För bara några år sedan, Astronomi- och heliofysiksamhällena var skeptiska till om CubeSats på ett tillförlitligt sätt kunde erhålla vetenskapliga data. Men dessa satelliter i brödlimsstorlek har bevisat sin förmåga att returnera användbar data. Under APS aprilmöte 2019, Christopher S. Moore kommer att beskriva hur tvillingen Miniature X-ray Solar Spectometer CubeSats mäter mjuka röntgenstrålar från solen. Dessa var de första solvetenskapsorienterade CubeSat-uppdragen som flögs för NASA Science Mission Directorate. Den här bilden visar en konstgjord bild av MinXSS CubeSat som observerar solen. Kredit:MinXSS Team
För bara några år sedan, Astronomi- och heliofysiksamhällena var skeptiska till om CubeSats på ett tillförlitligt sätt kunde erhålla vetenskapliga data. Men dessa satelliter i brödlimsstorlek har bevisat sin förmåga att returnera användbar data.
Under American Physical Societys aprilmöte 2019, hålls 13-16 april, i Denver, Colorado, Christopher S. Moore, en postdoktor vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in the Solar and Stellar X-ray Group, kommer att beskriva hur den dubbla Miniature X-ray Solar Spectometer (MinXSS) CubeSats mäter mjuka röntgenstrålar från solen. Dessa var de första solvetenskapsorienterade CubeSat-uppdragen som flögs för NASA Science Mission Directorate.
Som han kommer att beskriva på mötet, Moore var en av flera dussin doktorander som bidrog till MinXSS under dess livstid. Han arbetade på MinXSS CubeSats som en del av sin doktorandforskning vid University of Colorado Boulder.
"Detta arbete visade att dessa små, relativt billigt – allt från 1 miljon USD till 2 miljoner USD för MinXSS – CubeSats kan samla in data som fyller en specifik nisch och överensstämmer med stora satelliter, som är mycket dyrare, och bidra till stora vetenskapliga undersökningar, sa Moore.
MinXSS-1 lanserades i december 2015 på Atlas-V Cygnus OA-4 Launch, Orbital ATK återförsörjningsuppdrag till den internationella rymdstationen, där den sattes ut i en cirka 12-månaders bana runt jorden. Den andra versionen, MinXXS-2, lanserades på SpaceX Falcon 9 som en del av Spaceflight SSO-A:SmallSat Express i december 2018 och distribuerades för en fyra till fem år lång omloppsbana och operation.
Vetenskapsorienterade CubeSats är billiga, satelliter med kort livslängd byggda för att ta specifika vetenskapliga observationer och mätningar. MinXSS, till exempel, har kostnadsbesparande komponenter som ett utdragbart måttband som fungerar som en radioantenn.
Dess vetenskapliga nyttolast består av en mjuk röntgenspektrometer som modifierades för kompatibilitet med rymdens hårda miljö. MinXSS har också kiselbaserade fotometrar ombord för andra mätningar av mjuk röntgen och synligt ljus.
För bara några år sedan, Astronomi- och heliofysiksamhällena var skeptiska till om CubeSats på ett tillförlitligt sätt kunde erhålla vetenskapliga data. Men dessa satelliter i brödlimsstorlek har bevisat sin förmåga att returnera användbar data. Under APS aprilmöte 2019, Christopher S. Moore kommer att beskriva hur tvillingen Miniature X-ray Solar Spectometer CubeSats mäter mjuka röntgenstrålar från solen. Dessa var de första solvetenskapsorienterade CubeSat-uppdragen som flögs för NASA Science Mission Directorate. Den här bilden visar Christopher S. Moore som håller i MinXSS CubeSat. Kredit:MinXSS Team
Den NASA-finansierade MinXSS-1 (den första av tvillingsatelliterna) var det första testet av Blue Canyon Technologies XACT, som är ett miniatyriserat attitydbestämnings- och kontrollsystem. Framgångarna med MinXSS-1 och XACT resulterade i utmärkelsen SmallSat 2016 Mission of the Year.
"MinXSS mäter mjuka solstrålar mellan 0,5 och 12 kiloelektronvolt vid måttlig spektral upplösning, som inkluderar det sparsamt observerade bandpasset på 0,5 till 2 keV, " förklarade Moore. "Denna spektrala region är mycket informativ om solens atmosfäriska plasmaförhållanden för temperaturer över 2 miljoner kelvin närvarande i solflammor och under vila (dvala)."
Data som samlats in av MinXSS har varit konsistent med slutsatser från stora satelliter. "MinXSS-data kommer att hjälpa oss att förstå fysiken bakom solflammor, " sade Moore. "De mjuka röntgenstrålarna bär information om temperaturen, densitet och kemisk sammansättning av material i solens atmosfär, som gör det möjligt för forskare att spåra hur händelser som blossar och andra processer under lugnare tider värmer upp det omgivande materialet i koronan, solens atmosfär."
Variationer av solens röntgenstrålning korrelerar starkt med storskaliga magnetiska egenskaper som kallas aktiva regioner. "Dessa aktiva områden visas som ljusa slingor i mjuka röntgenstrålar, men visas som mörka fläckar på solytan (fotosfären), så de kallas "solfläckar". MinXSS-data kan hjälpa direkt att begränsa plasmatemperaturen för dessa relativt kvasistatiska funktioner, " sa Moore.
CubeSats ger "utmärkta möjligheter att utbilda framtida ledare inom teknik och vetenskap, som studenter, doktorander och postdoktorer har ofta centrala roller inom design, utveckling, testning, uppdragsoperationer och vetenskaplig analys, " sa Moore. "Mer än 40 doktorander vid University of Colorado Boulder bidrog till MinXSS under projektets livstid."
På grund av de senaste framgångarna med CubeSat, NASA och National Science Foundation erbjuder nu nya finansieringsmöjligheter för att direkt finansiera vetenskapsorienterade CubeSats.
