Что такое Cubesat, как он работает и каково его реальное применение? Судя по названию, несложно догадаться, что в основу разработки положена форма куба. А все вместе является общим названием, платформой для создания космических объектов различного назначения. И с закономерным сокращением затрат на производство одного изделия. Далее узнаем, каковы перспективы «Кубсата».
Технические характеристики
Когда заходит речь о техданных CubeSat, следует понимать, что это платформа, а не единичное изделие. Значит, показатели могут разниться. Что известно о «Кубсат»:
| Классификация спутника | Вес, килограммы |
| Фемто | До 0,1 |
| Пико | 0,1-1,0 |
| Нано | 1-10 |
| Микро | 10-100 |
| Мини | 100-500 |
Основное требование, предъявляемое к спутнику – размеры. Они измеряются в юнитах. И сохранение кубической формы. За один раз на орбиту может быть выведено несколько «Кубсатов». Начинка спутника зависит от назначения. Вплоть до того, что «на борту» могут быть бактерии, для которых изучается влияние космоса.
Что такое «Кубсат»
Это проект, призванный популяризовать космос. Привлечь к созданию спутников всех желающих. В результате проб и ошибок был выработан своеобразный стандарт: габариты изделия ограничены параметрами 100х100х113,5 миллиметра. Получается «кубик». Вес не должен превышать 1330 граммов.
Это требования для 1 юнита (U). Спутник может быть больше, но габариты привязаны к «юниту». Отдельные «кубики» объединяются в группы для вывода на орбиту. За раз возможно запустить 2/3/6/12/24 «Кубсата». Таким образом «Кубсаты» формируются массивы размерами в 2, 3U (и больше).
Затем возник подстандарт. Это PocketQube. Судя по названию – «карманный» кубик. Его размеры составляют 50х50х50 миллиметров при весе в 250 граммов. Это примерно 1/8 от обычного «Кубсата». Данный формат пока мало распространен.
История создания
Когда-то, в конце девяностых, профессор Стэнфордского университета Боб Твиггс принес в лекционную аудиторию коробку с Beanie Baby. Это мягкая плюшевая игрушка (обычно мишка). Профессор обратил внимание студентов, что нужно придумать спутник, который бы поместился в коробку от игрушки. Разумеется, на тот момент мало кто воспринял слова Твиггса всерьез. И также мало кто мог предположить, что в будущем возникнет целое направление. «Кубсат». По статистике, в 2022 году на орбите уже были порядка 2 тысяч «кубиков».
Примечательно, что создание любого гаджета «с нуля» не только дорого. Но еще и сложно. Обычно спутники собираются из готовых узлов. В редких случаях поставляются как набор «сделай сам». Остается только собрать детали в «Кубсат».
В среднем стоимость одного «кубика» составляет от тысяч до десятков тысяч долларов США Стоимость готового CubeSat в формате 1U ограничивается суммой в 100 тысяч долларов. Остается добавить к этому вывод на орбиту (30 тысяч долларов за 1 килограмм веса). И получается «бюджет» запуска любительского спутника.
Разумеется, для рядового пользователя это все-таки накладно. Но приемлемо для коллектива. Лабораторий, университетов. Примечательно, что в 2018 году Бутан отправил свой собственный «кубик» на борту ракеты SpaceX Falcon 9. При этом затраты в целом ограничились 280 тысячами долларов.
Много это или мало? Запуск на орбиту спутника весом до 200 килограммов обычно обходится в 1 миллион долларов. Не считая затрат на разработку, проектирование, сборку. «Кубсат» можно собрать в течение 6-9 месяцев. В то время как на создание, разработку «обычного» спутника может измеряться годами.
Особенности конструкции
Разработчики применяют для сборки «Кубсат» корпус из модифицированного алюминия. Это необходимое требование. Важно, чтобы показатели теплового расширения спутников и ракеты были сопоставимы. Дополнительно «кубики» проходят обработку специальным составом для предотвращения эффекта холодной сварки.
Что внутри куба. Обычно начинкой «Кубсата» являются микрокомпьютеры. Они контролируют ситуацию. Собирают данные об окружающей обстановке. И управляют прочими компонентами спутника.
Для «связи с Землей» CubeSat должен иметь соответствующее оборудование. Это антенна, настроенная на диапазон VHF/UHF. Мощность излучателя не должна превышать уровня в 2 Ватта. Конструкция чаще всего упрощенная. Проволочная или раскрывающаяся на орбите. Немаловажный момент – электропитание «кубика». Чаще всего разработчики используют комбинацию АКБ со средствами подзарядки (солнечные панели). «Кубсат» может как оснащаться двигателем, так и обходиться без него.
Преимущества и недостатки
Главное достоинство «Кубсат» – низкая стоимость. Чаще всего спутники выводятся на орбиту как «вторичная» нагрузка. Это касается коммерческих запусков. Альтернатива – доставка «кубиков» на МКС с последующим выводом в космос.
Пик запуска «Кубсат» пришелся на 2012 год. В период с 2017 по 2022 год количество выводимых «кубиков» стало расти. На 2023-2026 годы прогнозируется увеличение количества запусков CubeSat до 400 единиц в год.
Стандартно «Кубсат» выполняет 4 миссии:
- Испытание новых технологий. Перед тем, как что-то «ставить на поток», нужно опробовать технические новинки. Поскольку стоимость глобального проекта может измеряться сотнями миллионов, миллиардами долларов. Проще опробовать инновации на «копеечном» спутнике. А уже потом переключаться на масштабные исследования.
- Научные разработки. Это получение данных о магнитном поле Земли с целью прогнозирования катаклизмов (землетрясений).
- Изучение влияния космоса на биоматериалы. Для этого на орбиту выводятся штаммы земных бактерий, микроорганизмы. Запуск «стандартным» методом неоправданно дорог. Так NASA собирается отправить в космос штаммы дрожжей с целью получения информации о воздействии радиации на живые организмы (проект BioSentinel).
- Учебные, образовательные программы. Не стоит забывать, что «Кубсат» является беспрецедентной возможностью проведения экспериментов по созданию спутника «с нуля». Силами студентов. Проведение фото-, видеосъемки. Наблюдение за животными, погодой.
- Коммерческое направление. Да, «Кубсат» может собирать информацию, за которую потом готовы платить деньги. Причем реальные. Это фотосъемка земных объектов, фермерских угодий. Уже сейчас этим занимается компания Planet Labs.
С другой стороны, «кубики» часто называют «мусором на орбите». Постоянный рост количества объектов в космосе создает реальную опасность для движения коммерческих спутников, официально запускаемых аппаратов. Европейское космическое агентство отмечает, что на околоземной орбите летают свыше 130 миллионов объектов менее 1 сантиметра. А их скорость может составлять до 28 тысяч километров в час.
Перспективы использования
«Кубсат» интересен как проект для создания спутника с минимальными затратами. И получением уникальной информации, данных. В том числе для малобюджетных организаций (и даже отдельных государств). Проект «Кубсат» призван удешевить производство спутников. И привлечь энтузиастов, желающих.
