CubeSail (UltraSail) - CubeSail (UltraSail)
Typ mise | Technologie: pohon solární plachty |
---|---|
Operátor | NASA / University of Illinois |
webová stránka | kostková plachta a cuaerospace |
Vlastnosti kosmické lodi | |
Typ kosmické lodi | 2 × 1,5 U CubeSats |
Výrobce | University of Illinois |
Odpalovací mše | ~ 3 kg |
Začátek mise | |
Datum spuštění | 16. prosince 2018[1] |
Raketa | Elektron |
Spusťte web | Rocket Lab LC-1 |
Dodavatel | Rocket Lab |
Orbitální parametry | |
Referenční systém | Geocentrický |
Režim | Nízká Země |
CubeSail je nízkonákladová demonstrační pohonná sonda využívající dvě identické 1,5U CubeSat satelity k nasazení 260 m dlouhé, 20 m2 (220 čtverečních stop) solární plachta stuha mezi nimi.[2] Tato mise je první ze série stále složitějších demonstrací, které vedou k úplnému provedení UltraSail heliogyro[3] podle University of Illinois a CU Aerospace.
Pozadí: Heliogyro


UltraSail je navrhovaný typ robotické kosmické lodi, která používá radiační tlak působením slunečního světla na pohon. Staví na konceptu „heliogyro“[4] Richard H. MacNeal, publikováno v roce 1971,[5][6][3] a skládá se z několika rotujících lopatek připojených k centrálnímu náboji.
Kosmická loď Heliogyro přístup (orientace), a tedy směr tahu, by byl řízen změnou cyklického a kolektivního sklonu lopatek podobně jako u vrtulníku.
Přestože konstrukce Heliogyro nemá oproti čtvercovému plachtě žádnou hromadnou výhodu, zůstává atraktivní, protože způsob nasazení velkých plachet je jednodušší než konstrukce založená na vzpěře.[7] Tuhost čepele se dosahuje rotací kosmické lodi (odstředivá síla), přičemž její osa otáčení obecně směřuje ke Slunci.
Kosmická loď CubeSail
Přehled
University of Illinois společně s CU Aerospace navrhly tuto misi k předvedení nasazení a k měření tahu na membráně 7,7 cm × 250 m (asi 20 m2) vyrobené z hliníku mylar. Membrána je umístěna mezi dvěma 1,5U CubeSaty, které se od sebe oddělují na nízké oběžné dráze Země. Je zamýšlen jako první krok k vývoji konceptu větších solárních plachet s názvem UltraSail.
Přesměrování CubeSats způsobí, že plachta podstoupí aerodynamický odpor ve vyšších vrstvách atmosféry, aby mohla být zneškodněna.
Výběr
Kosmická loď byla vybrána v roce 2012 NASA, aby byla vypuštěna jako součást ELaNa program.[8][9][10]
Zahájení
CubeSail byl spuštěn na Elektron nosná raketa[11] dne 16. prosince 2018 z Nového Zélandu.[1][12]
Pokračuj
Pluji
Navrhuje se druhá mise projektu I-Sail, který by měl být vypuštěn v roce 2022, by měl sestávat z kosmické lodi o hmotnosti 25 kg s dvoustrannými lopatkami o celkové ploše plachty 2500 m2.[13] Bude demonstrovat úrovně tahu mnohonásobně vyšší iontové trysky používá se pro mise v hlubokém vesmíru a provádí gravitační útěk Země.[13] Několik vědeckých cílů je hodnoceno jako vedlejší cíle.[13] Projekt je financován NASA Inovační výzkum v oblasti malého podnikání (SBIR).[14]
UltraSail
CubeSail a I-Sail jsou zamýšleny jako kroky k vývoji většího (1600 kg[15]) koncept solární plachty s názvem UltraSail pro meziplanetární a mezihvězdné mise.[16] Tento poslední se skládá z několika struktur podobných CubeSail, které prodlužují kilometry dlouhé filmové čepele připojené k centrálnímu náboji a nakonec tvoří heliogyro. Materiál čepele UltraSail, tělo solární plachty, je namontován na více cívkách, každý o šířce 5–10 m, a nasazen na délku čepele až 5 km (3,1 mil)[15] celkem 100 000 m2 oblasti plachty.[2][3] Kosmická loď se točí kolem centrálního náboje, aby vyrovnala lopatky odstředivou silou, podporovanou tip-CubeSats. Pro stabilitu kilometrů dlouhých lopatek to vyžaduje rotační období 1–2 hodiny, aby překonaly sílu slunečního tlaku 3 až 5krát. Každá čepel je tenká polyimid film potažený ripstop.[15]
U UltraSail je ovládání čepele (a tedy i ovládání polohy kosmické lodi) iniciováno malými ovladatelnými mini-satelity (tipsat) na špičce každé čepele.[15][17] Hmota špičky poskytuje při rotaci stabilizační odstředivou sílu na čepel. Každá špička by měla být 5 metrů dlouhá struktura z uhlíkových vláken s celkovou hmotností 50 kg, včetně avioniky a 20 kg hnacího plynu (katalyzovaný oxid dusný (N
2Ó) a studený plyn).[15] Alternativně by mohly být nástavce poháněny elektrickými mikroprocesory pro ovládání sklonu lopatek.[18]
Maximální očekávaná přítlačná síla v důsledku slunečního tlaku odpovídá 400 kW iontový propeler systémy používané pro srovnatelné mise v hlubokém vesmíru.[18]
Viz také
- IKAROS, japonská solární plachta, uvedená na trh v květnu 2010
- NanoSail-D2, nástupce NanoSail-D, uvedený na trh v listopadu 2010
- LightSail, řízená sluneční plachta CubeSat spuštěná v červenci 2019
- Asteroid Scout z blízké Země, solární plachta CubeSat, jejíž spuštění se plánuje v roce 2020
- Sunjammer, solární plachta, která byla zrušena před spuštěním v roce 2014
Reference
- ^ A b Laboratoř pro návrh a testování malých satelitů - CubeSail. University of Illinois. 2018.
- ^ A b CubeSail Domovská stránka. CU Aerospace. Přístup ke dni 30. prosince 2018.
- ^ A b C Počáteční vývoj kosmické lodi CubeSail / UltraSail. R. L. Burton, J. K. Laystrom-Woodard, G. F. Benavides, D. L. Carroll, V. L. Coverstone, G. R. Swenson, A. Pukniel, A. Ghosh a A. D. Moctezuma. (2010)
- ^ Heliogyro
- ^ MacNeal R. H., „Structural Dynamics of the Heliogyro“, NASA-CR-1745A, 1971.
- ^ Burton, RL, Coverstone, VL, Hargens-Rysanek, J., Ertmer, KM a Botter, T., „Ultrasail-Ultra-Lightweight Solar Sail Concept“, 41. společná konference a výstava AIAA / ASME / SAE / ASEE, papír AIAA 2005-4117, 2005.
- ^ „Design & Construction“. NASA JPL. Archivovány od originál dne 11. 3. 2005.
- ^ Anna Heiney, ELaNa 19: CubeSail, NASA, 10. prosince 2018. Citováno 23. července 2019.
- ^ CubeSail. Gunterova vesmírná stránka, 2017. Citováno 23. července 2019.
- ^ Spouštěcí iniciativa CubeSat. NASA. Připravované spuštění ELaNa CubeSat. 2018.
- ^ SATELITNÍ SPUŠTĚNÍ STUDENTA CUBESAIL OKAMŽITÉ, Grainger College of Engineering, University of Illinois, 6. prosince 2018. Citováno 23. července 2019.
- ^ Pietrobon, Steven. „Záznam o zahájení činnosti Nového Zélandu (od roku 2009 do současnosti)“. Citováno 14. srpna 2017.
- ^ A b C I-Sail: Demonstrátor prototypu solární plachty o rozloze 2500 čtverečních metrů. NASA SBIR 2017 Solicitation. 19. dubna 2017.
- ^ ELaNa 19: CubeSail. NASA. 10. prosince 2019.
- ^ A b C d E R. L. Burton, J. K. Laystrom-Woodard, G. F. Benavides, D. L. Carroll, V. L. Coverstone, G. R. Swenson, A. Pukniel, A. Ghosh a A. D. Moctezuma Počáteční vývoj kosmické lodi CubeSail UltraSail. 27. srpna 2014.
- ^ NASA vypustí dva malé satelity AE. Aerospace Illinois. 22. února 2012.
- ^ Koncepce designu solární plachty s individuálně ovladatelnými prvky. (PDF) Tong Luo, Ming Xu a Qingyu Qu. Journal of Spacecraft and Rockets. 2017. doi:10,2514 / 1.A33775