Tässä artikkelissa aiomme tutkia CubeSat:tä täysin uudesta näkökulmasta analysoimalla sen tärkeimpiä näkökohtia ja sen vaikutuksia eri yhteyksissä. CubeSat on ollut mielenkiinnon ja keskustelun kohteena eri tieteenaloilla, ja sen merkitys on kiistaton nykymaailmassa. Yhteiskuntavaikutuksesta populaarikulttuuriin CubeSat on aihe, joka ansaitsee tarkan tarkastelun ymmärtääkseen sen todellisen merkityksen ja laajuuden. Näillä sivuilla selvitämme CubeSat:tä ympäröiviä mysteereitä ja yritämme valaista sen monia puolia, jolloin lukija voi lähteä kiehtovalle löytö- ja itsetutkiskelumatkalle.
Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty päivitettäväksi, koska sen sisältö on osin vanhentunut. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla. Tarkennus: Erityisesti historia-osio
CubeSat on yhdysvaltalainen nanosatelliitti-tyyppi. Nimitystä CubeSat käytetään usein myös sitä käyttävistä satelliiteista. Monet CubeSatit ovat amatöörien, kuten yliopisto-opiskelijoiden, rakentamia.
Cubesat-satelliitti on yleensä osa teknillisen korkeakoulun tai ammattikorkeakoulun opiskelijoiden opintoja ja lopputöitä. Se on myös uudenlainen opetuskeino, jossa opiskelija oppii akateemisen opiskelunsa ohessa työelämän kansainvälistä projektitoimintaa monipuolisesti.[1][2][3][4]
Cubesatit ovat luoneet laajemman kansainvälisen opiskelijayhteisön kuin mikrosatelliitit 1980-luvulla. Tämän puitteissa järjestetään kansainvälisiä konferensseja [5], joissa opiskelijoilla on mahdollisuus pitää puheita. Alalle on syntynyt yliopistojen spin-off-yrityksiä, jotka pyrkivät kaupallistamaan Cubesatien suunnittelussa syntyneitä teknologioita.[6][7]
Radioamatöörit ovat ottaneet Cubesatin käyttöönsä kuten mikrosatelliitit 1980-luvulla.[8] Satelliittien maa-asemille on luotu globaali verkosto.[9]
Cubesatit ovat herättäneet paljon julkista kiinnostusta [10] ja pohdintoja, ovatko ne käyttökelpoisia eri avaruustieteissä [11], esimerkiksi planeettalennoilla.[12] Yhdysvaltain asevoimat on alkanut tutkia niiden käyttöä sotatekniikassa ja siksi se sponsoroi yhdysvaltalaisten yliopistojen Cubesat-tutkimusta.[13]
"CubeSat"-satelliitit ovat yhden litran volyymin (10 cm x 10 cm x 10 cm) omaavia ja alle yhden kilogramman (nykyisin 1,3 kg) painoisia satelliitteja, joiden ensiversion kehitti vuonna 1999 CalPolyn eli California Polytechnic State Universityn lentotekniikan professori Jordi Puig-Suari.[10] CalPoly on edelleen johtava CubeSat-toiminnan kehittäjä. Myös Stanfordin yliopisto on avustanut maailmanlaajuista CubeSat-yhteisöä. EU:ssa Euroopan avaruusjärjestö on avannut oman "CubeSat-toimiston".
Vuonna 2004 CubeSat-satelliitin laukaisu maksoi 65 000–80 000 dollaria. Cubesateja on laukaistu tai yritetty laukaista avaruuteen yli 50 kappaletta ja noin sata on kehitteillä.
Satelliittien lukitus- ja irrotusjärjestelmä on yleensä Pico-Satellite Orbital Deployer (P-POD), jonka kehitti ja jota myy CalPoly.[14]. Euroopan komissio pyrkii 7. puiteohjelman belgialaisvetoisen QB50-projektin avulla kehittämään eurooppalaista CubeSat-tekniikkaa myös lukitus- ja irrotusjärjestelmän osalta.
Satelliittien eri alijärjestelmiä valmistavia yrityksiä on syntynyt sekä Eurooppaan että Yhdysvaltoin, esim. Clyde Space tai Andrews Space, joka myy esim. satelliittirunkoja, tietokoneita ja simulaattoreita.[15]
Sveitsiläinen Lausannen teknillinen korkeakoulu oli vuonna 2012 kehittämässä Cubesateille sopivaa ionomoottoria, joka mahdollistaisi lennot esim. Kuun kiertoradalle.[16]
Cubesat-historiaa
Nanosatelliitteja on laukaistu 1990-luvun lopusta alkaen, mutta Cubesateja vasta vuodesta 2003 lähtien.
8. joulukuuta 2010 Falcon 9 laukaisi koelennollaan Cubesatit:
SMDC-ONE 1 Nanosatelliitti, LEO-rata, Yhdysvaltain armeija
Colony-1 1 Nanosatelliitti, LEO-rata NRL ja NRO
Colony-1 2 Nanosatelliitti, LEO-rata NRL ja NRO
CAERUS Nanosatelliitti, LEO-rata, Univesity of Southern California
LANL-Cubesat 1 Nanosatelliitti, LEO-rata Los Alamos National Laboratory
LANL-Cubesat 2 Nanosatelliitti, LEO-rata Los Alamos National Laboratory
Vuosi 2011
Vuonna 2011 tehtiin yksi epäonnistunut ja kaksi onnistunutta rakettilaukaisua.
4. maaliskuuta 2011 tehtiin epäonnistunut Taurus-laukaisu, jonka päähyötykuorma on NASAn Glory. Syynä tuhoon oli kantoraketin nokkakartio, joka ei auennut. Raketin kyydissä tuhoutui myös kolme CubeSatia:
E1P, Montanan osavaltionyliopisto: 1U-kokoinen säteilyä mittaava satelliitti, jossa on softaradio
KySat 1, kentyckyläinen yliopistoista koostuva konsortio
HERMES, koloradolainen yliopistoista koostuva konsortio [30][31]
12.10.2011 intialais-ranskalaisen Megha-Tropiques-sääsatelliitin laukaisun mukana lensi avaruuteen Sriharikotasta PSLV-kantoraketin kyydissä seuraavat Cubesat-satelliitit
VesselSat 1, AIS-laivaseurantajärjestelmän satelliitti, jonka kehitti LuxSpace-yhtiö Luxemburgissa.
SRMSAT
Jugnu, 3U Cubesat, jossa maanpintaa kuvaava kamera. Intialaisen yliopiston toteuttama Cubesat.
27.10.2011 NPP-sääsatelliitti laukaistaan Delta II-raketilla Vandenberg Air Force Station-tukikohdasta. Mukana lentävät seuraavat Cubesatit:
RAX 2,
DICE 1 ja DICE 2
AubieSat 1
M-Cubed
E1P F2
Vuosi 2012
13. tammikuuta 2012 ESAn Vega-kantoraketin ensimmäinen laukaisu vei seuraavat CubeSatit avaruuteen
Lopullinen Vegan hyötykuorma käsitti seuraavat Cubesatit:
Ne "laukaistiin" kieroradoilleen 11. lokakuuta 2012 avaruusasemalta.[39]
13. syyskuuta 2012 yhdysvaltalainen Atlas 5-raketti laukaisi Vandenbergin sotilastukikohdasta sotilaallisten satelliittien kanssa seuraavat yhdysvaltalaiset Cubesatit:
Aeneas
SMDC-ONE 1.1 ja 2.2
STARE A
CINEMA 1
CSSWE
CXBN
AeroCube 4, 4A ja 4B
CP 5
OUTSat
Vuosi 2013
Laukaistut
25.2.2013 PSLV-CA-raketilla Sriharikotasta
UniBRITE (CanX 3A) Avaruustiedesatelliitti, LEO-rata Itävallan avaruusjärjestö ja Wienin yliopisto ** TUGsat 1 (BRITE-Austria, CanX 3B) Avaruustiedesatelliitti, LEO-rata Itävallan avaruusjärjestö ja Wienin yliopisto
Strand-1 Nanosatelliitti (tietokoneena älypuhelin), LEO-rata University of Surrey ja Surrey Satellite Systems Ltd., Englanti
7.2.2013 ESAn Vega-raketti kuljetti ESAn ja Vietnamin kaukokartoitussatelliittien ohessa Viron ensimmäisen satelliitin, ESTCube-1:n. Tässä satelliitissa on Ilmatieteen laitoksen kehittämän satelliittien rataa pudottava "sähköpurje"-laite, jollaisella voidaan pitkien avaruusmatkojen lisäksi vähentää avaruusromua lähiavaruudessa.
3.8.2013 Japanin H-2-raketti kuljetti ISS-avaruusasemalle seuraavat Cubesatin, jotka laukaistiin siellä myöhemmin vuonna 2013
TechEdSat 3 on 3U-kokoinen Cubesat (3U). Sen toteutti San Josen osavaltionyliopisto Kaliforniasta, Idahon yliopisto ja NASA Ames Research Center.
ArduSat 1 ja ArduSat X ovat 1U-kokoisia Cubesateja. Ne toteutti Intrenation Space Universityn entisistä opiskelijoista muodostunut ArduSat-yhteisö, joka toimii NanoSatisfi Inc.-yrityksen puitteissa Yhdysvalloissa.
PicoDragon on 1U-kokoinen Cubesat. Se on Vietnamin Satelliittikeskuksen (Vietnamin tiede- ja teknologia-akatemian alainen yksikkö) toteuttama.
Kaavailuja
Vuoden 2009 lopussa EU:ssa alettiin suunnitella 50 Cubesatin yhteislaukaisua ja missioita (QB50).[40] Satelliittiparvi laukaistaneen vuonna 2013 venäläisellä Shtil-raketilla.[41][42]
Syyskuussa 2012 ilmoitettiin, että Englannin UKube-1 laukaistaan vuonna 2013 Sojuz-kantoraketin lisähyötykuormana Baikonurista.[43]
2018
NASA laukaisi InSight-Mars-luotaimen kanssa kaksi Cubesatia, MarCO-A ja MarCO-B. Tämä oli ensimmäinen interplanetaarinen Cubesat-laukaisu.[44]
Suunnitelmia
Heinäkuussa 2010 astronautti T. Kopran vieraillessa Aalto-yliopistossa ilmoitettiin, että TKK oli suunnittelemassa vuonna 2013 laukaistavaa nanosatelliittia, Aalto-1.[45]. Laukaisuajankohdaksi arvioitiin vuotta 2014, mutta suunnitelma toteutui vasta kesäkuussa 2017.[46][47]
Eteläkorealainen taiteilija Song Hojun rakensi kuudessa vuodessa elektroniikkayritysten jätteistä keräämistään komponenteista ja 500 dollarilla ostamistaan komponenteista pienen Cubesatin, jonka hän aikoaa laukaista jonkin kantoraketin kyydissä vuoden 2012 lopussa, tosin laukaisu maksaa kymmeniä tuhansia dollareita.[48]
Vuoden 2011 puolivälissä piti lähteä intialaisella PSLV-kantoraketilla myös BRITE-Cubesat, joka on Itävallan, Puolan ja Kanadan yhteinen satelliittihanke.[49][50] Tämä lento voi toteutua vuonna 2012.
NASA on ilmoitti aikoinaan halustaan laukaista Planetary Societyn LightSail-1-satelliitti avaruuteen vuonna 2011.[51] Tämä myöhästynyt laukaisu voi tapahtua vuonna 2012.
SADAF SAT-satelliitti, jonka toteutti Pakistan Student Satellite Program, piti laukaista avaruuteen vuonna 2011. Hankkeessa on mukana useita yliopistoja. Projekti alkoi vuonna 2007. Tämä laukaisu voi tapahtua vuonna 2012.
Englannin avaruusjärjestö päätti kesällä 2010 rahoittaa UKube-1-nanosatelliitin (5 kg) toteutuksen. Se on Englannin ensimmäinen Cubesat. Se piti laukaista vuoden 2011 jälkipuolella. Toisin kuin monissa muissa maissa, satelliittia ei rakenna yliopisto vaan Clyde Space -niminen skotlantilainen yritys.[52][53]
AMSAT UK:n eli englantilaisten radioamatöörien FUNcube laukaistaneen vuoden 2012 jälkipuolella.[54]
Cubesatit, jotka olivat kehitteillä vuonna 2011, mutta joiden laukaisuvuosi on tuntematon
ALL-STAR, alkaen syksyllä 2010, Lockheed-Martin ja Colorado Space Grant Consortium. Ideana insinöörien koulutus.[57]
COMPASS-2, Aachenin ammattikorkeakoulu, satelliitti oli miltei valmis vuoden 2009 lopulla?
Yhdysvallat laukaisee vuosina 2014-2016 kaikkiaan 24 Cubesatia NASAn "CubeSat Launch Initiative"-ohjelman (CSLI) puitteissa. Yksi näistä on NASA Amesin EcAMSat-satelliitin, joka tutkii mm. kolibakteereita avaruusolosuhteissa.[58]
Laukaisimet
Vuonna 2010 Yhdysvaltain armeija kehitti 20 kg hyötykuorman kiertoradalla nostavaa kantorakettia (Multipurpose Nanomissile System), jota aiotaan käyttää lukuisten hyvin pienten (muutama nanosatelliitti tai kymmeniä pikosatelliitteja) satelliittien laukaisuun.[59] Yhdysvaltain maavoimat on tilannut kehitystyötä vuodesta 2008 alkaen Huntsvillessä toimivilta Colsa Corp. ja Dynetics Corp. yhtiöiltä 7 miljoonalla dollarilla ja aikoo panostaa 17 miljoonaa dollaria lisää. Tämä tuskin riittää kantoraketin kehittämiseen, mutta voi aikaansaada muiden samanlaisten kehitysprojektien alkamisen muualla maailmassa, vaikka nykyisillä pienillä kantoraketeilla pystytään laukaisemaan huokealla pieniä satelliitteja etenkin useiden satelliittien yhteislaukaisuissa.
Yhdysvalloissa on esitetty, että esim. suihkuhävittäjä voisi ohjuksella laukaista avaruuteen hyvin pieniä satelliitteja.[60] Idea ei ole uusi, mutta aiemmin ei ole ollut käytössä yhden kilogramman painoisia satelliitteja, joiden kohdalla tällainen laukaisu voi olla helpompi toteuttaa kuin esim. Pegasus-laukaisu, joka vaatii suuren kuljetuskoneen laukaisualustakseen. Yksityinen yritys on vuonna 2011 harkinnut nanosatelliittien laukaisua ohjuksilla, jotka laukaistaan korkealla lentävästä Lockheed F-104 Starfighter-lentokoneesta.[61]
Vuoden 2011 alussa Spaceflight Services ja Innovative Space Logistics BV mainostivat laukaisupalveluyhteistyöstään nimenomaan mikro- ja nanosatelliittien parissa, jossa markkina on jaettu siten, että Spaceflight Services myy Yhdysvalloissa ja toinen yhtiö EU:ssa.[62] Spaceflight Services-yhtiön kotisivulta ei käy ilmi, mitä jos mitään kantorakettia yhtiö välittää.[63] Eurooppalainen yhtiö on ilmeisesti välittänyt neljä Cubesatin intialaiseen kantorakettiin, joka laukaistiin vuonna 2009. Sen sivustolla on alustava aikataulu vuoteen 2014 asti Cubesat-satelliittien laukaisumahdollisuuksista venäläisillä, yhdysvaltalaisilla ja intialaisilla raketeilla.[64] Helmikuussa 2012 NASA valitsi käydyn kisan perusteella 33 Cubesatia NASAn laukaisujen lisähyötykuormiksi, ts. yliopistot jne. saavat ilmaisen laukaisun NASAlta.[65] Heinäkuussa 2012 Virgin Galactic-yhtiö teki Surrey Satellite Technology-yhtiön Yhdysvaltain yksikön kanssa yhteistyösopimuksen Virgin Galactic-yhtiön kaavaileman Launcher 1-laukaisimen optimoinnista Cubesat-satelliitteja varten.[66]
NASA tukee yhdysvaltalaisia CubeSateja "Educational Launch of Nanosatellites" (ELaNa) projektinsa kautta, sen avulla yliopistot saavat ilmaisia laukaisuja NASAn tiedesatelliittilaukaisujen ohessa. Ensimmäinen tällainen oli GLORY-satelliitin laukaisu vuoden 2011 alussa.[67] Elokuussa 2011 NASA aloitti uuden Cubesat-laukaisualoitteen.[68] Kesällä 2012 NASA ilmoitti uudesta ilmaisten yhdysvaltalaisten Cubesat-laukaisujen sarjasta vuosina 2013–2016, aiemman aloiteensa rahoituksella NASA laukaiseen jopa 64 Cubesat-satelliittia lähivuosina.[69]
Kesällä 2013 NASA ilmoitti sen kehittämän Cubesat-sovittimen olevan valmis käyttöön.[70]
GENSO
ESA ja muutama muu iso avaruusjärjestö ovat luoneet avaruusalan International Space Education Board-koulutusfoorumin, jonka alla toimii GENSO-projekti (Global Educational Network for Satellite Operations), joka pyrkii edesauttamaan piensatelliittien kehittämistä opiskelijavoimin. GENSOa johtaa AMSAT ja ESAn Education office. Se mm. antaa mahdollisuuden käyttää toisen piensatelliittiprojektin maa-asemaa, jos oma maa-asema on rikki. GENSOn toiminta keskittyy maa-asemiin ja tietoliikenteeseen.[71]
Uusia kuutioita
Esim. PQ-Gemini-satelliitit ovat kuution muotoisia, mutta niiden särmä on vain 5 cm ja ne painavat 120 grammaa.[72]
Myös 6U-kokoisia (10 cm x 20 cm x 30 cm) Cubesat-satelliitteja on tekeillä, mm. Australiassa [73]
Bostonin yliopisto on kehittämässä omaa suurempaa satelliittia, jonka alijärjestelmät olisivat (epäitsenäisiä) Cubesateja, projektin nimi on Boston University Student Satellite for Application and Training (BUSAT). Se on osa yhdysvaltalaista Reinventing Space-aloitetta, jossa pyritään saamaan aikaan enemmän satelliittilentoja vähemmällä rahoituksella.[74]
CubeSatit ja Suomi
Aalto-1, aikanaan Suomen 1. satelliitti. Sen kehitystyö alkoi keväällä 2010. Sen hyötykuormaksi on kaavailtu optiikaa, säteilymittausta ja sähköpurje-demoa. Satelliitti laukaistaneen vuonna 2017. Myös Aalto-2-hanke on käynnissä, jolla tähdätään osallistumiseen belgialaisvetoiseen QB50-konstellaatioon, jossa on kymmeniä Cubesat-satelliitteja.
7.5.2013 ESTCube-1 lensi avaruuteen Vega-raketilla ja siitä tuli Viron 1. satelliitti. Ilmatieteen laitoksen sähköpurje on merkittävä osa tämän satelliitin hyötykuormaa.
Lähteet
↑Scholz, Artur: Design and Development of a CDHS for a Pico SatelliteDiplomarbeit Matrikel Nr. 185871 (Diplomityö). 24.9.2004. Fachhochschule Aachen - University of Applied Sciences (Aachenin ammattikorkeakoulu). Viitattu 7.2.2011. (englanniksi)
↑CUTE-1.7 + APD II ProjectSmall Satellite Program (SSP). LABORATORY FOR SPACE SYSTEMS (LSS), TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY. Viitattu 22.7.2010. (englanniksi)
↑The Delfi-C3 Project Delft University of Technology in the Netherlands. Viitattu 22.7.2010. (englanniksi)
↑Program ObjectivesNanosatellite Launch Service. University of Toronto Institute for Aerospace Studies - Space Flight Laboratory (UTIAS-SFL). Viitattu 15.7.2011. (englanniksi)