Estland planerar att lansera en CubeSat i rymden i början av 2019 för att testa avancerad teknik, inklusive en plasmabroms för deorbiterande satelliter och elektrisk segeldrift. Uppdraget, namnet ESTCube-2, kommer att fungera som en prototyp av Estlands framtida månbana rymdfarkoster.
ESTCube-2 är en CubeSat med tre enheter som utvecklats mestadels av studenterna vid University of Tartu i Estland liksom andra studenter världen över i ESTCube-programmet. Satelliten består av följande delsystem:elektrisk kraftsystem (EPS), kommunikationsdelsystem (COM), inbyggd dator (OBC), attityd- och omloppskontrollsystem (AOCS) och struktur (STR).
Alla delsystem ryms inom 0,6 CubeSat -enheter och kommer att integreras med satellitbussen byggd av Estonian Student Satellite Foundation (ESTCube Foundation) i samarbete med Tartu Observatory och University of Tartu.
Denna integrerade struktur kommer att ha flera viktiga mål när den når jordens bana. Rymdfarkostens huvudsakliga mål är att testa plasma-bromsdeorbiteringsförmåga och elektrisk solvindsejl (E-segel) framdrivning. Dessutom, satelliten tar också bilder av jorden, testa ett kommunikationsdelsystem med hög hastighet och testa en korrosionsbeständig beläggning i rymden.
"Huvudmålet med uppdraget är testplasmas bromsdeorbiteringsteknik som är mycket lik det elektriska solvindseglet, "Andris Slavinskis, ESTCube-2 Satellite Project Manager berättade för Astrowatch.net.
Plasmabromsdeorbitering är baserad på den elektrostatiska Coulomb -drageffekten som resulterar i momentbyte mellan en negativt laddad kropp och jonflöde genom att använda en lång tunn elektriskt laddad bindare. Det är därför ESTCube-2 kommer att distribuera och ladda en 3004 meter lång fästning, som kommer att användas för att minska satellitens omloppshöjd. Denna långa fästning kan deorbitera en satellit från en höjd av 435 miles (700 kilometer) till 310 miles (500 kilometer) på ett halvår.
"Vi förväntar oss att deorbitera ESTCube-2 mycket snabbare än det skulle hända med naturlig aerodrag. Det tar mer än 20 år att deorbitera från en 650 kilometer lång bana. Vi uppskattar att en plasmabroms med en 300-meters bindning skulle göra jobbet i mindre än ett år. Vid testning, plasmabromsen skulle vara en stark komponent i lindring av rymdskräp, "Sa Slavinskis.
Schema över plasmabromsförsök. Upphovsman:Iakubivskyi et al., 2017/Tartu -observatoriet
Bindaren bör ha en massa på cirka 1,06 oz. (30 gram) enligt uppskattningar. Därför, plasmabromsen är lätt, effektiv, kostnadseffektiv, och skalbart deorbiteringssystem med potential att ta itu med rymdskräpfrågan på kritiska höjder på 560 miles (900 kilometer) eller mindre.
E-sail är en framdrivningsteknik baserad på att extrahera momentum från solvindens plasmaflödet och använder en positivt laddad bindare, medan plasmabromsen laddas negativt. Ett tidigare test av denna teknik försökte ESTCube-2:s föregångare, ESTCube-1, som lanserades i rymden i maj 2013. Men försöket misslyckades, eftersom segelkabelns avrullningsmekanik inte överlevde raketstartvibrationerna. Därav, de estniska forskarna sätter stora förhoppningar på ESTCube-2, förväntar sig att den framgångsrikt skulle kunna testa denna nya teknik, viktigt för framtida billiga, snabb utforskning av rymden. Dessutom, de ser denna CubeSat som en prototyp på ett mer komplext och svårare uppdrag till månen.
"Huvudmålet med ESTCube-2 är att testa teknik för ESTCube-3 för att undvika problem i mycket mindre förlåtande och dyrare månbana. Anledningen till att vi vill lansera ESTCube-3 till månens bana är att E-Sails autentiska miljö är solvinden, som i låg jordbana blockeras av jordens magnetosfär. Ur satellitdesign synvinkel, bristen på ett magnetfält förändrar hur vi kan styra satellitens inställning. Istället för elektromagnetiska spolar och magnetometrar måste vi använda reaktionshjul, framdrivning och stjärnspårare, "Avslöjade Slavinskis.
Förutom att testa E-segel och plasmabremsdrivning, ESTCube-2 kommer att ta bilder av vår planet. Den kommer att utrustas i Earth observation imager (EOI), en liten, lättvikt, system med två spektraler. Nära-infrarött (650-680 nm) och infrarött (855-875 nm) spektralband på detta instrument kan vara till stor hjälp för vegetationsövervakning.
ESTCube-2 kommer också att användas för att genomföra ett korrosionsskyddsexperiment för att testa korrosionsbeständighet i rymden. Dessutom, satelliten kommer att testa ett höghastighetskommunikationssystem som använder en fältprogrammerbar grindmatris (FPGA), tillåter "firmware-definierad radio".
För närvarande, ESTCube-2-teamet testar nu prototyper och arbetar mot en konstruktionsmodell som är planerad att vara klar sommaren 2017. Sedan, de skulle vilja ha flygmodellen klar sommaren 2018, vilket ger laget ungefär ett halvår att testa det och lämna över det i slutet av 2018.
"Vi hoppas kunna lansera satelliten i början av 2019. Vi förhandlar om lanseringen nu. Om allt går bra med ESTCube-2, då kan ESTCube-3 lanseras i början av nästa decennium, men vi vet inte ännu hur svårt det är att få en lansering till månens bana, "Sa Slavinskis.
