars Cube One (MarCO) CubeSats. MarCO vil demonstrere et av de mest attraktive aspektene ved CubeSats og NanoSats: deres evne til å ta seg en tur med større oppdrag og for å styrke mulighetene til disse oppdragene.
I 2018 planlegger NASA å sende en stasjonær lander til Mars, kalt Interior Exploration ved hjelp av Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight). MarCO CubeSats vil være med på turen og vil fungere som kommunikasjonsreléer, selv om de ikke er nødvendige for misjonssuksess. De vil være de første CubeSats som blir sendt ut i dype rom.
Så hva er noen spesifikke mål for denne nye klassen av små sonder? Bruksområdene for NanoSats og CubeSats er mange.
NASAs Europa Clipper Mission, planlagt for 2020, vil trolig ha CubeSats med på turen da den gransker Europa for forhold som er gunstige for livet. NASA har inngått 10 akademiske institutter for å studere CubeSats som vil gjøre det mulig for oppdraget å komme nærmere Europas frosne overflate.
ESAs AIM-asteroide-sonde vil lanseres i 2020 for å studere et binært asteroidesystem kalt Didymos-systemet. AIM vil bestå av det viktigste romfartøyet, en liten lander, og minst to CubeSats. CubeSats vil fungere som en del av et dypt romkommunikasjonsnettverk.
Det utfordrende miljøet til Venus er også en annen verden der CubeSats og NanoSats kan spille en fremtredende rolle. Mange oppdrag bruker en gravitasjonshjelp fra Venus når de går mot hovedmålet. Den lille størrelsen på NanoSats betyr at en eller flere av dem kan bli utgitt på Venus. Den tykke atmosfæren på Venus gir oss en sjanse til å demonstrere aerocapture og å plassere NanoSats i bane rundt naboplaneten. Disse NanoSats kunne studere den venusiske atmosfæren og sende resultatene tilbake til jorden.
Men den foreslåtte NanoSWARM er kanskje den mest effektive demonstrasjonen av kraften til NanoSats ennå. NanoSWARM-oppdraget ville ha en flåte av små satellitter sendt til Månen med et spesifikt sett med mål. I motsetning til andre oppdrag, der NanoSats og CubeSats ville være en del av et oppdrag sentrert rundt større nyttelaster, ville NanoSWARM bare være små satellitter.
NanoSWARM er et fremtidsrettet oppdrag som foreløpig bare er et konsept. Det ville være en flåte av CubeSats som går i bane rundt Månen og tar opp spørsmål rundt planetmagnetisme, overflatevann på luftløse kropper, romforvitring og fysikken til småskala magnetosfærer. NanoSWARM ville målrette mot funksjoner på månen kalt "virvler", som er høye albedo-funksjoner korrelert med sterke magnetfelt og lite vann i overflaten. NanoSWARM CubeSats vil gjøre de første målingene i nærheten av overflaten av solvindmasse og magnetfelt ved virvler.
NanoSWARM ville ha en misjonsarkitektur kalt "mor med mange barn." Moderskipet ville gi ut to sett med CubeSats. Ett sett ville bli utgitt med påvirkningstrajectories og ville samle inn data om magnetisme og protonstrømmer helt frem til påvirkning. Et annet sett ville bane rundt månen for å måle nøytronflukser. Resultatene fra NanoSWARM ville fortelle oss mye om geofysikk, flyktig distribusjon og plasmafysikk av andre kropper, inkludert terrestriske planeter og asteroider.
Romentusiaster vet at Voyager-sonder hadde mindre datakraft enn våre mobiltelefoner. Det er kjent at elektronikken vår blir mindre og mindre. Vi blir også bedre på alle andre teknologier som er nødvendige for CubeSats og NanoSats, som batterier, solpaneler og elektrospray-thrustere. Når denne trenden fortsetter, kan du forvente at nanosatellitter og kuber skal spille en større og mer fremtredende rolle i romutforskningen.
Og gjør deg klar for NanoSTORM.
