CubeSat - CubeSat

Ncube-2 , un CubeSat norvégien (cube de 10 cm)

Un CubeSat ( engin spatial de classe U ) est un type de satellite miniaturisé pour la recherche spatiale composé de plusieurs modules cubiques de 10 cm × 10 cm × 10 cm. Les CubeSats ont une masse ne dépassant pas 1,33 kilogramme (2,9 lb) par unité et utilisent souvent des composants commerciaux standard (COTS) pour leur électronique et leur structure. Les CubeSats sont mis en orbite par des déployeurs sur la Station spatiale internationale ou lancés en tant que charges utiles secondaires sur un lanceur . En août 2021, plus de 1600 CubeSats ont été lancés et plus de 90 ont été détruits lors d'échecs de lancement.

En 1999, la California Polytechnic State University (Cal Poly) et l'Université de Stanford ont développé les spécifications CubeSat pour promouvoir et développer les compétences nécessaires à la conception, la fabrication et les tests de petits satellites destinés à l' orbite terrestre basse (LEO) qui effectuent un certain nombre de travaux scientifiques fonctions de recherche et explorer de nouvelles technologies spatiales. Les universités représentaient la majorité des lancements de CubeSat jusqu'en 2013, lorsque plus de la moitié des lancements étaient à des fins non académiques, et en 2014, la plupart des CubeSats récemment déployés étaient destinés à des projets commerciaux ou amateurs.

CubeSats lancés et planifiés chaque année à partir d'août 2021
Nombre total de CubeSats lancés en août 2021

Les utilisations impliquent généralement des expériences qui peuvent être miniaturisées ou servir à des fins telles que l'observation de la Terre ou la radio amateur . Les CubeSats sont utilisés pour démontrer les technologies des engins spatiaux destinés aux petits satellites ou qui présentent une faisabilité discutable et sont peu susceptibles de justifier le coût d'un satellite plus gros. Des expériences scientifiques avec une théorie sous-jacente non prouvée peuvent également se retrouver à bord de CubeSats car leur faible coût peut justifier des risques plus élevés. Des charges utiles de recherche biologique ont été effectuées lors de plusieurs missions, d'autres étant prévues. Plusieurs missions vers la Lune et Mars prévoient d'utiliser des CubeSats. En mai 2018, les deux CubeSats MarCO sont devenus les premiers CubeSats à quitter l'orbite terrestre, en route vers Mars aux côtés de la mission InSight réussie .

Certains CubeSats sont devenus le tout premier satellite d'un pays , lancé par des universités, des entreprises publiques ou privées. La base de données interrogeable Nanosatellite et CubeSat répertorie plus de 3 200 CubeSats qui ont été et devraient être lancés depuis 1998.

Histoire

Structure 1U CubeSat

Les professeurs Jordi Puig-Suari de la California Polytechnic State University et Bob Twiggs de l'Université de Stanford ont proposé la conception de référence CubeSat en 1999 dans le but de permettre aux étudiants diplômés de concevoir, construire, tester et exploiter dans l'espace un vaisseau spatial avec des capacités similaires à celles du premier vaisseau spatial Spoutnik . Le CubeSat, tel que proposé initialement, n'avait pas vocation à devenir un standard ; il est plutôt devenu une norme au fil du temps par un processus d' émergence . Les premiers CubeSats ont été lancés en juin 2003 sur un Eurockot russe , et environ 75 CubeSats étaient entrés en orbite en 2012.

Le besoin d'un satellite aussi petit est devenu évident en 1998 à la suite de travaux effectués au Laboratoire de développement de systèmes spatiaux de l'Université de Stanford. A SSDL, les étudiants ont travaillé sur la OPAL (Orbiting picosatellite automatique lanceur) microsatellite depuis 1995. La mission de OPAL à Déployez fille navire « picosatellites » avait donné lieu à la mise au point d'un système de lancement qui était « désespérément compliqué » et ne pouvait être faite travailler "la plupart du temps". Avec les retards croissants du projet, Twiggs a demandé un financement de la DARPA qui a abouti à la refonte du mécanisme de lancement en un simple concept de plaque de poussée avec les satellites maintenus en place par une porte à ressort.

Désireux de raccourcir le cycle de développement vécu sur OPAL et inspiré par les picosatellites transportés par OPAL, Twiggs s'est attaché à trouver "de combien pourriez-vous réduire la taille tout en ayant un satellite pratique". Les picosatellites sur OPAL mesuraient 10,1 cm × 7,6 cm × 2,5 cm (4 po × 3 po × 1 po), une taille qui ne permettait pas de couvrir tous les côtés du vaisseau spatial avec des cellules solaires. Inspiré par une boîte en plastique cubique de 4 pouces (10 cm) utilisée pour afficher Beanie Babies dans les magasins, Twiggs s'est d'abord fixé sur le plus grand cube de dix centimètres comme ligne directrice pour le nouveau concept CubeSat (pas encore nommé). Un modèle de lanceur a été développé pour le nouveau satellite en utilisant le même concept de plaque de poussée que celui utilisé dans le lanceur OPAL modifié. Twiggs a présenté l'idée à Puig-Suari à l'été 1999, puis lors de la conférence Japon-États-Unis du programme JUSTSAP (science, technologie et applications spatiales) en novembre 1999.

Le terme "CubeSat" a été inventé pour désigner les nanosatellites qui adhèrent aux normes décrites dans la spécification de conception CubeSat. Cal Poly a publié la norme dans le cadre d'un effort dirigé par le professeur d'ingénierie aérospatiale Jordi Puig-Suari. Bob Twiggs , du Département d'aéronautique et d'astronautique de l'Université de Stanford, et actuellement membre de la faculté des sciences spatiales de la Morehead State University dans le Kentucky, a contribué à la communauté CubeSat. Ses efforts se sont concentrés sur les CubeSats des établissements d'enseignement. La spécification ne s'applique pas aux autres nanosatellites de type cube tels que le nanosatellite "MEPSI" de la NASA, qui est légèrement plus grand qu'un CubeSat. GeneSat-1 a été la première expérience de vol spatial biologique entièrement automatisée et autonome de la NASA sur un satellite de sa taille. C'était aussi le premier CubeSat lancé aux États-Unis. Ce travail, dirigé par John Hines de la NASA Ames Research, est devenu le catalyseur de l'ensemble du programme CubeSat de la NASA.

Concevoir

La spécification CubeSat accomplit plusieurs objectifs de haut niveau. La raison principale de la miniaturisation des satellites est de réduire le coût de déploiement : ils sont souvent adaptés à un lancement multiple, en utilisant la capacité excédentaire des plus gros lanceurs. La conception du CubeSat minimise spécifiquement les risques pour le reste du lanceur et des charges utiles. L'encapsulation de l' interface lanceur- charge utile enlève la quantité de travail qui était auparavant nécessaire pour coupler un satellite ferroutage avec son lanceur. L'unification entre les charges utiles et les lanceurs permet des échanges rapides de charges utiles et l'utilisation des opportunités de lancement à court terme.

Les CubeSats standard sont constitués d'unités de 10 × 10 × 11,35 cm conçues pour fournir 10 × 10 × 10 cm ou 1 litre de volume utile tout en ne pesant pas plus de 1,33 kg (2,9 lb) par unité. La plus petite taille standard est 1U, tandis que 3U+ est composé de trois unités empilées dans le sens de la longueur avec un cylindre supplémentaire de 6,4 cm de diamètre centré sur l'axe long et s'étendant sur 3,6 cm au-delà d'une face. L'Aerospace Corporation a construit et lancé deux CubeSats plus petits de 0,5U pour la mesure du rayonnement et la démonstration technologique.

Scientifique tenant un châssis CubeSat

Étant donné que presque tous les CubeSats mesurent 10 × 10 cm (quelle que soit leur longueur), ils peuvent tous être lancés et déployés à l'aide d'un système de déploiement commun appelé Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD), développé et construit par Cal Poly.

Aucun facteur de forme électronique ou protocole de communication n'est spécifié ou requis par la spécification de conception CubeSat, mais le matériel COTS a toujours utilisé certaines fonctionnalités que beaucoup considèrent comme des normes dans l'électronique CubeSat. La plupart des produits électroniques COTS et conçus sur mesure s'adaptent à la forme du PC/104 , qui n'a pas été conçu pour les CubeSats mais présente un profil de 90 × 96 mm qui permet d'occuper la majeure partie du volume du vaisseau spatial. Techniquement, la forme PCI-104 est la variante de PC/104 utilisée et le brochage réel utilisé ne reflète pas le brochage spécifié dans la norme PCI-104. Les connecteurs superposés sur les cartes permettent un assemblage et un interfaçage électrique simples et la plupart des fabricants de matériel électronique CubeSat conservent la même disposition de signal, mais certains produits ne le font pas, il faut donc veiller à garantir des dispositions de signal et d'alimentation cohérentes pour éviter tout dommage.

Des précautions doivent être prises dans la sélection de l'électronique pour s'assurer que les appareils peuvent tolérer le rayonnement présent. Pour les orbites terrestres très basses (LEO) dans lesquelles la rentrée atmosphérique se produirait en quelques jours ou semaines, le rayonnement peut être largement ignoré et l'électronique grand public standard peut être utilisée. Les appareils électroniques grand public peuvent survivre au rayonnement LEO pendant cette période, car le risque de perturbation d'un seul événement (SEU) est très faible. Les engins spatiaux sur une orbite terrestre basse soutenue pendant des mois ou des années sont à risque et ne font voler que du matériel conçu et testé dans des environnements irradiés. Les missions au-delà de l'orbite terrestre basse ou qui resteraient en orbite terrestre basse pendant de nombreuses années doivent utiliser des dispositifs durcis aux radiations . D'autres considérations sont faites pour le fonctionnement sous vide poussé en raison des effets de la sublimation , du dégazage et des trichites métalliques , qui peuvent entraîner l'échec de la mission.

Différentes classifications sont utilisées pour classer ces satellites miniatures en fonction de leur masse. Les CubeSats 1U appartiennent au genre des picosatellites.

  1. Minisatellite (100-500 kg)
  2. Microsatellite (10–100 kg)
  3. Nanosatellite (1-10 kg)
  4. Picosatellite (0,1–1 kg)
  5. Femtosatellite (0,01–0,1 kg)

Ces dernières années, des plates-formes CubeSat plus grandes ont été développées, le plus souvent 6U (10×20×30 cm ou 12×24×36 cm) et 12U (20x20x30 cm ou 24x24x36 cm), pour étendre les capacités de CubeSats au-delà des applications de validation académique et technologique. et vers des objectifs scientifiques et de défense nationale plus complexes.

En 2014, deux 6U Perseus-M CubeSats ont été lancés pour la surveillance maritime, le plus grand à l'époque. Le lancement en 2018 de l' atterrisseur InSight vers Mars comprenait deux CubeSats 6U appelés Mars Cube One (MarCO).

La plupart des CubeSats transportent un ou deux instruments scientifiques comme charge utile principale de leur mission .

Structure

Le nombre d'unités jointes classe la taille des CubeSats et selon la spécification de conception CubeSat, ils sont évolutifs le long d'un seul axe pour s'adapter aux formes de 0,5U, 1U, 1,5U, 2U ou 3U. Toutes les tailles standard de CubeSat ont été construites et lancées, et représentent les facteurs de forme pour presque tous les CubeSats lancés à partir de 2015. Les matériaux utilisés dans la structure doivent présenter le même coefficient de dilatation thermique que le déployeur pour éviter les coincements. Plus précisément, les matériaux autorisés sont quatre alliages d'aluminium : 7075 , 6061 , 5005 et 5052 . L'aluminium utilisé sur la structure qui entre en contact avec le P-POD doit être anodisé pour éviter le soudage à froid , et d'autres matériaux peuvent être utilisés pour la structure si une dérogation est obtenue. Au-delà du soudage à froid, la sélection des matériaux est davantage prise en compte, car tous les matériaux ne peuvent pas être utilisés dans les aspirateurs . Les structures comportent souvent des amortisseurs souples à chaque extrémité, généralement en caoutchouc, pour atténuer les effets de l'impact sur d'autres CubeSats dans le P-POD.

Des saillies au-delà des dimensions maximales sont autorisées par la spécification standard, jusqu'à un maximum de 6,5 mm au-delà de chaque côté. Les saillies ne doivent pas interférer avec les rails de déploiement et sont généralement occupées par des antennes et des panneaux solaires. Dans la révision 13 de la spécification de conception CubeSat, un volume disponible supplémentaire a été défini pour une utilisation sur des projets 3U. Le volume supplémentaire est rendu possible par l'espace généralement perdu dans le mécanisme à ressort du P-POD Mk III. Les CubeSat 3U qui utilisent l'espace sont désignés 3U+ et peuvent placer des composants dans un volume cylindrique centré sur une extrémité du CubeSat. L'espace cylindrique a un diamètre maximum de 6,4 cm et une hauteur ne dépassant pas 3,6 cm tout en ne permettant aucune augmentation de masse au-delà du maximum de 4 kg du 3U. Les systèmes de propulsion et les antennes sont les composants les plus courants qui pourraient nécessiter le volume supplémentaire, bien que la charge utile s'étende parfois dans ce volume. Les écarts par rapport aux exigences de dimension et de masse peuvent être supprimés après application et négociation avec le fournisseur de services de lancement .

Les structures CubeSat n'ont pas toutes les mêmes problèmes de résistance que les plus gros satellites, car elles ont l'avantage supplémentaire du déployeur qui les soutient structurellement pendant le lancement. Néanmoins, certains CubeSats subiront une analyse des vibrations ou une analyse structurelle pour s'assurer que les composants non pris en charge par le P-POD restent structurellement sains tout au long du lancement. Bien qu'ils subissent rarement l'analyse que font les plus gros satellites, les CubeSats échouent rarement en raison de problèmes mécaniques.

L'informatique

Comme les satellites plus gros, les CubeSats comportent souvent plusieurs ordinateurs gérant différentes tâches en parallèle, notamment le contrôle d'attitude (orientation), la gestion de l'alimentation, le fonctionnement de la charge utile et les tâches de contrôle primaires. Les systèmes de contrôle d'attitude COTS comprennent généralement leur propre ordinateur, tout comme les systèmes de gestion de l'alimentation. Les charges utiles doivent pouvoir s'interfacer avec l'ordinateur principal pour être utiles, ce qui nécessite parfois l'utilisation d'un autre petit ordinateur. Cela peut être dû aux limitations de la capacité de l'ordinateur principal à contrôler la charge utile avec des protocoles de communication limités, à éviter de surcharger l'ordinateur principal avec le traitement des données brutes ou à garantir que le fonctionnement de la charge utile se poursuit sans interruption par les autres besoins informatiques de l'engin spatial tels que la communication. Néanmoins, l'ordinateur principal peut être utilisé pour des tâches liées à la charge utile, qui peuvent inclure le traitement d'images , l'analyse de données et la compression de données . Les tâches que l'ordinateur principal gère généralement comprennent la délégation de tâches aux autres ordinateurs, le contrôle d'attitude (orientation), les calculs pour les manœuvres orbitales , la planification et l'activation des composants de contrôle thermique actifs. Les ordinateurs CubeSat sont très sensibles aux radiations et les constructeurs prendront des mesures spéciales pour assurer un fonctionnement correct dans le rayonnement élevé de l'espace, comme l'utilisation de la RAM ECC . Certains satellites peuvent incorporer une redondance en mettant en œuvre plusieurs ordinateurs principaux, cela pourrait être fait sur des missions précieuses pour réduire le risque d'échec de la mission. Les smartphones grand public ont été utilisés pour l'informatique dans certains CubeSats, tels que les PhoneSats de la NASA .

Contrôle d'attitude

Concept Near-Earth Asteroid Scout : une voile solaire contrôlable CubeSat

Le contrôle d'attitude (orientation) pour les CubeSats repose sur une technologie de miniaturisation sans dégradation significative des performances. Le tumbling se produit généralement dès qu'un CubeSat est déployé, en raison des forces de déploiement asymétriques et du choc avec d'autres CubeSats. Certains CubeSats fonctionnent normalement pendant le culbutage, mais ceux qui nécessitent de pointer dans une certaine direction ou ne peuvent pas fonctionner en toute sécurité pendant la rotation, doivent être désagrégés. Les systèmes qui effectuent la détermination et le contrôle de l'attitude comprennent les roues de réaction , les magnétorquers , les propulseurs, les suiveurs d'étoiles , les capteurs solaires , les capteurs terrestres, les capteurs de vitesse angulaire et les récepteurs et antennes GPS . Des combinaisons de ces systèmes sont généralement envisagées afin de tirer parti des avantages de chaque méthode et d'atténuer leurs inconvénients. Les roues de réaction sont couramment utilisées pour leur capacité à conférer des moments relativement importants pour un apport d'énergie donné, mais l'utilité de la roue de réaction est limitée en raison de la saturation, le point auquel une roue ne peut pas tourner plus vite. Des exemples de roues de réaction CubeSat comprennent le Maryland Aerospace MAI-101 et le Sinclair Interplanetary RW-0.03-4. Les roues de réaction peuvent être désaturées à l'aide de propulseurs ou de magnétorquers. Les propulseurs peuvent fournir de grands moments en communiquant un couple sur le vaisseau spatial, mais les inefficacités dans les petits systèmes de propulsion font que les propulseurs manquent rapidement de carburant. On trouve couramment sur presque tous les CubeSats des magnétorquers qui font passer de l'électricité à travers un solénoïde pour tirer parti du champ magnétique terrestre pour produire un moment de rotation . Les modules de contrôle d'attitude et les panneaux solaires comportent généralement des magnétorquers intégrés. Pour les CubeSats qui n'ont besoin que de dégringoler, aucune méthode de détermination d'attitude au-delà d'un capteur de vitesse angulaire ou d'un gyroscope électronique n'est nécessaire.

Le pointage dans une direction spécifique est nécessaire pour l'observation de la Terre, les manœuvres orbitales, la maximisation de l'énergie solaire et certains instruments scientifiques. La précision du pointage directionnel peut être obtenue en détectant la Terre et son horizon, le Soleil ou des étoiles spécifiques. Le capteur solaire SS-411 de Sinclair Interplanetary et le suiveur d'étoiles ST-16 ont tous deux des applications pour les CubeSats et ont un héritage de vol. Le bus Pumpkin's Colony I utilise une aile aérodynamique pour la stabilisation passive de l'attitude. La détermination de l'emplacement d'un CubeSat peut être effectuée grâce à l'utilisation d'un GPS embarqué, ce qui est relativement coûteux pour un CubeSat, ou en relayant les données de suivi radar vers l'engin à partir de systèmes de suivi terrestres.

Propulsion

Propulsion CubeSat a fait des progrès rapides dans les technologies suivantes: gaz froid , propulsion chimique , propulsion électrique , et voiles solaires . Le plus grand défi avec la propulsion CubeSat est de prévenir les risques pour le lanceur et sa charge utile principale tout en offrant une capacité significative. Les composants et les méthodes couramment utilisés dans les satellites plus grands sont interdits ou limités, et la spécification de conception CubeSat (CDS) exige une dérogation pour la pressurisation au-dessus de 1,2 atmosphère standard , plus de 100 Wh d'énergie chimique stockée et des matières dangereuses. Ces restrictions posent de grands défis aux systèmes de propulsion CubeSat, car les systèmes de propulsion spatiale typiques utilisent des combinaisons de pressions élevées, de densités d'énergie élevées et de matières dangereuses. Au-delà des restrictions imposées par les fournisseurs de services de lancement , divers défis techniques réduisent encore l'utilité de la propulsion CubeSat. La poussée à cardan ne peut pas être utilisée dans les petits moteurs en raison de la complexité des mécanismes de cardan, la vectorisation de la poussée doit plutôt être obtenue en poussant de manière asymétrique dans les systèmes de propulsion à buses multiples ou en changeant le centre de masse par rapport à la géométrie du CubeSat avec des composants actionnés. Les petits moteurs peuvent également ne pas avoir de place pour les méthodes d' étranglement qui permettent une poussée inférieure à la pleine poussée, ce qui est important pour les manœuvres de précision telles que les rendez-vous . Les CubeSats qui nécessitent une durée de vie plus longue bénéficient également des systèmes de propulsion, lorsqu'ils sont utilisés pour maintenir l'orbite, un système de propulsion peut ralentir la décroissance orbitale .

Propulseurs à gaz froid

Un propulseur à gaz froid stocke généralement un gaz inerte , tel que l' azote , dans un réservoir sous pression et libère le gaz à travers une buse pour produire une poussée. Le fonctionnement est géré par une seule vanne dans la plupart des systèmes, ce qui fait du gaz froid la technologie de propulsion utile la plus simple. Les systèmes de propulsion à gaz froids peuvent être très sûrs puisque les gaz utilisés n'ont pas besoin d'être volatils ou corrosifs , bien que certains systèmes optent pour des gaz dangereux tels que le dioxyde de soufre . Cette capacité à utiliser des gaz inertes est très avantageuse pour les CubeSats car ils sont généralement limités aux matières dangereuses. Malheureusement, seules de faibles performances peuvent être obtenues avec eux, empêchant les manœuvres à impulsion élevée même dans les CubeSats de faible masse. En raison de ces faibles performances, leur utilisation dans les CubeSats pour la propulsion principale est limitée et les concepteurs choisissent des systèmes plus efficaces avec seulement des augmentations mineures de la complexité. Les systèmes à gaz froid sont plus souvent utilisés dans le contrôle d'attitude CubeSat.

Propulsion chimique

Les systèmes de propulsion chimique utilisent une réaction chimique pour produire un gaz à haute pression et à haute température qui accélère hors d'une buse . Le propulseur chimique peut être liquide, solide ou un hybride des deux. Les propergols liquides peuvent être un monergol passé à travers un catalyseur , ou un biergol qui brûle un comburant et un carburant . Les avantages des monergols sont une puissance de sortie relativement faible/forte poussée, une faible consommation d'énergie et une fiabilité élevée. Les moteurs monergols ont tendance à avoir une poussée élevée tout en restant relativement simples, ce qui offre également une grande fiabilité. Ces moteurs sont pratiques pour les CubeSats en raison de leur faible consommation électrique et parce que leur simplicité leur permet d'être très petits. De petits moteurs alimentés à l' hydrazine ont été développés, mais peuvent nécessiter une dérogation pour voler en raison des restrictions sur les produits chimiques dangereux énoncées dans la spécification de conception CubeSat. Des propulseurs chimiques plus sûrs qui ne nécessiteraient pas de dérogations aux produits chimiques dangereux sont en cours de développement, tels que l'AF-M315 ( nitrate d'hydroxylammonium ) pour lequel des moteurs sont ou ont été conçus. Un "Water Electrolysis Thruster" est techniquement un système de propulsion chimique, car il brûle de l' hydrogène et de l' oxygène qu'il génère par électrolyse de l'eau en orbite .

Propulsion électrique

Le propulseur ionique BIT-3 de Busek proposé pour la mission Lunar IceCube de la NASA

La propulsion électrique CubeSat utilise généralement de l'énergie électrique pour accélérer le propulseur à grande vitesse, ce qui entraîne une impulsion spécifique élevée . Bon nombre de ces technologies peuvent être suffisamment petites pour être utilisées dans des nanosatellites, et plusieurs méthodes sont en cours de développement. Les types de propulsion électrique actuellement conçus pour être utilisés dans les CubeSats comprennent les propulseurs à effet Hall , les propulseurs ioniques , les propulseurs à plasma pulsé , les propulseurs à électrospray et les résistojets . Plusieurs missions CubeSat notables prévoient d'utiliser la propulsion électrique, comme le Lunar IceCube de la NASA . Le rendement élevé associé à la propulsion électrique pourrait permettre aux CubeSats de se propulser vers Mars. Les systèmes de propulsion électriques sont désavantagés dans leur utilisation de l'énergie, ce qui oblige le CubeSat à avoir des cellules solaires plus grandes, une distribution d'énergie plus compliquée et des batteries souvent plus grandes. En outre, de nombreuses méthodes de propulsion électrique peuvent encore nécessiter des réservoirs sous pression pour stocker le propulseur, ce qui est limité par la spécification de conception CubeSat.

L' ESTCube-1 utilisait une voile à vent solaire électrique , qui s'appuie sur un champ électromagnétique pour agir comme une voile au lieu d'un matériau solide. Cette technologie utilisait un champ électrique pour dévier les protons du vent solaire afin de produire une poussée. Il est similaire à une attache électrodynamique en ce sens que l'engin n'a besoin que de fournir de l'électricité pour fonctionner.

Voile solaire

Les voiles solaires  (également appelées voiles légères ou voiles photoniques) sont une forme de propulsion d'engins spatiaux utilisant la  pression de rayonnement  (également appelée pression solaire) des étoiles pour pousser de grands miroirs ultra-minces à des vitesses élevées, ne nécessitant aucun propulseur. La force d'une voile solaire s'adapte à la surface de la voile, ce qui rend les voiles bien adaptées à une utilisation dans les CubeSats car leur petite masse entraîne une plus grande accélération pour une surface de voile solaire donnée. Cependant, les voiles solaires doivent encore être assez grandes par rapport au satellite, ce qui signifie que des voiles solaires utiles doivent être déployées, ce qui ajoute une complexité mécanique et une source potentielle de défaillance. Cette méthode de propulsion est la seule à ne pas être soumise aux restrictions définies par la spécification de conception CubeSat, car elle ne nécessite pas de pressions élevées, de matières dangereuses ou d'énergie chimique importante. Peu de CubeSats ont utilisé une voile solaire comme principale propulsion et stabilité dans l'espace lointain, notamment le 3U NanoSail-D2 lancé en 2010 et le LightSail-1 en mai 2015.

CubeSail teste actuellement en orbite un ruban de voile solaire de 260 mètres (850 pieds) de long et 20 m 2 (220 pieds carrés) étendu entre deux CubeSats, qui éclairera la conception d'un concept beaucoup plus vaste appelé UltraSail heliogyro. LightSail-2 s'est déployé avec succès sur une fusée Falcon Heavy en 2019, tandis qu'au moins un CubeSat qui prévoit de lancer le premier vol du système de lancement spatial ( Artemis 1 ) en 2021 devrait utiliser une voile solaire : l' astéroïde géocroiseur. Scout (AEN Scout).

Puissance

Les panneaux solaires Winglet augmentent la surface de production d'électricité

Les CubeSats utilisent des cellules solaires pour convertir la lumière solaire en électricité qui est ensuite stockée dans des batteries lithium-ion rechargeables qui fournissent de l'énergie pendant l'éclipse ainsi que pendant les pics de charge. Ces satellites ont une surface limitée sur leurs parois externes pour l'assemblage des cellules solaires et doivent être efficacement partagés avec d'autres parties, telles que les antennes, les capteurs optiques, les objectifs de caméra, les systèmes de propulsion et les ports d'accès. Les batteries lithium-ion présentent des rapports énergie/masse élevés, ce qui les rend bien adaptées à une utilisation sur des engins spatiaux à masse restreinte. La charge et la décharge de la batterie sont généralement gérées par un système d'alimentation électrique (EPS) dédié. Les batteries comportent parfois des éléments chauffants pour empêcher la batterie d'atteindre des températures dangereusement basses, ce qui pourrait entraîner une défaillance de la batterie et de la mission.

La vitesse à laquelle les batteries se dégradent dépend du nombre de cycles pendant lesquels elles sont chargées et déchargées, ainsi que de la profondeur de chaque décharge : plus la profondeur moyenne de décharge est grande, plus une batterie se dégrade rapidement. Pour les missions LEO, on peut s'attendre à ce que le nombre de cycles de décharge soit de l'ordre de plusieurs centaines.

S'il arrive que le vaisseau spatial soit lancé sur une orbite héliosynchrone, la durée de l'éclipse diminuera, permettant moins d'interruptions d'irradiation solaire continue pour les cellules photovoltaïques et réduisant ainsi les besoins en capacité de la batterie. Dans les orbites héliosynchrones LEO, cependant, le vaisseau spatial ne connaîtra pas toujours la lumière du soleil, et donc, selon la période de l'année, le vaisseau spatial peut avoir besoin de gagner de l'altitude pour être à nouveau dans la ligne de mire du soleil. En raison des contraintes de taille et de poids, les CubeSats courants volant en LEO avec des panneaux solaires montés sur le corps ont généré moins de 10 W. Les missions nécessitant une puissance plus élevée peuvent utiliser le contrôle d'attitude pour garantir que les panneaux solaires restent dans leur orientation la plus efficace vers le Soleil. , et d'autres besoins en énergie peuvent être satisfaits par l'ajout et l'orientation de panneaux solaires déployés. Les innovations récentes incluent des panneaux solaires à ressort supplémentaires qui se déploient dès que le satellite est libéré, ainsi que des panneaux dotés de mécanismes de couteau thermique qui déploieraient les panneaux lorsqu'ils sont commandés. Les CubeSats peuvent ne pas être alimentés entre le lancement et le déploiement et doivent comporter une broche à retirer avant le vol qui coupe toute alimentation pour empêcher le fonctionnement pendant le chargement dans le P-POD. De plus, un interrupteur de déploiement est actionné pendant que l'engin est chargé dans un P-POD, coupant l'alimentation de l'engin spatial et est désactivé après avoir quitté le P-POD.

Télécommunications

Antenne déployable à réflecteur maillé à gain élevé fonctionnant en bande Ka pour le radar dans un Cubesat ( RaInCube ).

Le faible coût des CubeSats a permis un accès sans précédent à l'espace pour les petites institutions et organisations mais, pour la plupart des formes CubeSat, la portée et la puissance disponible sont limitées à environ 2 W pour ses antennes de communication.

En raison du tumbling et de la faible portée, les radiocommunications sont un défi. De nombreux CubeSats utilisent une antenne monopôle ou dipôle omnidirectionnelle construite avec un ruban à mesurer commercial. Pour des besoins plus exigeants, certaines entreprises proposent des antennes à gain élevé pour les CubeSats, mais leurs systèmes de déploiement et de pointage sont nettement plus complexes. Par exemple, le MIT et le JPL développent une antenne parabolique gonflable avec une portée utile vers la Lune mais qui semble être peu efficace. JPL a développé avec succès des antennes à gain élevé en bande X et en bande Ka pour MarCO et Radar dans une mission CubeSat ( RaInCube ).

Antennes

Traditionnellement, les cubes en orbite terrestre basse utilisent des antennes à des fins de communication en bande UHF et S. Pour s'aventurer plus loin dans le système solaire, des antennes plus grandes compatibles avec le Deep Space Network (bande X et bande Ka) sont nécessaires. Les ingénieurs du JPL ont développé plusieurs antennes déployables à gain élevé compatibles avec les CubeSats de classe 6U pour MarCO et Near-Earth Asteroid Scout . Les ingénieurs du JPL ont également développé une antenne à réflecteur maillé de 0,5 m fonctionnant en bande Ka et compatible avec le DSN qui se replie dans un volume de rangement de 1,5U. Pour MarCO , les ingénieurs d'antenne du JPL ont conçu un panneau réflecteur plié (FPR) pour s'adapter à un bus Cubesat 6U et prend en charge les télécommunications Mars vers Terre en bande X à 8kbit/s à 1AU.

Gestion de la chaleur

Différents composants CubeSat possèdent différentes plages de températures acceptables, au-delà desquelles ils peuvent devenir temporairement ou définitivement inopérants. Les satellites en orbite sont chauffés par la chaleur radiative émise directement par le Soleil et réfléchie par la Terre, ainsi que par la chaleur générée par les composants de l'engin. Les CubeSats doivent également se refroidir en rayonnant de la chaleur soit dans l'espace, soit dans la surface plus froide de la Terre, si elle est plus froide que le vaisseau spatial. Toutes ces sources et puits de chaleur radiative sont plutôt constants et très prévisibles, tant que l'orbite et le temps d'éclipse du CubeSat sont connus.

Les composants utilisés pour garantir que les exigences de température sont respectées dans les CubeSats comprennent une isolation multicouche et des éléments chauffants pour la batterie. D'autres techniques de contrôle thermique des engins spatiaux dans les petits satellites incluent le placement de composants spécifiques en fonction de la puissance thermique attendue de ces composants et, rarement, des dispositifs thermiques déployés tels que des persiennes . L'analyse et la simulation du modèle thermique de l'engin spatial sont un facteur déterminant important dans l'application des composants et des techniques de gestion thermique. Les CubeSats présentant des problèmes thermiques particuliers, souvent associés à certains mécanismes de déploiement et charges utiles, peuvent être testés dans une chambre à vide thermique avant le lancement. De tels tests offrent un degré d'assurance plus élevé que ce que les satellites de taille normale peuvent recevoir, car les CubeSats sont suffisamment petits pour tenir dans leur intégralité à l'intérieur d'une chambre à vide thermique. Les capteurs de température sont généralement placés sur différents composants CubeSat afin que des mesures puissent être prises pour éviter des plages de température dangereuses, telles que la réorientation de l'engin afin d'éviter ou d'introduire un rayonnement thermique direct sur une pièce spécifique, lui permettant ainsi de refroidir ou de chauffer.

Frais

CubeSat constitue un moyen indépendant et rentable de mettre une charge utile en orbite. Après les retards des lanceurs à bas prix tels que Interorbital Systems , les prix de lancement ont été d'environ 100 000 $ l'unité, mais les opérateurs plus récents proposent des prix inférieurs. Un prix typique pour lancer un cubesat 1U avec un contrat de service complet (y compris l'intégration de bout en bout, les licences, le transport, etc.) était d'environ 60 000 $ en 2021.

Certains CubeSats ont des composants ou des instruments compliqués, tels que LightSail-1 , qui poussent leur coût de construction dans les millions, mais un CubeSat 1U de base peut coûter environ 50 000 $ à construire, donc les CubeSats sont une option viable pour certaines écoles et universités ; ainsi que des petites entreprises pour développer des CubeSats à des fins commerciales.

Missions passées notables

NanoRacks CubeSats lancé depuis le NanoRacks CubeSat Deployer sur l'ISS le 25 février 2014.

Les listes de bases de données interrogeables nanosatellites près de 2000 de cubesats qui ont été lancés depuis 1998. L' un des premiers lancements de CubeSat a été le 30 Juin 2003 à partir de Plesetsk, en Russie, avec Eurockot Launch Services de Orbit multiples Mission . Les CubeSats ont été placés sur une orbite héliosynchrone et comprenaient les CubeSat et DTUSat danois de l' AAU , les XI-IV et CUTE-1 japonais, le Can X-1 canadien et le Quakesat américain .

Le 13 février 2012, trois déployeurs PPOD contenant sept CubeSats ont été placés en orbite avec le satellite Lares à bord d'une fusée Vega lancée depuis la Guyane française. Les CubeSats lancés étaient e-st@r Space (Politecnico di Torino, Italie), Goliat (Université de Bucarest, Roumanie), MaSat-1 (Budapest University of Technology and Economics, Hongrie), PW-Sat (Warsaw University of Technology, Pologne), Robusta (Université de Montpellier 2, France), UniCubeSat-GG (Université de Rome La Sapienza, Italie) et XaTcobeo (Université de Vigo et INTA, Espagne). Les CubeSats ont été lancés dans le cadre de l'opportunité "Vega Maiden Flight" de l'Agence spatiale européenne.

Le 13 Septembre 2012, onze CubeSat ont été lancées à partir de huit P-pods, dans le cadre de la charge utile secondaire « OutSat » à bord d' un United Launch Alliance Atlas V fusée. C'était le plus grand nombre de CubeSats (et le plus grand volume de 24U) mis en orbite avec succès sur un seul lancement, cela a été rendu possible grâce à l'utilisation du nouveau système NPS CubeSat Launcher ( NPSCuL ) développé à la Naval Postgraduate School (NPS). Les CubeSats suivants ont été placés en orbite : SMDC-ONE 2.2 (Baker), SMDC-ONE 2.1 (Able), AeroCube 4.0(x3), Aeneas, CSSWE , CP5, CXBN, CINEMA et Re (STARE).

Cinq CubeSats ( Raiko , Niwaka , We-Wish , TechEdSat , F-1 ) ont été placés en orbite depuis la Station spatiale internationale le 4 octobre 2012, en tant que démonstration technologique du déploiement de petits satellites depuis l'ISS. Ils ont été lancés et livrés à l'ISS en tant que cargaison de Kounotori 3 , et un astronaute de l'ISS a préparé le mécanisme de déploiement attaché au bras robotique du module d'expérimentation japonais .

Quatre CubeSats ont été déployés à partir du Cygnus Mass Simulator , qui a été lancé le 21 avril 2013 lors du vol inaugural de la fusée Antares d'Orbital Sciences . Trois d'entre eux sont des PhoneSats 1U construits par le centre de recherche Ames de la NASA pour démontrer l'utilisation de téléphones intelligents comme avionique dans les CubeSats. Le quatrième était un satellite 3U, appelé Dove-1, construit par Planet Labs .

Le 26 avril 2013, NEE-01 Pegaso a été lancé et a été le premier cubesat capable de transmettre des vidéos en direct depuis l'orbite, ainsi que le premier cubesat 1U à atteindre plus de 100 watts de puissance en tant que capacité installée, plus tard en novembre de la même année NEE-02 Krysaor a également transmis une vidéo en direct depuis l'orbite, les deux cubesats ont été construits par l' Agence spatiale équatorienne

Au total, trente-trois CubeSats ont été déployés depuis l'ISS le 11 février 2014. Sur ces trente-trois, vingt-huit faisaient partie de la constellation Flock-1 de CubeSats d'imagerie terrestre. Sur les cinq autres, deux proviennent d'autres sociétés basées aux États-Unis, deux de Lituanie et une du Pérou.

Le LightSail-1 est un prototype 3U CubeSat propulsé par une voile solaire . Il a été lancé le 20 mai 2015 depuis la Floride. Ses quatre voiles sont en Mylar très fin et ont une superficie totale de 32 m 2 . Ce test permettra une vérification complète des systèmes du satellite avant la mission principale de 2016.

Le 5 octobre 2015, AAUSAT5 (Université d'Aalborg, Danemark) a été déployée depuis l'ISS. lancé dans le cadre du programme "Fly Your Satellite!" programme de l'Agence spatiale européenne.

Le spectromètre solaire miniature à rayons X CubeSat est un 3U lancé vers la Station spatiale internationale le 6 décembre 2015 d'où il a été déployé le 16 mai 2016. C'est la première mission lancée dans le panneau d'intégration CubeSat de la NASA Science Mission Directorate, qui se concentre sur la science avec CubeSats. Au 12 juillet 2016, les critères minimaux de réussite de la mission (un mois d'observations scientifiques) ont été remplis, mais le vaisseau spatial continue de fonctionner nominalement et les observations se poursuivent.

Trois CubeSats ont été lancés le 25 avril 2016 avec Sentinel-1B sur une fusée Soyouz VS14 lancée depuis Kourou, en Guyane française. Les satellites étaient : AAUSAT4 (Université d'Aalborg, Danemark), e-st@r-II (Politecnico di Torino, Italie) et OUFTI-1 (Université de Liège, Belgique). Les CubeSats ont été lancés dans le cadre du programme "Fly Your Satellite!" programme de l'Agence spatiale européenne.

Le 15 février 2017, l'Organisation indienne de recherche spatiale ( ISRO ) a établi un record avec le lancement de 104 satellites sur une seule fusée. Le lancement du PSLV-C37 dans une seule charge utile, comprenant la série Cartosat-2 et 103 satellites co-passagers, pesait ensemble plus de 650 kg (1 433 lb). Sur les 104 satellites, tous sauf trois étaient des CubeSats. Sur les 101 nanosatellites, 96 provenaient des États-Unis et un d'Israël, du Kazakhstan, des Pays-Bas, de la Suisse et des Émirats arabes unis.

Mission InSight 2018 : MarCO CubeSats

Vue d'artiste de MarCO A et B pendant la descente d' InSight

Le lancement en mai 2018 de l' atterrisseur stationnaire InSight sur Mars comprenait deux CubeSats pour survoler Mars afin de fournir des communications de relais supplémentaires d' InSight vers la Terre pendant l'entrée et l'atterrissage. C'est le premier vol de CubeSats dans l'espace lointain. La technologie de la mission CubeSat s'appelle Mars Cube One (MarCO), chacun est un CubeSat à six unités, 14,4 pouces (36,6 centimètres) par 9,5 pouces (24,3 centimètres) par 4,6 pouces (11,8 centimètres). MarCo est une expérience, mais pas nécessaire pour la mission InSight , pour ajouter des communications relais aux missions spatiales dans des durées importantes, en l'occurrence à partir du moment de l'entrée atmosphérique d' InSight jusqu'à son atterrissage.

MarCO a été lancé en mai 2018 avec l' atterrisseur InSight , séparé après le lancement, puis a voyagé dans ses propres trajectoires vers Mars. Après la séparation, les deux engins spatiaux MarCO ont déployé deux antennes radio et deux panneaux solaires. L' antenne à gain élevé en bande X est un panneau plat pour diriger les ondes radio. MarCO a navigué vers Mars indépendamment de l' atterrisseur InSight , effectuant ses propres ajustements de cap pendant le vol.

Lors de l' entrée, de la descente et de l'atterrissage (EDL) d' InSight en novembre 2018, l'atterrisseur a transmis la télémétrie dans la bande radio UHF au Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA volant au-dessus. MRO a transmis les informations EDL à la Terre en utilisant une fréquence radio dans la bande X, mais ne peut pas simultanément recevoir des informations dans une bande si elle est transmise sur une autre. La confirmation d'un atterrissage réussi pouvait être reçue sur Terre plusieurs heures après, donc MarCO était une démonstration technologique de télémétrie en temps réel pendant l'atterrissage.

Vues de MarCO
Mars (24 novembre 2018)
Mars (2 octobre 2018)
Terre et Lune (9 mai 2018)

programmes américains

NanoRacks

Initiative de lancement de CubeSat

L'initiative de lancement CubeSat de la NASA, créée en 2010, offre des opportunités de lancement de CubeSat aux établissements d'enseignement, aux organisations à but non lucratif et aux centres de la NASA. Depuis sa création, l'initiative de lancement CubeSat a lancé 46 CubeSats sur 12 missions ELaNa de 28 organisations uniques et a sélectionné 119 missions CubeSat de 66 organisations uniques. Les missions éducatives de lancement de nanosatellites (ELaNa) ont inclus : BisonSat le premier CubeSat construit par un collège tribal, TJ3Sat le premier CubeSat construit par un lycée et STMSat-1 le premier CubeSat construit par une école primaire. La NASA publie une annonce d'opportunité en août de chaque année avec des sélections effectuées en février suivant.

Artémis 1

La NASA a lancé le Cube Quest Challenge en 2015, un concours visant à favoriser l'innovation dans l'utilisation des CubeSats au-delà de l'orbite terrestre basse. Le Cube Quest Challenge offre un total de 5 millions de dollars aux équipes qui atteignent les objectifs du défi de concevoir, construire et livrer de petits satellites qualifiés pour le vol et capables d'opérations avancées près et au-delà de la Lune. Les équipes s'affrontent pour une variété de prix en orbite lunaire ou dans l'espace lointain. 13 CubeSats de différentes équipes devraient être lancés dans l'espace cislunaire entre 2020 et 2021 en tant que charges utiles secondaires à bord de l' Artemis 1 .

Artémis 2

Programmes européens

"Fly Your Satellite!" est le programme récurrent CubeSats du Bureau de l'éducation de l' Agence spatiale européenne . Les étudiants universitaires ont la possibilité de développer et de mettre en œuvre leur mission CubeSat avec le soutien de spécialistes de l'ESA. Les équipes d'étudiants participants peuvent découvrir le cycle complet de la conception, de la construction et des tests jusqu'à la possibilité de lancer et d'exploiter leur CubeSat.

  • LEDSAT : Projet de l' Université de Rome pour vérifier et améliorer les méthodes de poursuite optique des satellites LEO.

Projets internationaux

QB50

QB50 est un projet de réseau international de 50 CubeSats pour les mesures multipoints in situ dans la basse thermosphère (90 à 350 km) et la recherche de rentrée. QB50 est une initiative de l' Institut Von Karman et est financé par la Commission européenne dans le cadre du 7e programme-cadre (7e PC). Des CubeSats à double unité (2U) (10×10×20 cm) sont développés, une unité (l'unité « fonctionnelle ») assurant les fonctions satellites habituelles et l'autre unité (l'unité « scientifique ») abritant un ensemble de capteurs standardisés pour la thermosphère inférieure et la recherche de rentrée. 35 CubeSats devraient être fournis par des universités de 22 pays à travers le monde, dont 4 des États-Unis, 4 de Chine, 4 de France, 3 d'Australie et 3 de Corée du Sud. Dix CubeSats 2U ou 3U sont prévus pour servir à la démonstration technologique en orbite des nouvelles technologies spatiales.

La demande de propositions (RFP) pour le QB50 CubeSat a été publiée le 15 février 2012. Deux satellites "précurseurs" QB50 ont été lancés à bord d'une fusée Dnepr le 19 juin 2014. Les 50 CubeSats étaient censés être lancés ensemble sur un seul cyclone. -4 en février 2016, mais en raison de l'indisponibilité du lanceur, 36 satellites ont été lancés à bord de Cygnus CRS OA-7 le 18 avril 2017 puis déployés depuis l' ISS . Une dizaine d'autres CubeSats se sont manifestés sur la mission PSLV-XL C38 en mai 2017.

Lancement et déploiement

Un Dnepr lancement de fusée de ISC Kosmotras

Contrairement aux engins spatiaux de taille normale, les CubeSats ont la capacité d'être livrés dans l'espace en tant que fret, puis déployés par la Station spatiale internationale. Ceci présente une méthode alternative de mise en orbite en dehors du lancement et du déploiement par un véhicule de lancement . NanoRacks et Made in Space développent des moyens de construire des CubeSats sur la Station spatiale internationale.

Systèmes de lancement actuels

L'initiative de lancement CubeSat de la NASA a lancé plus de 46 CubeSats lors de ses missions ELaNa au cours des années précédant 2016, et à ce moment-là, 57 se sont manifestés pour le vol au cours des prochaines années. Peu importe à quel point les CubeSats sont peu coûteux ou polyvalents, ils doivent s'atteler en tant que charges utiles secondaires sur de grandes fusées lançant des engins spatiaux beaucoup plus gros, à des prix commençant autour de 100 000 $ à partir de 2015. Étant donné que les CubeSats sont déployés par des P-POD et des systèmes de déploiement similaires, ils peuvent être intégré et lancé dans pratiquement n'importe quel lanceur. Cependant, certains fournisseurs de services de lancement refusent de lancer des CubeSats, que ce soit sur tous les lancements ou uniquement sur des lancements spécifiques, deux exemples en 2015 étaient ILS et Sea Launch .

SpaceX et Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS) sont deux sociétés récentes qui offrent des services de lancement commercial pour CubeSats en tant que charge utile secondaire, mais un arriéré de lancement existe toujours. De plus, l' ISRO indien lance commercialement des CubeSats étrangers depuis 2009 en tant que charges utiles secondaires. Le 15 février 2017, l'ISRO a établi le record du monde en lançant 103 CubeSats à bord de son véhicule de lancement de satellites polaires pour diverses sociétés étrangères. ISC Kosmotras et Eurockot proposent également des services de lancement de CubeSats. SpaceX a battu ce record en 2021 avec le Transporter-1 (vol spatial) transportant 143 vaisseaux spatiaux en orbite.

Rocket Lab est spécialisé dans le lancement de CubeSats sur son Electron (fusée) depuis la Nouvelle-Zélande.

Systèmes de lancement futurs et proposés

Le 5 mai 2015, la NASA a annoncé un programme basé au Kennedy Space Center dédié au développement d'une nouvelle classe de fusées conçues spécifiquement pour lancer de très petits satellites : les NASA Venture Class Launch Services (VCLS), qui offriront une masse de charge utile de 30 kg. à 60 kg pour chaque lanceur. Cinq mois plus tard, en octobre 2015, la NASA a attribué un total de 17,1 millions de dollars à trois sociétés de lancement distinctes pour un vol chacune : 6,9 millions de dollars à Rocket Lab ( fusée Electron ) ; 5,5 millions de dollars à Firefly Space Systems ( fusée Alpha ); et 4,7 millions de dollars à Virgin Galactic ( fusée LauncherOne ). Les charges utiles des trois vols dans le cadre du contrat VCLS n'ont pas encore été attribuées. D' autres petits systèmes de lancement de satellites sont en cours de développement qui transporterait CubeSat à côté d' une petite charge utile, y compris la Neptune série de fusées par interorbitaire Systems , Garvey Spacecraft de » nanosatellites Launch Vehicle , et la SPARK fusée. En plus des lanceurs conventionnels et des facilitateurs de lancement comme KSF Space, plusieurs lanceurs aériens en orbite sont en préparation par Swiss Space Systems , Generation Orbit Launch Services et Boeing (sous la forme de leur Small Launch Vehicle ).

En décembre 2015, un seul lanceur mettant l'accent sur les petites charges utiles de CubeSat avait tenté de lancer, le SPARK , s'est désagrégé peu de temps après son lancement le 4 novembre 2015. La fusée transportait 12 CubeSats de différentes tailles ainsi que sa charge utile principale de 55 kilogrammes.

Bon nombre des caractéristiques ou propriétés susmentionnées des CubeSats, telles que la structure, la propulsion, les matériaux, l'informatique et les télécommunications, la puissance et tout instrument ou dispositif de mesure spécifique supplémentaire, posent des défis à l'expansion de l'utilisation de la technologie CubeSat au-delà de l'orbite terrestre. Ces défis ont été de plus en plus pris en compte par les organisations internationales au cours de la dernière décennie, par exemple, proposé en 2012 par la NASA et le Jet Propulsion Lab, le vaisseau spatial INSPIRE est une première tentative de vaisseau spatial conçu pour prouver les capacités opérationnelles des CubeSats de l'espace lointain. La date de lancement devait être 2014, mais ne l'a pas encore fait et la date est actuellement répertoriée par la NASA comme TBD.

Des tests sont en cours sur un nouveau site de lancement de fusée à Koonibba , en Australie-Méridionale , par Southern Launch. Une fusée contenant une petite réplique de charge utile devrait être lancée depuis le site le 15 septembre 2020, dans le but de collecter des informations pour développer des cubesats développés par DEWC Systems à Adélaïde .

Déploiement

CSSWE à côté de son P-POD avant intégration et lancement

Les P-POD (Poly-PicoSatellite Orbital Deployers) ont été conçus avec CubeSats pour fournir une plate-forme commune pour les charges utiles secondaires . Les P-POD sont montés sur un lanceur et transportent des CubeSats en orbite et les déploient une fois que le signal approprié est reçu du lanceur. Le P-POD Mk III a une capacité de trois CubeSats 1U, ou d'autres combinaisons de CubeSats 0,5U, 1U, 1,5U, 2U ou 3U jusqu'à un volume maximum de 3U. D'autres déployeurs CubeSat existent, avec le NanoRacks CubeSat Deployer (NRCSD) sur la Station spatiale internationale étant la méthode la plus populaire de déploiement CubeSat à partir de 2014. Certains déployeurs CubeSat sont créés par des entreprises, comme l'ISIPOD (Innovative Solutions In Space BV) ou SPL (Astro und Feinwerktechnik Adlershof GmbH), tandis que certains ont été créés par des gouvernements ou d'autres institutions à but non lucratif comme le X-POD ( Université de Toronto ), T-POD ( Université de Tokyo ) ou le J-SSOD ( JAXA ) sur la Station spatiale internationale. Alors que le P-POD se limite au lancement d'un CubeSat 3U au maximum, le NRCSD peut lancer un CubeSat 6U (10 × 10 × 68,1 cm) et l'ISIPOD peut lancer une forme différente de CubeSat 6U (10 × 22,63 × 34,05 cm).

Alors que presque tous les CubeSats sont déployés à partir d'un lanceur ou de la Station spatiale internationale, certains sont déployés par les charges utiles principales elles-mêmes. Par exemple, FASTSAT a déployé le NanoSail-D2 , un CubeSat 3U. Cela a été fait à nouveau avec le Cygnus Mass Simulator comme charge utile principale lancée lors du vol inaugural de la fusée Antares , transportant et déployant plus tard quatre CubeSats. Pour les applications CubeSat au-delà de l'orbite terrestre, la méthode de déploiement des satellites à partir de la charge utile principale sera également adoptée. Onze CubeSats devraient être lancés sur Artemis 1 , ce qui les placerait à proximité de la Lune . InSight , un atterrisseur martien , a également amené des CubeSats au - delà de l' orbite terrestre pour les utiliser comme satellites de communication relais . Connus sous les noms de MarCO A et B, ce sont les premiers CubeSats envoyés au-delà du système Terre-Lune .

Chasqui I a vu un processus de déploiement unique, lorsqu'il a été déployé à la main lors d'une sortie dans l'espace sur la Station spatiale internationale en 2014.

Voir également

Les références

Liens externes