CubeSat

náhľad|Špecifikácia rozmerov 1U cubesatov (rev.12)
náhľad|Výkres definovania spoločných rozmerov a prístupov cubesatov U1 - rev.12 Cal Poly

CubeSat je typ miniaturizovaného satelitu so štandardizovanou konštrukciou, tvorenou jedným alebo viacerými kubickými modulmi s hranou 10 cm. Základný modul (1U) má rozmery 100 × 100 × 113,5 mm a hmotnosť maximálne 2 kg, pričom moduly je možné kombinovať až do veľkosti 12U (2 × 2 × 3 moduly, rozmery 200 × 200 × 340,5 mm, hmotnosť do 24 kg). Pre svoju elektroniku a štruktúru často používajú bežné priemyselné komponenty. Na obežnú dráhu sú umiestňované vypustením z Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) alebo ako sekundárne užitočné zaťaženie nosných rakiet. K januáru 2021 bolo vypustených už viac ako 1 350 cubesatov.

V roku 1999 Kalifornská polytechnická štátna univerzita (Cal Poly) a Stanfordova univerzita definovali špecifikácie cubesatov na podporu a rozvoj zručností potrebných pre návrh, výrobu a testovanie malých satelitov určených pre nízku obežnú dráhu Zeme (LEO), ktoré majú množstvo vedeckých výskumných funkcií a overujú nové vesmírne technológie.

Okrem cubesatov určených pre umiestnenie na rôzne obežné dráhy okolo Zeme, existujú aj cubesat misie k Mesiacu (Lunar IceCube, CAPSTONE, Lunar Flashlight), planetárne cubesaty (MarCO) aj cubesaty k ďalším telesám slnečnej sústavy, nesené a vypúšťané väčšinou materskou sondou (DART, Hera).

 Dizajn 
Špecifikácia cubesatov má na najvyššej úrovni viacero cieľov. Hlavným dôvodom miniaturizácie satelitov je zníženie nákladov na ich vypustenie. Sú vhodné na vynášanie využitím nevyužitej kapacity väčších nosných rakiet. Pravidlá dizajnu cubesatov minimalizujú riziko pre zvyšok nosnej rakety a pre hlavný náklad. Zjednotenie užitočných zaťažení s vypúšťacími zariadeniami umožňuje rýchlu výmenu užitočných zaťažení a rýchle využitie možností vypúšťania.

Štandardné kocky cubesatov pozostávajú z jednotiek 10 × 10 × 11,35 cm, ktoré sú skonštruované tak, aby poskytovali priestor 10 × 10 × 10 cm alebo 1 liter užitočného objemu s hmotnosťou najviac 1,33 kg na jednotku. Najmenšia štandardná veľkosť je 1U, zatiaľ čo 3U sa skladá z troch pozdĺžne naskladaných jednotiek, ktoré sú spojené v rade.
Prístupové porty, ktoré majú byť prístupné aj po vložení do vypúšťacieho kontajnera majú byť orientované na stranách +X a -X, viď výkres Cal Poly.

Materiály použité v konštrukcii cubesatu musia mať rovnaký koeficient tepelnej rozťažnosti ako P-POD, aby sa zabránilo zaseknutiu pri vypúšťaní. Povoleným materiálom sú podľa špecifikácii štyri konkrétne zliatiny hliníka: 7075, 6061, 5005 a 5052. Hliník použitý na konštrukciu, najmenej v časti ktorá prichádza do styku s konštrukciou P-POD, musí byť eloxovaný, aby sa zabránilo zvareniu za studena. Výber je navyše z osvedčených materiálov, pretože nie všetky materiály môžu byť použité vo vákuu.

 Zdroj energie 

Ako zdroj energie sa spravidla používajú solárne panely. Ak nie je možné polohovanie satelitu, býva jeho povrch rovnomerne pokrytý panelmi. V prípade ak je satelit polohovateľný (gyroskopmi, interakciou so zemským magnetickým poľom, motoricky a pod.), môžu sa využiť rozkladacie fotovoltické panely, orientované na Slnko. Sú dosahované hodnoty el. výkonu až 140 W/kg panelov, pre objem 0,07 W/cm³ zložených panelov. Vďaka rozkladacím panelom získava napr. 12U cubesat CAPSTONE až 120 W el. výkonu.

 Zariadenie na vypúšťanie cubesatov 
náhľad|upright|Variant vypúšťacieho kontajnera P-POD
Pretože takmer všetky cubesaty majú veľkosť 10 × 10 cm (bez ohľadu na dĺžku), je možné každý vypustiť pomocou univerzálneho vypúšťacieho kontajnera, napríklad Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD), vyvinutého a vyrobeného v Cal Poly.Výzva na predloženie návrhov cubesatov na rakete VEGA. 

 Právny rámec 
Na vypustenie družice a komunikácie sa vzťahuje kozmické právo. Pre objekty registrované na Slovensku platí niekoľko zákonov, kde medzi najdôležitejšie patrí:

 pre oblasť rádiového spojenia zákon 308/2000 Z.z.	
 pre registráciu vypusteného kozmického telesa vyhláška ministra zahraničných vecí č. 130/1978 Z.z. o Dohovore o registrácii objektov vypustených do kozmického priestoru.
 ohľadom rizika možnej spôsobenej škody je zodpovedný štát, v zmysle medzinárodného dohovoru, viď 40/1968Z.z. Niektoré štáty vyžadujú povinnosť poistenia. Vyhláška 58/1977 Z.z. obsahuje dohovor o medzinárodnej zodpovednosti za škody spôsobené kozmickými objektmi. Z pohľadu slovenskej legislatívy je potrebné zvážiť aj všeobecnú zodpovednosť za škodu, podľa § 420a občiasnkeho zákonníka.

 Na Slovensku  

 Vypustené slovenské cubesaty 
 Názov  Veľkosť  COSPAR ID (NORAD ID)  Register sk  Volací znak  Operátor  Funkcie  Status  Štart  Nosič  Poznámky, zdroje skCUBE  1U  2017-036AA (42789)  2016 – 001SK  OM9SAT  SOSA  technologický demonštrátor  čiastkovo úspešná  23. 6. 2017  PSLV-XL (India)  Porucha 8. 7. 2017 pred spustením posledných troch experimentov. Zánik 12. 11. 2023. GRBAlpha  1U  2021-022AD (47959)   OM9GRB  LF TUKE  GRB detektor  úspešná  22. 3. 2021  Sojuz-2.1a  Zánik 9. 6. 2025. Veronika  1U  2023-174F (58261)   OM9VER  LF TUKE  súkromný projekt  rádiový kontakt potvrdený  11. 11. 2023  Falcon 9 v1.2  Zánik 14. 8. 2025. GRBBeta  2U  2024-128C (60237)   HA2GRB  LF TUKE  GRB detektor, UV kamera  rádiový kontakt potvrdený  9. 7. 2024  Ariane 6 (A62)  

 Referencie 

 Iné projekty 

 Externé odkazy 
 CubeSat – oficiálna stránka štandardu na webe CubeSat Laboratory Kalifornskej polytechnickej štátnej univerzity
 CubeSat Design Specification, rev. 14.1 (2022)
 Jak se staví CubeSaty – videorozhovor Norberta Wenera a Sama Kováčika na YouTube kanáli Ústavu teoretickej fyziky a astrofyziky PřF MU pri príležitosti štartu cubesatu GRBAlpha (2021)



 Zdroj 


Kategória:Umelé družice Zeme