ExoCube (CP-10) - ExoCube (CP-10)
ExoCube (CP-10) je satelit pro vesmírné počasí vyvinutý společností Kalifornská polytechnická státní univerzita - San Luis Obispo a sponzorováno Národní vědecká nadace. Je to jeden z mnoha miniaturizované satelity které dodržují CubeSat Standard. Primárním posláním ExoCube je měřit hustotu vodíku, kyslíku, helia a dusíku v Zemi exosféra. Charakterizuje [O], [H], [He], [N2], [O +], [H +], [He +], [NO +] a také celkovou hustotu iontů nad pozemními stanicemi, nesouvislý rozptyl radarové stanice (ISR) a pravidelně po celé oběžné dráze. To bylo vypuštěno na palubu rakety Delta II s primárním užitečným zatížením NASA SMAP z Vandenberg AFB v Kalifornii 31. ledna 2015.[1]
Design
ExoCube je satelit 3-U CubeSat (30 x 10 x 10 cm). ExoCube byl nasazen z P-POD (Poly-Picosatellite Orbital Deployer), univerzálního systému nasazení CubeSat. Družice je vybavena environmentální komorou pro vědecké užitečné zatížení a systémem pro určování postojů (ADCS).
Environmentální komora satelitu je sídlem dvou vědeckých přístrojů, miniaturizované hmoty spektrometr a iontový senzor. Komora zajišťuje nástroje a poskytuje nezbytné podmínky pro přesný sběr dat. Slouží také k udržení vlhkosti před spuštěním nástroje. Komora je propláchnuta fluorid sírový zatímco čeká na datum zahájení ochrany nástroje.
ExoCube je také vybaven ovládání postoje systém, který umožňuje instrumentální polohování a stabilitu satelitu. Pro ovládání je ExoCube vybaven dvěma výsuvnými výložníky s mosaznými hmotami umístěnými na jejich koncích. To umožňuje gravitační gradientová stabilizace který pomáhá vyrovnat satelit do správné orientace ve dvou osách v rozmezí ± 10 °. Další jemné doladění orientace satelitu se provádí pomocí magnetorquery. Tato zařízení využívají generovaná magnetická pole z proudu, která interagují s magnetickým polem Země k orientaci satelitu. To umožní vědeckému užitečnému zatížení satelitu provádět správná měření. Družice má také 10 mNm hybné kolo od Sinclair Interplanetary, které poskytuje spojení osy natočení a vybočení pro gyroskopickou stabilitu. Pro stanovení je ExoCube vybaven magnetometry a slunečními senzory na každé ze svých tváří, stejně jako na výsuvných ramenech.
Mise
ExoCube je operace společného úsilí vyvíjená společností Scientific Solutions, Goddard z NASA, Kalifornská státní polytechnická univerzita - San Luis Obispo, University of Wisconsin a University of Illinois. Projekt ExoCube byl zahájen v roce 2011. Návrh a konstrukce sběrnice satelitu byla udělena společnosti PolySat na Kalifornské státní polytechnické univerzitě v San Luis Obispo. NASA Goddard Space Flight Center poskytlo užitečné zatížení senzoru, což je doba letu hmotnostního spektrometru. Vědecký tým složený z University of Wisconsin - Madison, University of Illinois v Urbana – Champaign a Scientific Solutions je zodpovědný za sběr, kalibraci a interpretaci údajů o misi. Jako vedoucí instituce je společnost Scientific Solutions, Inc (SSI) odpovědná za správu a dohled nad programem.
ExoCube byl jedním ze čtyř sekundárních užitečných zatížení na ELaNa-X SMAP, který byl vypuštěn 31. ledna 2015. Družice má polární oběžnou dráhu přibližně 400 x 670 km výšky a sklon 98 stupňů. ExoCube bude mít očekávanou orbitální životnost 8 let s očekávanou minimální životností mise 6 měsíců.
Komunikace s ExoCube probíhá prostřednictvím pozemní stanice UHF Marconi, která se nachází na Kalifornské státní polytechnické univerzitě - San Luis Obispo.
Vědecká data a užitečné zatížení
ExoCube získá globální znalosti o hustotách in situ [O], [H], [He], [N2], [O +], [H +], [He +], [NO +] v horní ionosféře a spodní exosféře . Mezi klíčové vědecké cíle patří zkoumání globální, denní a sezónní proměnlivosti horní atmosféry, procesy výměny nábojů, atmosférická reakce na geomagnetické bouře a validace empirických a klimatologických atmosférických modelů. Družice používá hradlový spektrometr s časovým úsekem.
Atomový kyslík a helium nebyly měřeny in situ od začátku 80. let v éře EU Průzkumník Dynamics. Vodík nebyl nikdy přímo měřen in-situ v oblasti mise. Poskytnutím měření nad Arecibo, Wisconsin, Kitt Peak a Cerro Tololo pomůže ExoCube při vzájemném porovnání a validaci pozemních pozorování z příslušných lokalit. Tato měření se provádějí pomocí pasivní optiky interferometrie a fotometrie neutrálních emisí vyzařovaného vzduchu a aktivních ISR, které charakterizují místní ionosféra.
Měření hustoty budou také použita k charakterizaci klimatologie horní ionosféry a nižší exosférické složení. Díky schopnosti orokálního sklonu a přesnosti ExoCube umožníte důkladné vyhodnocení denní hustoty a variací složení. Očekávaná minimální životnost šestiměsíční mise umožní srovnání podmínek rovnodennosti a slunovratu.
Vědecké užitečné zatížení zahrnuje dva nástroje, které se souhrnně označují jako EXOS. Přístroje jsou analyzátor neutrální statické energie (NSEAA), analyzátor statické energie iontů (ISEAA) a monitor celkových iontů (TIM). Vědecké užitečné zatížení, které provádí experimentální měření, bylo dodáno NASA-GSFC. University of Wisconsin - Madison provádí testy a analýzy získaných dat.
Reference
- https://web.archive.org/web/20131024142432/http://sci-sol.com/index.html
- https://web.archive.org/web/20141005000746/http://polysat.calpoly.edu/in-development/cp10-exocube/
- http://space.skyrocket.de/doc_sdat/exocube.htm
- https://www.nsf.gov/geo/ags/uars/cubesat/nsf-nasa-annual-report-cubesat-2013.pdf
- http://space.skyrocket.de/doc_sdat/exocube.htm
- http://mstl.atl.calpoly.edu/~bklofas/Presentations/DevelopersWorkshop2013/Jorgensen_NSF_CubeSat_keynote.pdf