We zijn gewend aan de benadering van 'grote vaartuigen' om ons zonnestelsel te verkennen. Sondes zoals de Voyagers, de Mariners en de Pioneers hebben hun plaats in de geschiedenis van de ruimteverkenning geschreven. Missies als Cassini en Juno zetten dat werk voort. Maar technologische vooruitgang betekent dat Nanosats en Cubesats het volgende hoofdstuk kunnen schrijven in de verkenning van ons zonnestelsel.
Nanosats en Cubesats zijn anders dan de probes uit het verleden. Ze zijn veel kleiner en goedkoper en bieden enige flexibiliteit in onze benadering van het verkennen van het zonnestelsel. Een Nanosat wordt gedefinieerd als een satelliet met een massa tussen 1 en 10 kg. Een CubeSat bestaat uit meerdere kubussen van ongeveer 10 cm³ (10 cm x 10 cm x 11,35 cm). Samen beloven ze de belofte om ons begrip van het zonnestelsel snel en op een veel flexibelere manier uit te breiden.
NASA werkt al een paar jaar aan kleinere satellieten en het werk begint serieuze vruchten af te werpen. Een groep wetenschappers van JPL voorspelt dat er in 2020 10 CubeSats in de diepe ruimte ons zonnestelsel zullen verkennen, en tegen 2030 zullen er 100 zijn. NASA ontwikkelt, zoals gewoonlijk, NanoSat- en CubeSat-technologieën, maar dat geldt ook voor particuliere bedrijven zoals de Clyde Space in Schotland.
Clyde Space van Clyde Space op Vimeo.
NASA heeft 2 Interplanetaire NanoSpacecraft Pathfinder In Relevant Environment (INSPIRE) CubeSats gebouwd die in 2017 worden gelanceerd. Ze zullen demonstreren wat NASA de "revolutionaire capaciteit van CubeSats in de diepe ruimte" noemt. Ze zullen in een baan om de aarde worden geplaatst om te laten zien dat ze de ontberingen van de ruimte kunnen weerstaan en effectief kunnen werken, navigeren en communiceren.
In de voetsporen van INSPIRE treden de Mars Cube One (MarCO) CubeSats op. MarCO zal een van de meest aantrekkelijke aspecten van CubeSats en NanoSats demonstreren: hun vermogen om mee te liften met grotere missies en de mogelijkheden van die missies te vergroten.
In 2018 is NASA van plan een stationaire lander naar Mars te sturen, genaamd Interior Exploration met behulp van Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight). De MarCO CubeSats zullen mee rijden en zullen dienen als communicatierelais, hoewel ze niet nodig zijn voor missiesucces. Ze zullen de eerste CubeSats zijn die de ruimte in worden gestuurd.
Dus wat zijn enkele specifieke doelen voor deze nieuwe klasse van kleine sondes? De toepassingen voor NanoSats en CubeSats zijn er in overvloed.
NASA's Europa Clipper-missie, gepland voor de jaren 2020, zal waarschijnlijk CubeSats meenemen voor de rit terwijl het Europa onderzoekt naar omstandigheden die gunstig zijn voor het leven. NASA heeft 10 academische instituten gecontracteerd om CubeSats te bestuderen, waardoor de missie dichter bij Europa's bevroren oppervlak zou kunnen komen.
De AIM-asteroïdesonde van ESA wordt in 2020 gelanceerd om een binair asteroïdesysteem te bestuderen, het Didymos-systeem. AIM zal bestaan uit het belangrijkste ruimtevaartuig, een kleine lander en ten minste twee CubeSats. De CubeSats zullen deel uitmaken van een deep space-communicatienetwerk.
De uitdagende omgeving van Venus is ook een andere wereld waar CubeSats en NanoSats een prominente rol kunnen spelen. Veel missies maken gebruik van een zwaartekrachthulp van Venus terwijl ze op weg zijn naar hun hoofddoel. Het kleine formaat van NanoSats betekent dat een of meer van hen zouden kunnen worden vrijgegeven bij Venus. De dikke atmosfeer bij Venus geeft ons de kans om aerocapture te demonstreren en NanoSats in een baan rond onze naburige planeet te plaatsen. Deze NanoSats zouden de atmosfeer van Venus kunnen bestuderen en de resultaten terug naar de aarde kunnen sturen.
Maar de voorgestelde NanoSWARM is misschien wel de meest effectieve demonstratie van de kracht van NanoSats tot nu toe. Voor de NanoSWARM-missie zou een vloot van kleine satellieten naar de maan worden gestuurd met een specifieke reeks doelstellingen. In tegenstelling tot andere missies, waar NanoSats en CubeSats deel zouden uitmaken van een missie die gericht was op grotere ladingen, zouden NanoSWARM slechts kleine satellieten zijn.
NanoSWARM is een toekomstgerichte missie die tot nu toe slechts een concept is. Het zou een vloot van CubeSats zijn die in een baan om de maan draait en vragen beantwoordt over planetair magnetisme, oppervlaktewater op airless lichamen, verwering van de ruimte en de fysica van kleinschalige magnetosferen. NanoSWARM richt zich op elementen op de maan die 'wervelingen' worden genoemd. Dit zijn hoogalbedo-kenmerken die gecorreleerd zijn met sterke magnetische velden en laag water. NanoSWARM CubeSats zal de eerste metingen aan de oppervlakte van zonnewindflux en magnetische velden bij wervelingen doen.
NanoSWARM zou een missiearchitectuur hebben die 'moeder met veel kinderen' wordt genoemd. Het moederschip zou twee sets CubeSats uitbrengen. Eén set zou worden vrijgegeven met inslagtrajecten en zou gegevens verzamelen over magnetisme en protonfluxen tot aan de inslag. Een tweede set zou om de maan draaien om neutronenfluxen te meten. De resultaten van NanoSWARM zouden ons veel vertellen over de geofysica, vluchtige distributie en plasmafysica van andere lichamen, waaronder terrestrische planeten en asteroïden.
Ruimteliefhebbers weten dat de Voyager-sondes minder rekenkracht hadden dan onze mobiele telefoons. Het is algemeen bekend dat onze elektronica steeds kleiner wordt. We worden ook beter in alle andere technologieën die nodig zijn voor CubeSats en NanoSats, zoals batterijen, zonnepanelen en electrospray-stuwraketten. Verwacht dat, terwijl deze trend zich voortzet, nanosatellieten en cubesats een grotere en prominentere rol gaan spelen in de ruimteverkenning.
En maak je klaar voor de NanoSTORM.
