كيوب سات

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 15 صور
الموسوعة الحرة
Ncube-2 ، قمر صناعي نرويجي مكعب (مكعب بحجم 10 سم (3.9 بوصة))

CubeSat هو فئة من الأقمار الصناعية الصغيرة ذات عامل شكل 10 سم (3.9 بوصة) مكعب. [1] لا تزيد كتلة CubeSats عن 2 كجم (4.4 رطل) لكل وحدة، [2] وغالبًا ما تستخدم مكونات تجارية جاهزة (COTS) للإلكترونيات والبنية . يتم نشر CubeSats في المدار من محطة الفضاء الدولية ، أو إطلاقها كحمولات ثانوية على مركبة إطلاق . [3] اعتبارًا من ديسمبر 2023 ، تم إطلاق أكثر من 2300 CubeSats. [4]

في عام 1999، قام الأستاذ جوردي بويج سواري من جامعة ولاية كاليفورنيا بوليتكنيك (كال بولي) وبوب تويجز ، الأستاذ في مختبر تطوير أنظمة الفضاء بجامعة ستانفورد ، بتطوير مواصفات CubeSat لتعزيز وتطوير المهارات اللازمة لتصميم وتصنيع واختبار الأقمار الصناعية الصغيرة المخصصة للمدار الأرضي المنخفض (LEO) لإجراء البحوث العلمية واستكشاف تقنيات الفضاء الجديدة. كانت الأوساط الأكاديمية مسؤولة عن غالبية عمليات إطلاق CubeSat حتى عام 2013، عندما كان أكثر من نصف عمليات الإطلاق لأغراض غير أكاديمية، وبحلول عام 2014 كانت معظم CubeSats التي تم نشرها حديثًا مخصصة لمشاريع تجارية أو هواة. [3]

أقمار CubeSats التي تم إطلاقها سنويًا اعتبارًا من ديسمبر 2023 [5]

تتضمن الوظائف عادةً تجارب يمكن تصغيرها أو تخدم أغراضًا مثل مراقبة الأرض أو الراديو للهواة . تُستخدم CubeSats لإظهار تقنيات المركبات الفضائية المخصصة للأقمار الصناعية الصغيرة أو التي تقدم جدوى مشكوك فيها ومن غير المرجح أن تبرر تكلفة قمر صناعي أكبر. قد تجد التجارب العلمية ذات النظرية الأساسية غير المثبتة نفسها أيضًا على متن CubeSats لأن تكلفتها المنخفضة يمكن أن تبرر مخاطر أعلى. تم إطلاق حمولات بحث بيولوجي في العديد من المهام، مع التخطيط لمزيد من المهام. [6] تخطط العديد من البعثات إلى القمر وما بعده لاستخدام CubeSats. [7] تم إطلاق أول CubeSats في الفضاء السحيق في مهمة MarCO ، حيث تم إطلاق اثنين من CubeSats نحو المريخ في مايو 2018 جنبًا إلى جنب مع مهمة InSight الناجحة . [8]

أصبحت بعض الأقمار الصناعية المكعبة أول أقمار صناعية في العالم ، حيث أطلقتها إما جامعات أو شركات مملوكة للدولة أو شركات خاصة. تسرد قاعدة بيانات الأقمار الصناعية النانوية والأقمار الصناعية المكعبة القابلة للبحث أكثر من 4000 قمر صناعي مكعب تم إطلاقها أو من المخطط إطلاقها منذ عام 1998. [4]

تاريخ

هيكل 1U CubeSat

اقترح الأستاذان جوردي بويج سواري من جامعة ولاية كاليفورنيا بوليتكنيك وبوب تويجز من جامعة ستانفورد تصميم مرجعي لمركبة CubeSat في عام 1999 [9] [10] : 159  بهدف تمكين طلاب الدراسات العليا من تصميم وبناء واختبار وتشغيل مركبة فضائية في الفضاء بقدرات مماثلة لتلك الخاصة بالمركبة الفضائية الأولى، سبوتنيك . لم يكن الهدف من CubeSat، كما اقترح في البداية، أن يصبح معيارًا؛ بل أصبح معيارًا بمرور الوقت من خلال عملية ظهور . تم إطلاق أول CubeSats في يونيو 2003 على صاروخ Eurockot الروسي ، ودخل حوالي 75 CubeSats المدار بحلول عام 2012. [11]

أصبحت الحاجة إلى مثل هذا القمر الصناعي الصغير واضحة في عام 1998 نتيجة للعمل الذي تم في مختبر تطوير نظام الفضاء بجامعة ستانفورد. في SSDL، كان الطلاب يعملون على القمر الصناعي الصغير OPAL (مُطلق آلي للأقمار الصناعية الصغيرة) منذ عام 1995. أسفرت مهمة OPAL لنشر " الأقمار الصناعية الصغيرة " عن تطوير نظام إطلاق "معقد بشكل لا يطاق" ولا يمكن تشغيله إلا "معظم الوقت". مع تزايد تأخيرات المشروع، سعى تويجز للحصول على تمويل من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة مما أدى إلى إعادة تصميم آلية الإطلاق إلى مفهوم لوحة الدفع البسيطة مع تثبيت الأقمار الصناعية في مكانها بواسطة باب محمل بنابض. [10] : 151–157 

رغبةً منه في تقصير دورة التطوير التي شهدها برنامج OPAL واستلهامًا من الأقمار الصناعية الصغيرة التي يحملها برنامج OPAL، شرع تويجز في البحث عن "إلى أي مدى يمكنك تقليل الحجم مع الاحتفاظ بقمر صناعي عملي". كانت الأقمار الصناعية الصغيرة على برنامج OPAL بحجم 10.1 سم × 7.6 سم × 2.5 سم (4 بوصات × 3 بوصات × 1 بوصة)، وهو حجم لم يكن مناسبًا لتغطية جميع جوانب المركبة الفضائية بالخلايا الشمسية. مستوحىً من صندوق بلاستيكي مكعب بحجم 4 بوصات (10 سم) يستخدم لعرض دمى بيني بيبيز في المتاجر، [6] استقر تويجز أولاً على المكعب الأكبر حجمًا بقطر عشرة سنتيمترات كمبدأ توجيهي لمفهوم CubeSat الجديد. تم تطوير نموذج لقاذفة للقمر الصناعي الجديد باستخدام نفس مفهوم لوحة الدفع الذي تم استخدامه في قاذفة OPAL المعدلة. قدم تويجز الفكرة إلى بويج سواري في صيف عام 1999 ثم في مؤتمر برنامج العلوم والتكنولوجيا وتطبيقات الفضاء الياباني الأمريكي (JUSTSAP) في نوفمبر 1999. [10] : 157–159 

تم صياغة مصطلح "CubeSat" للإشارة إلى الأقمار الصناعية النانوية التي تلتزم بالمعايير الموضحة في مواصفات تصميم CubeSat. نشرت Cal Poly المعيار في جهد قاده أستاذ هندسة الطيران والفضاء جوردي بويج سواري. [12] ساهم بوب تويجز ، من قسم علوم الطيران والفضاء بجامعة ستانفورد، وهو حاليًا عضو في هيئة تدريس علوم الفضاء بجامعة مورهد ستيت في كنتاكي، في مجتمع CubeSat. [13] ركزت جهوده على CubeSats من المؤسسات التعليمية. [14] لا تنطبق المواصفات على الأقمار الصناعية النانوية الأخرى الشبيهة بالمكعب مثل القمر الصناعي النانوي "MEPSI" التابع لوكالة ناسا، والذي يكون أكبر قليلاً من CubeSat. كان GeneSat-1 أول تجربة طيران بيولوجية ذاتية الأتمتة بالكامل تابعة لوكالة ناسا على قمر صناعي بهذا الحجم. كما كان أول CubeSat تطلقه الولايات المتحدة. أصبح هذا العمل، الذي قاده جون هاينز في مركز أبحاث إيمز التابع لوكالة ناسا، بمثابة المحفز لبرنامج CubeSat التابع لوكالة ناسا بأكمله. [15]

في عام 2017، أدى جهد التقييس هذا إلى نشر ISO 17770:2017 من قبل المنظمة الدولية للمعايير . [16] يحدد هذا المعيار مواصفات CubeSats بما في ذلك متطلباتها الفيزيائية والميكانيكية والكهربائية والتشغيلية. [17] كما يوفر مواصفات للواجهة بين CubeSat ومركبة الإطلاق الخاصة به، والتي تسرد القدرات المطلوبة للبقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية أثناء وبعد الإطلاق وتصف واجهة النشر القياسية المستخدمة لإطلاق الأقمار الصناعية. يساهم تطوير المعايير المشتركة بين عدد كبير من المركبات الفضائية في تقليل كبير في وقت تطوير وتكلفة مهام CubeSat.

تصميم

إن مواصفات CubeSat تحقق عدة أهداف عالية المستوى. والسبب الرئيسي وراء تصغير الأقمار الصناعية هو تقليل تكلفة النشر: فهي غالبًا ما تكون مناسبة للإطلاق بأعداد مضاعفة، باستخدام القدرة الزائدة لمركبات الإطلاق الأكبر حجمًا. ويقلل تصميم CubeSat بشكل خاص من المخاطر التي قد تتعرض لها بقية مركبة الإطلاق والحمولات. كما أن تغليف واجهة الإطلاق والحمولة يقلل من مقدار العمل الذي كان مطلوبًا في السابق لربط قمر صناعي بمنصة الإطلاق. ويتيح التوحيد بين الحمولات ومنصة الإطلاق تبادل الحمولات بسرعة والاستفادة من فرص الإطلاق في غضون مهلة قصيرة.

تتكون مكعبات الأقمار الصناعية القياسية من وحدات 10 سم × 10 سم × 11.35 سم (3.94 بوصة × 3.94 بوصة × 4.47 بوصة) مصممة لتوفير 10 سم × 10 سم × 10 سم (3.9 بوصة × 3.9 بوصة × 3.9 بوصة) أو 1 لتر (0.22 جالون إمبراطوري؛ 0.26 جالون أمريكي) من الحجم المفيد، حيث لا يزيد وزن كل وحدة عن 2 كجم (4.4 رطل). [2] أصغر حجم قياسي هو 1U، ويتكون من وحدة واحدة، بينما كان عامل الشكل الأكثر شيوعًا هو 3U، والذي شكل أكثر من 40٪ من جميع الأقمار الصناعية النانوية التي تم إطلاقها حتى الآن. [18] [19] تتكون عوامل الشكل الأكبر، مثل 6U و12U، من 3Us مكدسة جنبًا إلى جنب. [2] في عام 2014، تم إطلاق قمرين صناعيين مكعبين من طراز Perseus-M بحجم 6U لمراقبة البحار، وكانا الأكبر حجمًا في ذلك الوقت. أطلقت مهمة Mars Cube One (MarCO) في عام 2018 قمرين صناعيين مكعبين من طراز 6U نحو المريخ. [20] [21]

توجد أيضًا عوامل شكل أصغر وغير قياسية؛ قامت شركة Aerospace Corporation ببناء وإطلاق قمرين صناعيين مكعبين أصغر حجمًا بحجم 0.5 وحدة لقياس الإشعاع والعرض التكنولوجي، [22] بينما قامت شركة Swarm Technologies ببناء ونشر مجموعة من أكثر من مائة قمر صناعي مكعب بحجم 0.25 وحدة لخدمات اتصالات إنترنت الأشياء . [23] [24]

عالم يحمل هيكل CubeSat

نظرًا لأن جميع CubeSats تقريبًا يبلغ حجمها 10 سم × 10 سم (3.9 بوصة × 3.9 بوصة) (بغض النظر عن الطول)، فيمكن إطلاقها جميعًا ونشرها باستخدام نظام نشر مشترك يسمى Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD)، والذي طورته وبنته Cal Poly. [25]

لا يتم تحديد أو طلب أي عوامل شكل إلكترونيات أو بروتوكولات اتصالات بواسطة مواصفات تصميم CubeSat، ولكن أجهزة COTS استخدمت باستمرار ميزات معينة يعاملها الكثيرون كمعايير في إلكترونيات CubeSat. تناسب معظم الأجهزة الإلكترونية COTS والمصممة خصيصًا شكل PC/104 ، والذي لم يتم تصميمه لأقمار CubeSats ولكنه يقدم ملف تعريف 90 مم × 96 مم (3.5 بوصة × 3.8 بوصة) يسمح بشغل معظم حجم المركبة الفضائية. من الناحية الفنية، فإن شكل PCI-104 هو البديل من PC/104 المستخدم [26] ولا يعكس توزيع الدبابيس الفعلي المستخدم توزيع الدبابيس المحدد في معيار PCI-104. تسمح الموصلات المتراكمة على اللوحات بالتجميع البسيط والواجهة الكهربائية ومعظم مصنعي أجهزة إلكترونيات CubeSat يلتزمون بنفس ترتيب الإشارة، ولكن بعض المنتجات لا تفعل ذلك، لذلك يجب توخي الحذر لضمان ترتيبات الإشارة والطاقة المتسقة لمنع التلف. [27]

يجب توخي الحذر في اختيار الإلكترونيات لضمان قدرة الأجهزة على تحمل الإشعاع الموجود. بالنسبة للمدارات الأرضية المنخفضة جدًا (LEO) التي قد يحدث فيها إعادة دخول الغلاف الجوي في غضون أيام أو أسابيع فقط، يمكن تجاهل الإشعاع إلى حد كبير ويمكن استخدام إلكترونيات قياسية من الدرجة الاستهلاكية. يمكن للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية البقاء على قيد الحياة من إشعاع LEO لذلك الوقت حيث أن فرصة حدوث اضطراب حدث واحد (SEU) منخفضة جدًا. المركبات الفضائية في مدار أرضي منخفض مستدام يستمر لأشهر أو سنوات معرضة للخطر ولا تطير إلا بالأجهزة المصممة والمختبرة في البيئات المشعة. يجب أن تستخدم البعثات خارج مدار الأرض المنخفض أو التي ستبقى في مدار أرضي منخفض لسنوات عديدة أجهزة مقواة بالإشعاع . [28] يتم إجراء اعتبارات أخرى للتشغيل في الفراغ العالي بسبب تأثيرات التسامي وإخراج الغازات والشعيرات المعدنية ، والتي قد تؤدي إلى فشل المهمة. [29]

بناء

يصنف عدد الوحدات المنضمة حجم CubeSats ووفقًا لمواصفات تصميم CubeSat، فهي قابلة للتطوير على طول محور واحد فقط لتناسب أشكال 0.5U أو 1U أو 1.5U أو 2U أو 3U. تم بناء جميع الأحجام القياسية لـ CubeSat وإطلاقها، وتمثل عوامل الشكل لجميع CubeSats التي تم إطلاقها تقريبًا اعتبارًا من عام 2015. [30] يجب أن تتميز المواد المستخدمة في الهيكل بنفس معامل التمدد الحراري مثل الموزع لمنع التشويش. على وجه التحديد، المواد المسموح بها هي أربع سبائك ألومنيوم: 7075 و 6061 و 5005 و 5052. يجب أن يكون الألومنيوم المستخدم في الهيكل الذي يتلامس مع P-POD مؤكسدًا لمنع اللحام البارد ، ويمكن استخدام مواد أخرى للهيكل إذا تم الحصول على إعفاء. [19] بخلاف اللحام البارد، يتم وضع مزيد من الاعتبار في اختيار المواد حيث لا يمكن استخدام جميع المواد في الفراغات . تتميز الهياكل غالبًا بمخمدات ناعمة في كل طرف، مصنوعة عادةً من المطاط، لتقليل تأثيرات الاصطدام بأقمار CubeSats الأخرى في P-POD.

يسمح بالنتوءات التي تتجاوز الأبعاد القصوى وفقًا للمواصفات القياسية، بحد أقصى 6.5 مم (0.26 بوصة) بعد كل جانب. لا يجوز لأي نتوءات أن تتداخل مع قضبان النشر وعادة ما تشغلها الهوائيات والألواح الشمسية. في المراجعة 13 من مواصفات تصميم CubeSat، تم تحديد حجم إضافي متاح للاستخدام في مشاريع 3U. يتم إتاحة الحجم الإضافي من خلال المساحة المهدرة عادةً في آلية زنبرك P-POD Mk III. يتم تصنيف CubeSats 3U التي تستخدم المساحة على أنها 3U+ ويمكنها وضع المكونات في حجم أسطواني متمركز في أحد طرفي CubeSat. يبلغ قطر المساحة الأسطوانية 6.4 سم (2.5 بوصة) بحد أقصى وارتفاع لا يزيد عن 3.6 سم (1.4 بوصة) مع عدم السماح بأي زيادة في الكتلة تتجاوز الحد الأقصى لـ 3U وهو 4 كجم (8.8 رطل). تعد أنظمة الدفع والهوائيات من أكثر المكونات شيوعًا والتي قد تتطلب حجمًا إضافيًا، على الرغم من أن الحمولة تمتد أحيانًا إلى هذا الحجم. يمكن التنازل عن الانحرافات عن متطلبات الأبعاد والكتلة بعد تقديم الطلب والتفاوض مع مزود خدمة الإطلاق . [19]

لا تعاني هياكل CubeSat من نفس المخاوف المتعلقة بالقوة مثل الأقمار الصناعية الأكبر حجمًا، حيث تتمتع بفائدة إضافية تتمثل في دعم الناشر لها هيكليًا أثناء الإطلاق. [31] ومع ذلك، ستخضع بعض CubeSats لتحليل الاهتزاز أو التحليل الهيكلي لضمان بقاء المكونات غير المدعومة بواسطة P-POD سليمة هيكليًا طوال فترة الإطلاق. [32] على الرغم من ندرة خضوعها للتحليل الذي تخضع له الأقمار الصناعية الأكبر حجمًا، إلا أن CubeSats نادرًا ما تفشل بسبب مشاكل ميكانيكية. [33]

الحوسبة

مثل الأقمار الصناعية الأكبر حجمًا، غالبًا ما تتميز CubeSats بأجهزة كمبيوتر متعددة تتعامل مع مهام مختلفة بالتوازي بما في ذلك التحكم في الموقف (الاتجاه)، وإدارة الطاقة، وتشغيل الحمولة، ومهام التحكم الأساسية. عادةً ما تتضمن أنظمة التحكم في الموقف COTS جهاز كمبيوتر خاص بها، كما تفعل أنظمة إدارة الطاقة. يجب أن تكون الحمولات قادرة على التفاعل مع الكمبيوتر الأساسي لتكون مفيدة، الأمر الذي يتطلب أحيانًا استخدام كمبيوتر صغير آخر. قد يكون هذا بسبب القيود المفروضة على قدرة الكمبيوتر الأساسي على التحكم في الحمولة باستخدام بروتوكولات اتصال محدودة، لمنع التحميل الزائد للكمبيوتر الأساسي بالتعامل مع البيانات الخام، أو لضمان استمرار تشغيل الحمولة دون انقطاع بسبب احتياجات الحوسبة الأخرى للمركبة الفضائية مثل الاتصالات. ومع ذلك، يمكن استخدام الكمبيوتر الأساسي للمهام المتعلقة بالحمولة، والتي قد تشمل معالجة الصور ، وتحليل البيانات ، وضغط البيانات . تشمل المهام التي يتعامل معها الكمبيوتر الأساسي عادةً تفويض المهام إلى أجهزة الكمبيوتر الأخرى، والتحكم في الموقف، والحسابات الخاصة بالمناورات المدارية ، والجدولة ، وتنشيط مكونات التحكم الحراري النشطة. أجهزة الكمبيوتر CubeSat حساسة للغاية للإشعاع وسيتخذ البناة خطوات خاصة لضمان التشغيل السليم في الإشعاع العالي للفضاء، مثل استخدام ذاكرة الوصول العشوائي ECC . قد تتضمن بعض الأقمار الصناعية التكرار من خلال تنفيذ أجهزة كمبيوتر أساسية متعددة؛ يمكن القيام بذلك في مهام قيمة لتقليل مخاطر فشل المهمة. تم استخدام الهواتف الذكية الاستهلاكية للحوسبة في بعض CubeSats، مثل PhoneSats التابعة لوكالة ناسا .

التحكم في الموقف

مفهوم كشاف الكويكبات القريبة من الأرض : شراع شمسي يمكن التحكم فيه CubeSat

تعتمد عملية التحكم في الموقف (الاتجاه) للأقمار الصناعية المكعبة على تقنية التصغير دون تدهور كبير في الأداء. يحدث الانقلاب عادةً بمجرد نشر القمر الصناعي المكعب، بسبب قوى النشر غير المتماثلة والاصطدام بالأقمار الصناعية المكعبة الأخرى. تعمل بعض الأقمار الصناعية المكعبة بشكل طبيعي أثناء الانقلاب، ولكن تلك التي تتطلب الإشارة في اتجاه معين أو لا يمكنها العمل بأمان أثناء الدوران، يجب تفكيكها. تشمل الأنظمة التي تقوم بتحديد الموقف والتحكم فيه عجلات رد الفعل ، والمحركات المغناطيسية ، والدوافع، ومتتبعات النجوم ، وأجهزة استشعار الشمس ، وأجهزة استشعار الأرض، وأجهزة استشعار المعدل الزاوي ، وأجهزة استقبال وهوائيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . عادةً ما تُرى مجموعات من هذه الأنظمة من أجل الاستفادة من مزايا كل طريقة والتخفيف من عيوبها. تُستخدم عجلات رد الفعل عادةً لقدرتها على نقل لحظات كبيرة نسبيًا لأي مدخل طاقة معين، ولكن فائدة عجلة رد الفعل محدودة بسبب التشبع، وهي النقطة التي لا يمكن عندها للعجلة أن تدور بشكل أسرع. تشمل أمثلة عجلات رد فعل CubeSat Maryland Aerospace MAI-101 [34] و Sinclair Interplanetary RW-0.03-4. [35] يمكن إزالة تشبع عجلات رد الفعل باستخدام الدافعات أو المحركات المغناطيسية. يمكن أن توفر المحركات عزم دوران كبير من خلال نقل زوجين إلى المركبة الفضائية ولكن عدم الكفاءة في أنظمة الدفع الصغيرة يتسبب في نفاد الوقود من المحركات بسرعة. توجد عادةً في جميع CubeSats محركات مغناطيسية تعمل على تشغيل الكهرباء عبر ملف للاستفادة من المجال المغناطيسي للأرض لإنتاج عزم دوران . تتميز وحدات التحكم في الموقف والألواح الشمسية عادةً بمحركات مغناطيسية مدمجة. بالنسبة لأقمار CubeSats التي تحتاج فقط إلى الانهيار، لا توجد طريقة لتحديد الموقف بخلاف مستشعر معدل الزاوية أو الجيروسكوب الإلكتروني ضرورية.

إن الإشارة في اتجاه محدد ضرورية لمراقبة الأرض، والمناورات المدارية، وتعظيم الطاقة الشمسية، وبعض الأدوات العلمية. ويمكن تحقيق دقة الإشارة الاتجاهية من خلال استشعار الأرض وأفقها، أو الشمس، أو نجوم معينة. إن مستشعر الشمس SS-411 من Sinclair Interplanetary [36] ومتتبع النجوم ST-16 [37] كلاهما لهما تطبيقات لأقمار CubeSats ولديهما تاريخ طيران. تستخدم حافلة Pumpkin's Colony I جناحًا ديناميكيًا هوائيًا لتثبيت الموقف السلبي. [38] يمكن تحديد موقع CubeSat من خلال استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الموجود على متن المركبة، وهو مكلف نسبيًا بالنسبة لأقمار CubeSat، أو عن طريق نقل بيانات تتبع الرادار إلى المركبة من أنظمة التتبع القائمة على الأرض.

الدفع

لقد حقق دفع CubeSat تقدمًا سريعًا في: الغاز البارد والدفع الكيميائي والدفع الكهربائي والأشرعة الشمسية . التحدي الأكبر مع دفع CubeSat هو منع المخاطر على مركبة الإطلاق وحمولتها الأساسية مع الاستمرار في توفير قدرة كبيرة. [39] المكونات والطرق المستخدمة بشكل شائع في الأقمار الصناعية الأكبر حجمًا غير مسموح بها أو محدودة، وتتطلب مواصفات تصميم CubeSat (CDS) إعفاءً من الضغط فوق 1.2 ضغط جوي (120 كيلو باسكال)، وأكثر من 100 واط في الساعة من الطاقة الكيميائية المخزنة، والمواد الخطرة. [19] تشكل هذه القيود تحديات كبيرة لأنظمة دفع CubeSat، حيث تستخدم أنظمة الدفع الفضائية النموذجية مجموعات من الضغوط العالية وكثافات الطاقة العالية والمواد الخطرة. وبصرف النظر عن القيود التي وضعها مقدمو خدمات الإطلاق ، فإن التحديات التقنية المختلفة تقلل من فائدة دفع CubeSat. لا يمكن استخدام الدفع المحوري في المحركات الصغيرة بسبب تعقيد آليات التوجيه المحوري، بل يجب بدلاً من ذلك تحقيق توجيه الدفع عن طريق الدفع بشكل غير متماثل في أنظمة الدفع متعددة الفوهات أو عن طريق تغيير مركز الكتلة بالنسبة لهندسة CubeSat باستخدام مكونات محركة. [40] قد لا تحتوي المحركات الصغيرة أيضًا على مساحة لطرق الخنق التي تسمح بدفع أصغر من الدفع الكامل، وهو أمر مهم للمناورات الدقيقة مثل الالتقاء . [ 41] تستفيد CubeSats التي تتطلب عمرًا أطول أيضًا من أنظمة الدفع؛ عند استخدامها للحفاظ على المدار ، يمكن لنظام الدفع إبطاء الاضمحلال المداري .

محركات الغاز البارد

يخزن محرك الغاز البارد عادةً الغاز الخامل ، مثل النيتروجين ، في خزان مضغوط ويطلق الغاز من خلال فوهة لإنتاج الدفع. تتم عملية التشغيل بواسطة صمام واحد فقط في معظم الأنظمة، مما يجعل الغاز البارد أبسط تقنية دفع مفيدة. [42] يمكن أن تكون أنظمة الدفع بالغاز البارد آمنة للغاية حيث لا يجب أن تكون الغازات المستخدمة متطايرة أو تآكلية ، على الرغم من أن بعض الأنظمة تختار استخدام غازات خطرة مثل ثاني أكسيد الكبريت . [43] هذه القدرة على استخدام الغازات الخاملة مفيدة للغاية لأقمار CubeSats لأنها عادةً ما تكون مقيدة من المواد الخطرة. لا يمكن تحقيق سوى أداء منخفض معها، [42] مما يمنع المناورات عالية النبض حتى في أقمار CubeSats منخفضة الكتلة. ونظرًا لهذا الأداء المنخفض، فإن استخدامها في أقمار CubeSats للدفع الرئيسي محدود ويختار المصممون أنظمة ذات كفاءة أعلى مع زيادات طفيفة فقط في التعقيد. غالبًا ما تُستخدم أنظمة الغاز البارد في التحكم في موقف CubeSat.

الدفع الكيميائي

تستخدم أنظمة الدفع الكيميائي تفاعلًا كيميائيًا لإنتاج غاز عالي الضغط وعالي الحرارة يتسارع من فوهة . يمكن أن يكون الدافع الكيميائي سائلاً أو صلبًا أو هجينًا من كليهما. يمكن أن يكون الدافع السائل عبارة عن وقود أحادي يمر عبر محفز، أو وقود ثنائي يحرق مؤكسدًا ووقودًا . تتمثل فوائد الوقود الأحادي في التعقيد المنخفض نسبيًا / الناتج العالي الدفع، ومتطلبات الطاقة المنخفضة، والموثوقية العالية. تميل محركات الوقود الأحادي إلى الحصول على دفع عالي مع الحفاظ على البساطة نسبيًا، مما يوفر أيضًا موثوقية عالية. هذه المحركات عملية لأقمار CubeSats نظرًا لمتطلبات الطاقة المنخفضة ولأن بساطتها تسمح لها بأن تكون صغيرة جدًا. تم تطوير محركات صغيرة تعمل بالهيدرازين ، [44] ولكنها قد تتطلب إعفاءً للطيران بسبب القيود المفروضة على المواد الكيميائية الخطرة المنصوص عليها في مواصفات تصميم CubeSat. [19] يتم تطوير دوافع كيميائية أكثر أمانًا لا تتطلب إعفاءات كيميائية خطرة، مثل AF-M315 ( نترات هيدروكسي أمونيوم ) والتي يتم تصميم محركات لها أو تم تصميمها بالفعل. [44] [45] "محرك التحليل الكهربائي للماء" هو من الناحية الفنية نظام دفع كيميائي، حيث يحرق الهيدروجين والأكسجين اللذين يولدهما عن طريق التحليل الكهربائي للماء في المدار . [46]

الدفع الكهربائي

سيتم استخدام محرك الدفع الأيوني الشبكي Busek BIT-3 لدفع Lunar IceCube 6U CubeSat.

يستخدم الدفع الكهربائي لأقمار CubeSat عادةً الطاقة الكهربائية لتسريع الوقود إلى سرعة عالية، مما ينتج عنه نبضة نوعية عالية . يمكن جعل العديد من هذه التقنيات صغيرة بما يكفي لاستخدامها في الأقمار الصناعية النانوية، وهناك العديد من الطرق قيد التطوير. تشمل أنواع الدفع الكهربائي المصممة حاليًا للاستخدام في CubeSats محركات الدفع ذات تأثير هول ، [47] محركات الدفع الأيونية ، [48] محركات الدفع البلازمية النبضية ، [49] محركات الدفع بالرش الكهربائي ، [50] والمقاومات النفاثة . [51] تخطط العديد من بعثات CubeSat البارزة لاستخدام الدفع الكهربائي، مثل Lunar IceCube التابع لوكالة ناسا . [52] يمكن أن تسمح الكفاءة العالية المرتبطة بالدفع الكهربائي لأقمار CubeSats بدفع نفسها إلى المريخ. [53] تعاني أنظمة الدفع الكهربائي من عيب في استخدامها للطاقة، مما يتطلب من CubeSat أن يكون لديه خلايا شمسية أكبر، وتوزيع طاقة أكثر تعقيدًا، وغالبًا بطاريات أكبر. علاوة على ذلك، قد تتطلب العديد من طرق الدفع الكهربائية خزانات مضغوطة لتخزين الوقود، وهو أمر مقيد بمواصفات تصميم CubeSat.

استخدم ESTCube -1 شراعًا كهربائيًا يعمل بالطاقة الشمسية والرياح ، والذي يعتمد على مجال كهرومغناطيسي ليعمل كشراع بدلاً من مادة صلبة. استخدمت هذه التقنية مجالًا كهربائيًا لصرف البروتونات عن الرياح الشمسية لإنتاج الدفع. وهو يشبه الحبل الكهروديناميكي حيث تحتاج المركبة فقط إلى توفير الكهرباء للعمل.

شراع شمسي

الأشرعة الشمسية  (وتسمى أيضًا أشرعة الضوء أو أشرعة الفوتون) هي شكل من أشكال دفع المركبات الفضائية باستخدام  ضغط الإشعاع  (ويسمى أيضًا الضغط الشمسي) من النجوم لدفع المرايا الكبيرة فائقة الرقة إلى سرعات عالية، دون الحاجة إلى وقود. تتناسب القوة من الشراع الشمسي مع مساحة الشراع، وهذا يجعل الأشرعة مناسبة للاستخدام في CubeSats حيث تؤدي كتلتها الصغيرة إلى تسارع أكبر لمساحة شراع شمسي معين. ومع ذلك، لا تزال الأشرعة الشمسية بحاجة إلى أن تكون كبيرة جدًا مقارنة بالقمر الصناعي، مما يعني أنه يجب نشر أشرعة شمسية مفيدة، مما يضيف تعقيدًا ميكانيكيًا ومصدرًا محتملًا للفشل. طريقة الدفع هذه هي الطريقة الوحيدة التي لا تعاني من القيود التي حددتها مواصفات تصميم CubeSat، حيث لا تتطلب ضغوطًا عالية أو مواد خطرة أو طاقة كيميائية كبيرة. استخدم عدد قليل من CubeSats الشراع الشمسي كدفع رئيسي واستقرار في الفضاء السحيق، بما في ذلك 3U NanoSail-D2 الذي تم إطلاقه في عام 2010، و LightSail-1 في مايو 2015.

تم نشر LightSail-2 بنجاح على صاروخ Falcon Heavy في عام 2019، [54] [55] بينما تم تعيين CubeSat الذي كان من المقرر إطلاقه في أول رحلة لنظام الإطلاق الفضائي ( Artemis 1 ) في نوفمبر 2022 لاستخدام الشراع الشمسي: Near-Earth Asteroid Scout (NEA Scout). [56] تم إعلان CubeSat مفقودًا عندما لم يتم إنشاء الاتصالات في غضون يومين. [57]

قوة

تعمل الألواح الشمسية Winglet على زيادة مساحة السطح لتوليد الطاقة.

تستخدم CubeSats الخلايا الشمسية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء يتم تخزينها بعد ذلك في بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن والتي توفر الطاقة أثناء الكسوف وكذلك أثناء أوقات الذروة. [58] تتمتع هذه الأقمار الصناعية بمساحة سطح محدودة على جدرانها الخارجية لتجميع الخلايا الشمسية، ويجب مشاركتها بشكل فعال مع أجزاء أخرى، مثل الهوائيات وأجهزة الاستشعار البصرية وعدسة الكاميرا وأنظمة الدفع ومنافذ الوصول. تتميز بطاريات ليثيوم أيون بنسب طاقة إلى كتلة عالية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في المركبات الفضائية المقيدة بالكتلة. تتم معالجة شحن البطارية وتفريغها عادةً بواسطة نظام طاقة كهربائية مخصص (EPS). تتميز البطاريات أحيانًا بسخانات [59] لمنع البطارية من الوصول إلى درجات حرارة منخفضة بشكل خطير مما قد يتسبب في فشل البطارية والمهمة. [60]

يعتمد معدل تدهور البطاريات على عدد الدورات التي يتم شحنها وتفريغها خلالها، فضلاً عن عمق كل تفريغ: فكلما زاد متوسط ​​عمق التفريغ، كلما تدهورت البطارية بشكل أسرع. وبالنسبة لمهام المدار الأرضي المنخفض، يمكن توقع أن يكون عدد دورات التفريغ في حدود عدة مئات.

بسبب قيود الحجم والوزن، فإن الأقمار الصناعية المكعبة الشائعة التي تحلق في مدار أرضي منخفض مع ألواح شمسية مثبتة على الجسم تولد أقل من 10 وات. [61] يمكن للمهام ذات متطلبات الطاقة الأعلى الاستفادة من التحكم في الموقف لضمان بقاء الألواح الشمسية في أكثر اتجاهاتها فعالية تجاه الشمس، ويمكن تلبية احتياجات الطاقة الإضافية من خلال إضافة وتوجيه المصفوفات الشمسية القابلة للنشر، والتي يمكن نشرها إلى منطقة أكبر بكثير في المدار. تشمل الابتكارات الحديثة مصفوفات شمسية إضافية محملة بنابض يتم نشرها بمجرد إطلاق القمر الصناعي، بالإضافة إلى المصفوفات التي تتميز بآليات السكين الحرارية التي من شأنها نشر الألواح عند إصدار الأوامر لها. قد لا يتم تشغيل CubeSats بين الإطلاق والنشر، ويجب أن تتميز بدبوس الإزالة قبل الطيران والذي يقطع كل الطاقة لمنع التشغيل أثناء التحميل في P-POD. بالإضافة إلى ذلك، يتم تشغيل مفتاح النشر أثناء تحميل المركبة في P-POD، مما يقطع الطاقة عن المركبة الفضائية ويتم إلغاء تنشيطه بعد الخروج من P-POD. [19]

الاتصالات السلكية واللاسلكية

هوائي عاكس شبكي عالي الكسب قابل للنشر يعمل في نطاق Ka (27–40 جيجاهرتز) للرادار في CubeSat ( RaInCube )

لقد مكنت التكلفة المنخفضة لأقمار CubeSats من الوصول غير المسبوق إلى الفضاء للمؤسسات والمنظمات الأصغر حجمًا، ولكن بالنسبة لمعظم أشكال CubeSats، فإن النطاق والطاقة المتاحة يقتصران على حوالي 2 وات لهوائيات الاتصالات الخاصة بها. [62]

بسبب الانقلاب ونطاق الطاقة المنخفض، تشكل الاتصالات اللاسلكية تحديًا. تستخدم العديد من CubeSats هوائي أحادي القطب أو ثنائي القطب متعدد الاتجاهات مبني بشريط قياس تجاري. للاحتياجات الأكثر تطلبًا، تقدم بعض الشركات هوائيات عالية الكسب لـ CubeSats، لكن أنظمة النشر والتوجيه الخاصة بها أكثر تعقيدًا بشكل كبير. [62] على سبيل المثال، يقوم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومختبر الدفع النفاث بتطوير هوائي طبق قابل للنفخ يعتمد على جلد مايلار منفوخ بمسحوق التسامي ، مدعيًا زيادة في المدى بمقدار 7 مرات - قادر على الوصول إلى القمر - لكن الأسئلة لا تزال قائمة بشأن القدرة على البقاء بعد اصطدام النيازك الدقيقة. [63] نجح مختبر الدفع النفاث في تطوير هوائيات عالية الكسب بنطاق X ونطاق Ka لـ MarCO [64] [65] والرادار في مهام CubeSat ( RaInCube ). [65] [66] [67]

الهوائيات

تقليديًا، تستخدم أقمار Cubesats ذات المدار الأرضي المنخفض هوائيات لأغراض الاتصال في نطاق UHF وS. وللمغامرة أبعد في النظام الشمسي، هناك حاجة إلى هوائيات أكبر متوافقة مع شبكة الفضاء العميق (نطاق X ونطاق Ka). طور مهندسو مختبر الدفع النفاث العديد من الهوائيات عالية الكسب القابلة للنشر والمتوافقة مع أقمار CubeSats من فئة 6U [68] لـ MarCO [64] [69] و Near-Earth Asteroid Scout . [70] طور مهندسو مختبر الدفع النفاث أيضًا هوائي عاكس شبكي مقاس 0.5 متر (1 قدم 8 بوصات) يعمل في نطاق Ka ومتوافق مع DSN [64] [69] [71] والذي ينطوي في حجم تخزين 1.5U. بالنسبة لـ MarCO، صمم مهندسو هوائي مختبر الدفع النفاث مصفوفة عاكسة مطوية (FPR) [72] لتناسب ناقل CubeSat 6U وتدعم اتصالات النطاق X من المريخ إلى الأرض بسرعة 8 كيلوبت في الثانية عند 1AU.

الإدارة الحرارية

تتمتع مكونات CubeSat المختلفة بدرجات حرارة مقبولة مختلفة، والتي قد تصبح غير صالحة للعمل مؤقتًا أو بشكل دائم إذا تجاوزتها. يتم تسخين الأقمار الصناعية في المدار بواسطة الحرارة الإشعاعية المنبعثة من الشمس مباشرة والمنعكسة عن الأرض، بالإضافة إلى الحرارة الناتجة عن مكونات المركبة. يجب أيضًا تبريد CubeSat عن طريق إشعاع الحرارة إما إلى الفضاء أو إلى سطح الأرض الأكثر برودة، إذا كان أكثر برودة من المركبة الفضائية. كل مصادر الحرارة الإشعاعية هذه ثابتة إلى حد ما ويمكن التنبؤ بها للغاية، طالما أن مدار CubeSat ووقت الكسوف معروفان.

تشمل المكونات المستخدمة لضمان تلبية متطلبات درجة الحرارة في CubeSats عزلًا متعدد الطبقات وسخانات للبطارية. تشمل تقنيات التحكم الحراري الأخرى للمركبة الفضائية في الأقمار الصناعية الصغيرة وضع مكونات محددة بناءً على الناتج الحراري المتوقع لتلك المكونات، ونادرًا ما يتم نشر أجهزة حرارية مثل الشرائح . يعد تحليل ومحاكاة النموذج الحراري للمركبة الفضائية عاملاً حاسمًا مهمًا في تطبيق مكونات وتقنيات الإدارة الحرارية. يمكن اختبار CubeSats ذات المخاوف الحرارية الخاصة، والتي غالبًا ما ترتبط بآليات نشر وحمولات معينة، في غرفة فراغ حرارية قبل الإطلاق. يوفر هذا الاختبار درجة أكبر من التأكيد مما يمكن أن تتلقاه الأقمار الصناعية كاملة الحجم، نظرًا لأن CubeSats صغيرة بما يكفي لتناسب داخل غرفة فراغ حرارية بالكامل. يتم وضع أجهزة استشعار درجة الحرارة عادةً على مكونات CubeSats المختلفة بحيث يمكن اتخاذ إجراء لتجنب نطاقات درجات الحرارة الخطيرة، مثل إعادة توجيه المركبة لتجنب أو إدخال الإشعاع الحراري المباشر إلى جزء معين، وبالتالي السماح له بالتبريد أو التسخين.

التكاليف

يشكل CubeSat وسيلة مستقلة فعالة من حيث التكلفة لوضع الحمولة في المدار. [12] بعد التأخيرات من منصات الإطلاق منخفضة التكلفة مثل Interorbital Systems ، [73] كانت أسعار الإطلاق حوالي 100000 دولار لكل وحدة، [74] [75] لكن المشغلين الجدد يعرضون أسعارًا أقل. [76] كان السعر النموذجي لإطلاق cubesat 1U مع عقد خدمة كامل (بما في ذلك التكامل الشامل والترخيص والنقل وما إلى ذلك) حوالي 60000 دولار في عام 2021.

تحتوي بعض CubeSats على مكونات أو أدوات معقدة، مثل LightSail-1 ، مما يرفع تكلفة بنائها إلى ملايين الدولارات، [77] ولكن قد يكلف بناء CubeSats 1U الأساسي حوالي 50000 دولار. [78] وهذا يجعل CubeSats خيارًا قابلاً للتطبيق لبعض المدارس والجامعات والشركات الصغيرة.

البعثات السابقة

إطلاق أقمار NanoRacks CubeSats من منصة نشر NanoRacks CubeSat على متن محطة الفضاء الدولية في 25 فبراير 2014

تسرد قاعدة بيانات Nanosatellite & Cubesat أكثر من 2000 CubeSats التي تم إطلاقها منذ عام 1998. [4] كان أحد أقدم عمليات إطلاق CubeSat في 30 يونيو 2003 من بليسيتسك، روسيا، مع مهمة المدارات المتعددة لشركة Eurockot Launch Services . تم حقن CubeSats في مدار متزامن مع الشمس وشملت AAU CubeSat الدنماركي وDTUSat، والياباني XI-IV وCUTE-1، والكندي Can X-1، والأمريكي Quakesat . [79]

في 13 فبراير 2012، تم وضع ثلاثة قاذفات P-POD تحتوي على سبعة أقمار صناعية مكعبة في المدار مع قمر صناعي Lares على متن صاروخ Vega الذي تم إطلاقه من غيانا الفرنسية. كانت الأقمار الصناعية المكعبة التي تم إطلاقها هي e-st@r Space (Politecnico di Torino، إيطاليا)، و Goliat (جامعة بوخارست، رومانيا)، و MaSat-1 (جامعة بودابست للتكنولوجيا والاقتصاد، المجر)، و PW-Sat (جامعة وارسو للتكنولوجيا، بولندا)، و Robusta (جامعة مونبلييه 2، فرنسا)، و UniCubeSat-GG (جامعة روما لا سابينزا، إيطاليا)، و XaTcobeo (جامعة فيجو و INTA، إسبانيا). تم إطلاق الأقمار الصناعية المكعبة في إطار فرصة "رحلة Vega Maiden" لوكالة الفضاء الأوروبية. [80]

في 13 سبتمبر 2012، تم إطلاق أحد عشر قمرًا صناعيًا مكعبًا من ثمانية مركبات P-POD، كجزء من الحمولة الثانوية "OutSat" على متن صاروخ Atlas V التابع لتحالف الإطلاق المتحد . [81] كان هذا أكبر عدد من الأقمار الصناعية المكعبة (وأكبر حجم من 24 وحدة) تدور في مدار واحد في عملية إطلاق حتى الآن، وهو ما أصبح ممكنًا بفضل نظام إطلاق الأقمار الصناعية المكعبة الجديد NPS (NPSCuL) الذي تم تطويره في مدرسة الدراسات العليا البحرية (NPS). كانت الأقمار الصناعية المكعبة هي: SMDC-ONE 2.2 (Baker)، وSMDC-ONE 2.1 (Able)، وAeroCube 4.0(x3)، وAeneas، و CSSWE ، وCP5، و CXBN ، وCINEMA، وRe (STARE). [82]

تم وضع خمسة أقمار صناعية صغيرة ( Raiko و Niwaka و We-Wish و TechEdSat و F-1 ) في مدار من محطة الفضاء الدولية في 4 أكتوبر 2012، كعرض تقني لنشر الأقمار الصناعية الصغيرة من محطة الفضاء الدولية. تم إطلاقها وتسليمها إلى محطة الفضاء الدولية كحمولة من Kounotori 3 ، وقام رائد فضاء من محطة الفضاء الدولية بإعداد آلية النشر المرفقة بالذراع الروبوتية لوحدة التجارب اليابانية . [83] [84] [85]

تم نشر أربعة أقمار صناعية مكعبة من جهاز محاكاة الكتلة Cygnus Mass Simulator ، والذي تم إطلاقه في 21 أبريل 2013 في أول رحلة لصاروخ Antares التابع لشركة Orbital Sciences . [86] ثلاثة منها عبارة عن أقمار صناعية هاتفية بحجم 1U تم بناؤها بواسطة مركز أبحاث Ames التابع لوكالة ناسا لإثبات استخدام الهواتف الذكية كإلكترونيات طيران في CubeSats. كان القمر الصناعي الرابع عبارة عن قمر صناعي بحجم 3U، يسمى Dove-1، تم بناؤه بواسطة Planet Labs .

في 26 أبريل 2013، تم إطلاق NEE-01 Pegaso وكان أول قمر صناعي مكعب قادر على إرسال فيديو مباشر من المدار، كما كان أول قمر صناعي مكعب 1U يحقق أكثر من 100 واط من الطاقة كسعة مثبتة. وفي وقت لاحق من نوفمبر من نفس العام، أرسل NEE-02 Krysaor أيضًا فيديو مباشر من المدار. تم بناء كلا القمرين الصناعيين المكعبين بواسطة وكالة الفضاء الإكوادورية .

تم إطلاق ما مجموعه ثلاثة وثلاثين قمرًا صناعيًا مكعبًا من محطة الفضاء الدولية في الحادي عشر من فبراير 2014. ومن بين هذه الأقمار الثلاثة والثلاثين، كان ثمانية وعشرون منها جزءًا من مجموعة Flock-1 من الأقمار الصناعية المكعبة المخصصة لتصوير الأرض. ومن بين الأقمار الخمسة الأخرى، اثنان من شركات أخرى مقرها الولايات المتحدة، واثنان من ليتوانيا، وواحد من بيرو. [87]

LightSail -1 هو نموذج أولي لقمر صناعي مكعب 3U يعمل بشراع شمسي . تم إطلاقه في 20 مايو 2015 من فلوريدا. أشرعته الأربعة مصنوعة من مادة مايلار رقيقة جدًا وتبلغ مساحتها الإجمالية 32 مترًا مربعًا (340 قدمًا مربعًا). سيسمح هذا الاختبار بإجراء فحص كامل لأنظمة القمر الصناعي قبل المهمة الرئيسية في عام 2016. [88]

في 5 أكتوبر 2015، تم إطلاق AAUSAT5 (جامعة آلبورج، الدنمارك)، من محطة الفضاء الدولية، في إطار برنامج "Fly Your Satellite!" التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. [89]

إن مطياف الأشعة السينية الشمسية المصغر CubeSat هو مركبة فضائية من 3 وحدات تم إطلاقها إلى محطة الفضاء الدولية في 6 ديسمبر 2015، حيث تم نشرها في 16 مايو 2016. وهي أول مهمة يتم إطلاقها في لجنة تكامل CubeSat التابعة لمديرية بعثات العلوم التابعة لوكالة ناسا ، [90] والتي تركز على القيام بالعلوم باستخدام CubeSats. اعتبارًا من 12 يوليو 2016، تم استيفاء معيار نجاح المهمة الأدنى (شهر واحد من الملاحظات العلمية)، لكن المركبة الفضائية تستمر في الأداء اسميًا وتستمر الملاحظات. [91]

تم إطلاق ثلاثة أقمار صناعية مكعبة في 25 أبريل 2016، مع Sentinel-1B على صاروخ Soyuz VS14 الذي تم إطلاقه من كورو، غيانا الفرنسية. الأقمار الصناعية هي: AAUSAT4 (جامعة آلبورج، الدنمارك)، وe-st@r-II (بوليتكنيك تورينو، إيطاليا) وOUFTI-1 (جامعة لييج، بلجيكا). تم إطلاق الأقمار الصناعية المكعبة في إطار برنامج "Fly Your Satellite!" التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. [92]

في 15 فبراير 2017، سجلت منظمة أبحاث الفضاء الهندية ( ISRO ) رقمًا قياسيًا بإطلاق 104 أقمار صناعية على صاروخ واحد. بلغ وزن إطلاق PSLV-C37 في حمولة واحدة، بما في ذلك سلسلة Cartosat-2 و103 أقمار صناعية مشتركة، أكثر من 650 كجم (1430 رطلاً). من بين الأقمار الصناعية البالغ عددها 104، كانت جميعها باستثناء ثلاثة أقمار صناعية مكعبة. ومن بين الأقمار الصناعية النانوية البالغ عددها 101، كان 96 من الولايات المتحدة وواحد من كل من إسرائيل وكازاخستان وهولندا وسويسرا والإمارات العربية المتحدة. [93] [94]

مهمة InSight 2018: MarCO CubeSats

رسم فني لـ MarCO A وB أثناء هبوط InSight

تضمن إطلاق مركبة الهبوط الثابتة على المريخ InSight في مايو 2018 قمرين صناعيين مكعبين للتحليق بالقرب من المريخ لتوفير اتصالات تتابعية إضافية من InSight إلى الأرض أثناء الدخول والهبوط. [95] هذه هي أول رحلة لأقمار صناعية مكعبة خارج مدار الأرض المباشر. تسمى تقنية CubeSat للمهمة Mars Cube One (MarCO)؛ كل منها عبارة عن قمر صناعي مكعب مكون من ست وحدات، 14.4 بوصة × 9.5 بوصة × 4.6 بوصة (37 سم × 24 سم × 12 سم). MarCO هي تجربة، ولكنها ليست ضرورية لمهمة InSight ، لإضافة اتصالات تتابعية إلى المهام الفضائية في فترات زمنية مهمة، في هذه الحالة من وقت دخول InSight إلى الغلاف الجوي حتى هبوطها.

انطلقت المركبة ماركو في مايو 2018 مع مركبة الهبوط إنسايت ، وانفصلت بعد الإطلاق ثم سافرت في مساراتها الخاصة إلى المريخ. بعد الانفصال، نشرت مركبتا ماركو هوائيين لاسلكيين ولوحين شمسيين. هوائي النطاق X عالي الكسب عبارة عن لوحة مسطحة لتوجيه الموجات الراديوية. توجهت المركبة ماركو إلى المريخ بشكل مستقل عن مركبة الهبوط إنسايت ، وأجرت تعديلات مسارها الخاصة أثناء الرحلة.

أثناء دخول InSight ونزوله وهبوطه (EDL) في نوفمبر 2018، [95] أرسلت المركبة الفضائية بيانات القياس عن بعد في نطاق الراديو UHF إلى مركبة الاستطلاع المداري المريخية (MRO) التابعة لوكالة ناسا والتي كانت تحلق في الأعلى. أرسلت مركبة الاستطلاع المدارية المريخية معلومات بيانات القياس عن بعد إلى الأرض باستخدام تردد لاسلكي في نطاق X، لكنها لا تستطيع تلقي معلومات في نطاق واحد في نفس الوقت إذا كانت ترسل على نطاق آخر. يمكن تلقي تأكيد الهبوط الناجح على الأرض بعد عدة ساعات، لذلك كانت MarCO بمثابة عرض تقني للقياس عن بعد في الوقت الفعلي أثناء الهبوط. [96] [97] [98]

وجهات نظر من ماركو

البرامج

نانوراكس

مبادرة إطلاق CubeSat

تم إنشاء مبادرة إطلاق CubeSat التابعة لوكالة ناسا في عام 2010، [99] وتوفر فرص إطلاق CubeSat للمؤسسات التعليمية والمنظمات غير الربحية ومراكز ناسا. واعتبارًا من عام 2016، أطلقت مبادرة إطلاق CubeSat 46 CubeSats في 12 مهمة ELaNa من 28 منظمة فريدة واختارت 119 مهمة CubeSat من 66 منظمة فريدة. وشملت مهام الإطلاق التعليمي للأقمار الصناعية النانوية (ELaNa): BisonSat أول CubeSat تم بناؤه بواسطة كلية قبلية، وTJ3Sat أول CubeSat تم بناؤه بواسطة مدرسة ثانوية وSTMSat-1 أول CubeSat تم بناؤه بواسطة مدرسة ابتدائية. تصدر وكالة ناسا إعلانًا عن الفرصة [100] في أغسطس من كل عام مع إجراء الاختيارات في فبراير التالي. [101]

أرتميس 1

بدأت وكالة ناسا مسابقة Cube Quest Challenge في عام 2015، وهي مسابقة لتعزيز الابتكار في استخدام CubeSats خارج مدار الأرض المنخفض. عرضت مسابقة Cube Quest Challenge مبلغ 5 ملايين دولار للفرق التي حققت أهداف التحدي المتمثلة في تصميم وبناء وتسليم أقمار صناعية صغيرة مؤهلة للطيران وقادرة على العمليات المتقدمة بالقرب من القمر وما بعده. تنافست الفرق على مجموعة متنوعة من الجوائز في مدار القمر أو الفضاء العميق. [102] تم إطلاق 10 CubeSats من فرق مختلفة إلى الفضاء القمري كحمولات ثانوية على متن Artemis 1 في عام 2022.

وكالة الفضاء الأوروبية "أطلق قمرك الصناعي!"

"Fly Your Satellite!" هو برنامج CubeSats الجاري تنفيذه من قبل مكتب التعليم التابع لوكالة الفضاء الأوروبية . تتاح الفرصة لطلاب الجامعات لتطوير وتنفيذ مهمة CubeSat الخاصة بهم بدعم من متخصصي وكالة الفضاء الأوروبية. [103] يمكن للفرق الطلابية المشاركة تجربة الدورة الكاملة من التصميم والبناء والاختبار إلى إمكانية إطلاق وتشغيل CubeSat في النهاية. [104] أغلقت النسخة الرابعة من برنامج Fly Your Satellite! دعوة لتقديم المقترحات في فبراير 2022. [105]

مشروع كيوبسات الكندي

أعلنت وكالة الفضاء الكندية عن مشروع CubeSat الكندي (CCP) في عام 2017، وتم اختيار الفرق المشاركة في مايو 2018. يوفر البرنامج التمويل والدعم لجامعة أو كلية واحدة في كل مقاطعة وإقليم لتطوير CubeSat لإطلاقه من محطة الفضاء الدولية. الهدف من CCP هو تزويد الطلاب بخبرة عملية مباشرة في صناعة الفضاء، مع إعدادهم للدخول في مهنة في مجال الفضاء. [106]

كيو بي 50

QB50 هي شبكة دولية مقترحة مكونة من 50 قمرًا صناعيًا مكعبًا لإجراء قياسات متعددة النقاط في الموقع في الغلاف الحراري السفلي (90-350 كم) وأبحاث إعادة الدخول. QB50 هي مبادرة من معهد فون كارمان وتمولها المفوضية الأوروبية كجزء من البرنامج الإطاري السابع (FP7). يتم تطوير أقمار صناعية مكعبة ذات وحدتين (2U) (10 × 10 × 20 سم)، حيث توفر وحدة واحدة (الوحدة "الوظيفية") وظائف القمر الصناعي المعتادة والوحدة الأخرى (وحدة "العلم") تستوعب مجموعة من أجهزة الاستشعار القياسية للغلاف الحراري السفلي وأبحاث إعادة الدخول. ومن المقرر أن توفر جامعات من 22 دولة حول العالم 35 قمرًا صناعيًا مكعبًا، من بينها 4 من الولايات المتحدة، و4 من الصين، و4 من فرنسا، و3 من أستراليا، و3 من كوريا الجنوبية. [107] من المتوقع أن تخدم عشرة أقمار صناعية مكعبة بحجم 2U أو 3U في عرض التكنولوجيا الفضائية الجديدة في المدار.

تم إصدار طلب تقديم العروض (RFP) لقمر QB50 CubeSat في 15 فبراير 2012. تم إطلاق قمرين صناعيين QB50 "سابقين" على متن صاروخ دنيبر في 19 يونيو 2014. [108] كان من المفترض إطلاق جميع الأقمار الصناعية الخمسين معًا على مركبة إطلاق Cyclone-4 واحدة في فبراير 2016، [109] ولكن بسبب عدم توفر مركبة الإطلاق، تم إطلاق 36 قمرًا صناعيًا على متن Cygnus CRS OA-7 في 18 أبريل 2017 وتم نشرها لاحقًا من محطة الفضاء الدولية . [110] [111] تم إطلاق اثني عشر قمرًا صناعيًا آخر على متن مهمة PSLV-XL C38 في مايو 2017. [112] [ بحاجة لتحديث ]

الإطلاق والنشر

صاروخ دنيبر ينطلق من محطة الفضاء الدولية كوزموتراس

على عكس المركبات الفضائية كاملة الحجم، يمكن تسليم CubeSats كبضائع إلى محطة الفضاء الدولية ونشرها. وهذا يمثل طريقة بديلة للوصول إلى المدار بعيدًا عن النشر بواسطة مركبة الإطلاق . تعمل NanoRacks و Made in Space على تطوير وسائل لبناء CubeSats على محطة الفضاء الدولية. [113]

أنظمة الإطلاق الحالية

أطلقت مبادرة إطلاق CubeSat التابعة لوكالة ناسا أكثر من 46 CubeSats في بعثاتها ELaNa على مدار السنوات العديدة التي سبقت عام 2016، وتم التخطيط لإطلاق 57 قمرًا صناعيًا على مدار السنوات العديدة التالية. [114] بغض النظر عن مدى رخص ثمن CubeSats أو تعدد استخداماتها، يجب أن يتم ربطها كحمولات ثانوية على صواريخ كبيرة تطلق مركبات فضائية أكبر بكثير، بأسعار تبدأ من حوالي 100000 دولار اعتبارًا من عام 2015. [115] نظرًا لأن CubeSats يتم نشرها بواسطة P-PODs وأنظمة نشر مماثلة، فيمكن دمجها وإطلاقها في أي مركبة إطلاق تقريبًا. ومع ذلك، يرفض بعض مزودي خدمات الإطلاق إطلاق CubeSats، سواء في جميع عمليات الإطلاق أو في عمليات إطلاق محددة فقط، وكان هناك مثالان حتى عام 2015 هما ILS و Sea Launch . [116]

SpaceX [117] [118] وJapan Manned Space Systems Corporation (JAMSS) [119] [120] هما شركتان حديثتان تقدمان خدمات الإطلاق التجارية لأقمار CubeSats كحمولة ثانوية، ولكن لا يزال هناك تراكم للإطلاق. بالإضافة إلى ذلك، كانت منظمة أبحاث الفضاء الهندية تطلق أقمار CubeSats الأجنبية تجاريًا منذ عام 2009 كحمولات ثانوية. في 15 فبراير 2017، سجلت منظمة أبحاث الفضاء الهندية الرقم القياسي العالمي بإطلاق 103 أقمار CubeSats على متن مركبة إطلاق الأقمار الصناعية Polar لصالح شركات أجنبية مختلفة. [121] تقدم ISC Kosmotras و Eurockot أيضًا خدمات الإطلاق لأقمار CubeSats. [122] حطمت SpaceX الرقم القياسي في عام 2021 مع Transporter-1 (رحلة فضائية) التي تحمل 143 مركبة فضائية إلى المدار. تتخصص Rocket Lab في إطلاق أقمار CubeSats على Electron من نيوزيلندا. [123]

أنظمة الإطلاق المستقبلية والمقترحة

في 5 مايو 2015، أعلنت وكالة ناسا عن برنامج مقره في مركز كينيدي للفضاء لتطوير فئة من الصواريخ المصممة لإطلاق أقمار صناعية صغيرة جدًا: خدمات إطلاق فئة فينتشر التابعة لوكالة ناسا (VCLS)، [115] [124] [125] والتي ستوفر كتلة حمولة تتراوح من 30 كجم إلى 60 كجم لكل قاذفة. [124] [126] بعد خمسة أشهر، في أكتوبر 2015، منحت وكالة ناسا ما مجموعه 17.1 مليون دولار لثلاث شركات إطلاق ناشئة منفصلة لرحلة واحدة لكل منها: 6.9 مليون دولار لشركة روكيت لاب ( صاروخ إلكترون )؛ 5.5 مليون دولار لشركة فايرفلاي سبيس سيستمز ( صاروخ ألفا )؛ و4.7 مليون دولار لشركة فيرجن جالاكتيك ( صاروخ لانشر ون ). [127] لم يتم تخصيص الحمولات للرحلات الثلاث بموجب عقد خدمات إطلاق فئة فينتشر التابعة لوكالة ناسا بعد. [127] هناك أنظمة أخرى لإطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة قيد التطوير والتي من شأنها أن تحمل CubeSats جنبًا إلى جنب مع حمولة صغيرة، بما في ذلك سلسلة Neptune من الصواريخ بواسطة Interorbital Systems ، ومركبة إطلاق Nanosat التابعة لشركة Garvey Spacecraft ، [128] وصاروخ SPARK . بالإضافة إلى مركبات الإطلاق التقليدية والوسطاء مثل KSF Space، هناك العديد من مركبات الإطلاق الجوي إلى المدار قيد العمل بواسطة Generation Orbit Launch Services و Boeing (في شكل مركبة الإطلاق الصغيرة الخاصة بهم ).

تشكل العديد من جوانب CubeSats مثل البنية والدفع والمواد والحوسبة والاتصالات والطاقة والأجهزة الإضافية المحددة أو أجهزة القياس تحديات لاستخدام تقنية CubeSat خارج مدار الأرض. [129] كانت هذه التحديات موضع دراسة متزايدة من قبل المنظمات الدولية على مدى العقد الماضي، على سبيل المثال، اقترحت وكالة ناسا ومختبر الدفع النفاث في عام 2012 مركبة الفضاء INSPIRE وهي محاولة أولية لمركبة فضائية مصممة لإثبات القدرات التشغيلية لأقمار CubeSats في الفضاء العميق. [130] كان من المتوقع أن يكون تاريخ الإطلاق هو عام 2014، [131] ولكن لم يحدث ذلك بعد وقد أدرجت وكالة ناسا التاريخ على أنه سيتم تحديده لاحقًا. [130]

النشر

CSSWE بجوار P-POD قبل التكامل والإطلاق

تم تصميم P-PODs (Poly-PicoSatellite Orbital Deployers) مع CubeSats لتوفير منصة مشتركة للحمولات الثانوية . [25] يتم تثبيت P-PODs على مركبة الإطلاق وتحمل CubeSats إلى المدار وتنشرها بمجرد تلقي الإشارة المناسبة من مركبة الإطلاق. يتمتع P-POD Mk III بسعة ثلاثة CubeSats 1U، أو مجموعة أخرى من CubeSats 0.5U أو 1U أو 1.5U أو 2U أو 3U حتى حجم أقصى يبلغ 3U. [132] توجد أجهزة نشر أخرى لأقمار CubeSat، حيث تعد أداة نشر NanoRacks CubeSat (NRCSD) على محطة الفضاء الدولية هي الطريقة الأكثر شيوعًا لنشر CubeSat اعتبارًا من عام 2014. [3] يتم إنشاء بعض أجهزة نشر CubeSat بواسطة شركات، مثل ISIPOD (Innovative Solutions In Space BV) أو SPL (Astro und Feinwerktechnik Adlershof GmbH)، بينما تم إنشاء بعضها بواسطة الحكومات أو المؤسسات غير الربحية الأخرى مثل X-POD ( جامعة تورنتو )، أو T-POD ( جامعة طوكيو )، أو J-SSOD ( JAXA ) على محطة الفضاء الدولية. [133] في حين أن P-POD يقتصر على إطلاق 3U CubeSat على الأكثر، يمكن لـ NRCSD إطلاق 6U (10 سم × 10 سم × 68.1 سم (3.9 بوصة × 3.9 بوصة × 26.8 بوصة)) CubeSat ويمكن لـ ISIPOD إطلاق شكل مختلف من 6U CubeSat (10 سم × 22.63 سم × 34.05 سم (3.94 بوصة × 8.91 بوصة × 13.41 بوصة)).

في حين يتم نشر جميع CubeSats تقريبًا من مركبة إطلاق أو محطة الفضاء الدولية، يتم نشر بعضها بواسطة الحمولات الأساسية نفسها. على سبيل المثال، نشرت FASTSAT NanoSail-D2 ، وهو CubeSat 3U. تم ذلك مرة أخرى باستخدام Cygnus Mass Simulator كحمولة أساسية تم إطلاقها في الرحلة الأولى لصاروخ Antares ، حاملاً ونشر لاحقًا أربعة CubeSats. بالنسبة لتطبيقات CubeSat خارج مدار الأرض، سيتم أيضًا اعتماد طريقة نشر الأقمار الصناعية من الحمولة الأساسية. تم إطلاق أحد عشر CubeSats على Artemis 1 ، ووضعها بالقرب من القمر . كما أرسلت InSight ، وهي مركبة هبوط على المريخ ، CubeSats خارج مدار الأرض لاستخدامها كأقمار صناعية للاتصالات التتابعية . تُعرف باسم MarCO A و B، وهما أول CubeSats يتم إرسالهما خارج نظام الأرض والقمر .

لقد رأيت عملية نشر فريدة من نوعها، عندما تم نشرها يدويًا أثناء السير في الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية في عام 2014.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ مواصفات تصميم CubeSat Rev. 13، برنامج CubeSat، Cal Poly SLO
  2. ^ مواصفات تصميم abc Cubesat (PDF) . سان لويس أوبيسبو : معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . 2020. ص. 12.
  3. ^ اي بي سي “قاعدة بيانات CubeSat – swartwout”. sites.google.com . تم الاسترجاع 2015/10/19 .
  4. ^ abc Kulu, Erik (28 أغسطس 2020). "قاعدة بيانات الأقمار الصناعية النانوية والأقمار الصناعية المكعبة" . تم الاسترجاع في 5 يناير 2024 .
  5. ^ "الأقمار الصناعية النانوية حسب سنوات الإطلاق". nanosats.eu . تم الاسترجاع في 2024-01-05 .
  6. ^ ab Prachi Patel (2010-07-12). "أقمار صناعية صغيرة لعلوم كبيرة". مجلة علم الأحياء الفلكية . مؤرشف من الأصل في 2020-11-20 . تم الاسترجاع في 2015-10-20 .
  7. ^ "أقمار صناعية صغيرة تتجه لاستكشاف الفضاء العميق". Space.com . 11 مايو 2015 . تم الاسترجاع في 2015-10-20 .
  8. ^ ستيرون، شانون (18 مارس 2019). "الفضاء كبير جدًا. بعض مستكشفيه الجدد سيكونون صغارًا. - نجاح مهمة ماركو التابعة لوكالة ناسا يعني أن ما يسمى بالأقمار الصناعية المكعبة من المرجح أن تسافر إلى مناطق بعيدة من نظامنا الشمسي". نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 18 مارس 2019 .
  9. ^ ميسييه، دوغلاس (22 مايو 2015). "الأقمار الصناعية الصغيرة "المكعبة" تكتسب دورًا أكبر في الفضاء". Space.com . تم الاسترجاع في 2015-05-23 .
  10. ^ abc Helvajian, Henry; Janson, Siegfried W., eds. (2008). الأقمار الصناعية الصغيرة: الماضي والحاضر والمستقبل . إل سيغوندو، كاليفورنيا: مطبعة الفضاء الجوي. ISBN 978-1-884989-22-3.
  11. ^ "الحركة التكعيبية". أخبار الفضاء . 2012-08-13. ص. 30. عندما اخترع الأستاذان جوردي بويج-سواري من جامعة ولاية كاليفورنيا بوليتكنيك وبوب تويجز من جامعة ستانفورد القمر الصناعي المكعب، لم يتخيلا قط أن الجامعات والشركات والوكالات الحكومية في جميع أنحاء العالم ستتبنى هذه الأقمار الصناعية الصغيرة. لقد أرادا ببساطة تصميم مركبة فضائية بقدرات مماثلة لسبوتنيك يمكن لطلاب الدراسات العليا تصميمها وبنائها واختبارها وتشغيلها. بالنسبة للحجم، استقر الأستاذان على مكعب بحجم عشرة سنتيمترات لأنه كان كبيرًا بما يكفي لاستيعاب حمولة اتصالات أساسية وألواح شمسية وبطارية.
  12. ^ من تأليف ليونارد ديفيد (2004). "الأقمار الصناعية المكعبة: مركبات فضائية صغيرة، وفوائد ضخمة". Space.com . تم الاسترجاع في 7 ديسمبر 2008 .
  13. ^ روب جولدسميث (6 أكتوبر 2009). "رائد في مجال الأقمار الصناعية ينضم إلى هيئة تدريس علوم الفضاء بجامعة مورهد ستيت". زمالة الفضاء . مؤرشف من الأصل في 3 نوفمبر 2013. تم الاسترجاع في 2010-09-20 .
  14. ^ ليونارد ديفيد (2006). "خسائر CubeSat تحفز تطويرًا جديدًا". Space.com . تم الاسترجاع في 11 ديسمبر 2008 .
  15. ^ "ناسا – جين سات-1". مؤرشف من الأصل في 2021-11-14 . تم الاسترجاع 2017-02-11 .
  16. ^ اللجنة الفنية ISO/TC 20/SC 14 (أنظمة وعمليات الفضاء) (يونيو 2017). "ISO 17770:2017". المنظمة الدولية للمعايير . تم الاسترجاع في 2023-05-15 .
  17. ^ اللجنة الفنية ISO/TC 20/SC 14 (أنظمة الفضاء والعمليات) (يونيو 2017). "ISO 17770:2017 أنظمة الفضاء - أقمار صناعية مكعبة (CubeSats)؛ النطاق". www.iso.org . تم الاسترجاع في 2023-05-15 .
  18. ^ كولو، إريك. "أنواع كيوبسات". قاعدة بيانات الأقمار الصناعية النانوية . تم الاسترجاع 2022-04-12 .
  19. ^ abcdef Mehrparvar, Arash (20 فبراير 2014). "مواصفات تصميم CubeSat" (PDF) . برنامج CubeSat، CalPoly SLO . تم الاسترجاع في 25 مارس 2017 .
  20. ^ "MarCO: Planetary CubeSats Become Real". www.planetary.org . تم الاسترجاع في 2016-02-23 .
  21. ^ كلارك، ستيفن. "تأجيل إطلاق مهمة ناسا التالية إلى المريخ حتى عام 2018 على الأقل | سبيس فلايت ناو" . تم الاسترجاع في 2016-02-23 .
  22. ^ "AeroCube 6A, 6B (CubeRad A, B)". space.skyrocket.de . تم الاسترجاع في 2015-10-18 .
  23. ^ "SpaceBEE 10, ..., 180". صفحة غونتر الفضائية . تم الاسترجاع في 12 أبريل 2022 .
  24. ^ "Swarm تحصل على الضوء الأخضر من FCC لكوكبة الأقمار الصناعية المكونة من 150 قمرًا صناعيًا". TechCrunch . 18 أكتوبر 2019 . تم الاسترجاع في 2022-04-12 .
  25. ^ "الحمولة التعليمية على متن رحلة فيجا الأولى – دعوة لتقديم مقترحات بشأن الأقمار الصناعية المكعبة" (PDF) . وكالة الفضاء الأوروبية . 2008. تم الاسترجاع في 2008-12-07 .
  26. ^ "PCI/104-Express – PC/104 Consortium". PC/104 Consortium . تم الاسترجاع في 2015-10-22 .
  27. ^ "FAQ". www.cubesatshop.com . تم الاسترجاع في 2015-10-22 .
  28. ^ "تأثيرات الإشعاع الفضائي على المكونات الإلكترونية في مدار أرضي منخفض". استكشاف الفضاء بنفسك . مؤرشف من الأصل في 2015-10-27 . تم الاسترجاع في 2015-11-05 .
  29. ^ "فشل الشارب". ناسا. 2009-08-09 . تم الاسترجاع في 2015-11-05 .
  30. ^ "CubeSat". space.skyrocket.de . تم الاسترجاع في 2015-10-18 .
  31. ^ توماس، دانييل (2021-11-01). "تحسين الخواص الكهربائية والميكانيكية لمركبات الصفائح النانوية الجرافينية للهياكل الدقيقة المطبوعة ثلاثية الأبعاد". التصنيع الإضافي . 47 : 102215. doi : 10.1016/j.addma.2021.102215. ISSN  2214-8604.
  32. ^ أثيرة، نور؛ أفندي، محمد؛ حفيزان، كو؛ أمين، حركة عدم الانحياز؛ ماجد، مس عبد (2014). “التحليل الإجهادي والحراري لهيكل CubeSat”. الميكانيكا والمواد التطبيقية . 554 : 426-430. دوى :10.4028/www.scientific.net/amm.554.426. S2CID  110559952.
  33. ^ Swartwout, Michael (ديسمبر 2013). "The First One Hundred CubeSats: A Statistical Look" (PDF) . مجلة الأقمار الصناعية الصغيرة . 2 (2): 213. Bibcode :2013JSSat...2..213S. مؤرشف من الأصل (PDF) في 8 ديسمبر 2015. تم الاسترجاع في 28 نوفمبر 2015 .
  34. ^ "عجلات رد فعل الفضاء في ماريلاند". مؤرشف من الأصل في 16 يوليو 2015. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  35. ^ "عجلات التفاعل بين الكواكب سينكلير". مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  36. ^ "Sinclair Interplanetary Sun Sensors". مؤرشف من الأصل في 17 نوفمبر 2015. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  37. ^ "Sinclair Interplanetary Star Trackers". مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  38. ^ كالمان، أندرو (4 نوفمبر 2009). "Pumkin's Colony I CubeSat Bus" (PDF) . تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  39. ^ فروست، تشاد (فبراير 2014). "أحدث تكنولوجيا المركبات الفضائية الصغيرة" (PDF) . ناسا . ناسا أميس. مؤرشف من الأصل (PDF) في 26 فبراير 2015. تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  40. ^ "PowerCube". www.tethers.com . تم الاسترجاع في 2015-11-26 .
  41. ^ كاسيانو، ماثيو؛ هولكا، جيمس؛ يانغ، فيجور (2009). "التحكم في محرك الصواريخ الذي يعمل بالوقود السائل: مراجعة شاملة". المؤتمر والمعرض المشترك الخامس والأربعون للدفع AIAA/ASME/SAE/ASEE . المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. doi :10.2514/6.2009-5135. hdl :2060/20090037061. ISBN 978-1-60086-972-3. S2CID  111415930.
  42. ^ ab "دفع المركبات الفضائية – كيميائي". www.sv.vt.edu . مؤرشف من الأصل في 2015-10-04 . تم الاسترجاع في 2015-11-26 .
  43. ^ "وحدة الدفع للأقمار الصناعية المكعبة (PUC)". CU Aerospace, LLC . تم الاسترجاع في 26 نوفمبر 2015 .
  44. ^ ab "Aerojet CubeSat Thrusters". Aerojet Rocketdyne . مؤرشف من الأصل في 23 أغسطس 2015 . تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  45. ^ "Busek Green monopropellant thruster". Busek Space Propulsion . Busek . تم الاسترجاع في 4 سبتمبر 2015 .
  46. ^ "HYDROS – Water Electrolysis Thruster". Tethers Unlimited, Inc. . 2015. تم الاسترجاع في 2015-06-10 .
  47. ^ "Busek Hall Effect Thrusters". www.busek.com . تم الاسترجاع في 2015-11-27 .
  48. ^ "Busek Ion Thrusters". www.busek.com . تم الاسترجاع في 2015-11-27 .
  49. ^ "PPTCUP". www.mars-space.co.uk . مؤرشف من الأصل في 2015-12-08 . تم الاسترجاع في 2015-11-27 .
  50. ^ "Busek Electrospray Thrusters". www.busek.com . تم الاسترجاع في 2015-11-27 .
  51. ^ "Busek Electrothermal Thrusters". www.busek.com . مؤرشف من الأصل في 2015-12-08 . تم الاسترجاع في 2015-11-27 .
  52. ^ "مكعب الثلج القمري سيتولى مهمة كبيرة من حزمة صغيرة". ناسا . 2015. تم الاسترجاع في 2015-09-01 .
  53. ^ "بعثات المريخ بتكلفة زهيدة". مجلة سبيس ريفيو . الولايات المتحدة الأمريكية. 5 مايو 2014. تم الاسترجاع في 2015-05-21 .
  54. ^ ديفيس، جيسون (1 مارس 2016). "تعرف على لايت سيل 2، القمر الصناعي الجديد الذي يعمل بالطاقة الشمسية من إنتاج الجمعية الكوكبية". الجمعية الكوكبية . تم الاسترجاع في 1 مارس 2016 .
  55. ^ "مركبة الفضاء LightSail 2 تنجح في إثبات الطيران بالضوء". www.planetary.org . تم الاسترجاع في 2020-02-29 .
  56. ^ McNutt, Leslie; Castillo-Rogez, Julie (2014). "Near-Earth Asteroid Scout" (PDF) . ناسا . المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية . تم الاسترجاع في 2015-05-13 .
  57. ^ ديكينسون، ديفيد (2022-12-06). "تحديث الحالة: مهمات أرتميس 1 الصغيرة". Sky&Telescope . تم الاسترجاع في 2023-04-23 .
  58. ^ "CubeSats: Power System and Budget Analysis". DIY Space Exploration . 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-05-22 . تم الاسترجاع في 2015-05-22 .
  59. ^ "البطاريات". كتاب طبخ CubeSat . 9 مارس 2010 . تم استرجاعه في 2015-10-20 .
  60. ^ "فشل بطارية الليثيوم". www.mpoweruk.com . تم الاسترجاع في 2015-10-20 .
  61. ^ Spangelo, Sara; Longmier, Benjamin (2015-04-20). "تحسين تصميم نظام CubeSat على مستوى النظام وأنظمة الدفع لمهام الهروب من الأرض" (PDF) . مجلة المركبات الفضائية والصواريخ . 52 (4): 1009–1020. رمز Bibcode :2015JSpRo..52.1009S. doi :10.2514/1.A33136. hdl : 2027.42/140416 . ISSN  0022-4650.
  62. ^ ab Ochoa, Daniel (2014). "Deployable Helical Antenna for Nano-Satellite" (PDF) . Northrop Grumman Aerospace Systems . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-05-13 . تم الاسترجاع في 2015-05-21 .
  63. ^ تشو، جينيفر (6 سبتمبر 2015). "الهوائيات القابلة للنفخ قد تمنح الأقمار الصناعية المكعبة مدىً أكبر". أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . الولايات المتحدة الأمريكية . تم الاسترجاع في 2015-05-21 .
  64. ^ abc Hodges, RE; Chahat, NE; Hoppe, DJ; Vacchione, JD (2016-06-01). "هوائي المريخ مكعب واحد عالي الكسب القابل للنشر". ندوة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدولية لعام 2016 حول الهوائيات والانتشار (APSURSI) . ص 1533-1534. doi :10.1109/APS.2016.7696473. ISBN 978-1-5090-2886-3. S2CID  27368017.
  65. ^ أب الشحات ، ناصر (22/02/2017). “مقابلة مع الدكتور ناصر شحات حول هوائيات قابلة للنشر عالية الكسب لـ CubeSats”. هاكاداي .
  66. ^ Chahat, N.; Hodges, RE; Sauder, J.; Thomson, M.; Peral, E.; Rahmat-Samii, Y. (2016-06-01). "تطوير هوائي عاكس شبكي قابل للنشر من نوع CubeSat يعمل بنطاق Ka لمهام علوم الأرض". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للهوائيات والانتشار . 64 (6): 2083–2093. رمز Bibcode :2016ITAP...64.2083C. doi :10.1109/TAP.2016.2546306. ISSN  0018-926X. S2CID  31730643.
  67. ^ "صندوق من "السحر الأسود" لدراسة الأرض من الفضاء". وكالة ناسا/مختبر الدفع النفاث . تم استرجاعه في 2017-01-22 .
  68. ^ الشحات ، ناصر (13 ديسمبر 2020). الشحات، ناصر (محرر). تصميم هوائي CubeSat. وايلي. دوى :10.1002/9781119692720. رقم ISBN 9781119692584. S2CID  242921969.
  69. ^ ab By (2017-02-22). "مقابلة: ناصر شحات يصمم هوائيات لأقمار صناعية مكعبة المريخ". Hackaday . تم الاسترجاع في 2017-02-25 .
  70. ^ "مهمة NEA Scout". NASA.gov . 2015-10-30.
  71. ^ Chahat, N.; Hodges, RE; Sauder, J.; Thomson, M.; Rahmat-Samii, Y. (2017-01-01). "هوائي CubeSat للاتصالات بشبكة الفضاء العميق: استخدام هوائي عاكس شبكي قابل للنشر بنطاق Ka". مجلة IEEE Antennas and Propagation . ص (99): 31–38. رمز Bibcode :2017IAPM...59...31C. doi :10.1109/MAP.2017.2655576. ISSN  1045-9243. S2CID  25220479.
  72. ^ Hodges, RE; Chahat, N.; Hoppe, DJ; Vacchione, JD (2017-01-01). "A Deployable High-Gain Antenna Bound for Mars: Developing a new folded-panel reflectarray for the first CubeSat mission to Mars". مجلة هوائيات وانتشار معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . ص (99): 39–49. رمز Bibcode :2017IAPM...59...39H. doi :10.1109/MAP.2017.2655561. ISSN  1045-9243. S2CID  35388830.
  73. ^ كما هو مذكور في المقال المرتبط، وعدت شركة إنترأوربيتال بإطلاق قمرها الصناعي نبتون 45 - المخصص لحمل عشرة أقمار صناعية مكعبة، من بين حمولات أخرى - في عام 2011، ولكن اعتبارًا من عام 2014 لم يكن قد تم ذلك بعد.
  74. ^ "إطلاق القمر الصناعي OSSI-1 Amateur Radio CubeSat". Southgate Amateur Radio News. 2013. مؤرشف من الأصل في 2015-09-24 . تم الاسترجاع في 2014-07-07 .
  75. ^ "جدول وتسعير الإطلاق التجاري للفضاء". Spaceflight . مؤرشف من الأصل في 2015-10-16 . تم الاسترجاع في 2015-10-18 .
  76. ^ "الفضاء مفتوح للأعمال التجارية عبر الإنترنت"، rocketlabusa.com
  77. ^ "بعد خيبة الأمل، مشروع الشراع الشمسي يرتفع مرة أخرى". msnbc.com . 2009-11-10. مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2015. تم الاسترجاع 2015-10-18 .
  78. ^ "شرح الأقمار الصناعية المكعبة ولماذا يجب عليك بناء واحدة". استكشاف الفضاء بنفسك . مؤرشف من الأصل في 2015-10-13 . تم الاسترجاع في 2015-10-18 .
  79. ^ "EUROCKOT تطلق بنجاح MOM – Rockot تصل إلى مدارات مختلفة". خدمات إطلاق Eurockot . مؤرشف من الأصل في 2010-03-03 . تم الاسترجاع في 2010-07-26 .
  80. ^ وكالة الفضاء الأوروبية (13 فبراير 2012). "إطلاق سبعة أقمار صناعية مكعبة في أول رحلة لـ فيجا". وكالة الفضاء الأوروبية. مؤرشف من الأصل في 13 نوفمبر 2013. تم الاسترجاع في 3 فبراير 2014 .
  81. ^ "القوات الجوية تطلق قمرًا صناعيًا سريًا للتجسس NROL-36". Space.com . سبتمبر 2012. تم الاسترجاع في 21 مارس 2013 .
  82. ^ NRO (يونيو 2012). "NROL-36 Features Auxiliary Payloads" (PDF) . مكتب الاستطلاع الوطني. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 فبراير 2013 . تم الاسترجاع في 21 مارس 2013 .
  83. ^ كونياكي شيراكي (2 مارس 2011). "「きぼう」からの小型衛星放出に係る技術検証について" [في التحقق الفني من إطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة من "كيبو"] (PDF) (باللغة اليابانية). جاكسا . تم الاسترجاع 4 مارس، 2011 .
  84. ^ ميتسوماسا تاكاهاشي (15 يونيو 2011). """ " . جاكسا . تم الاسترجاع 18 يونيو، 2011 .
  85. ^ “「きぼう」日本実験棟からの小型衛星放出ミッション” (باللغة اليابانية). جاكسا. 5 أكتوبر 2012. أرشفة من الإصدار الأصلي في 13 تشرين الثاني (نوفمبر) 2012 . تم الاسترجاع 1 ديسمبر، 2012 .
  86. ^ "نظرة عامة موجزة على إطلاق مركبة أنتاريس التجريبية "مهمة A-ONE"" (PDF) . Orbital Sciences. 17 أبريل 2013. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2013 .
  87. ^ ديبرا فيرنر (11 فبراير 2014). "أقمار صناعية مكعبة من Planet Labs تم إطلاقها من محطة الفضاء الدولية وستتبعها المزيد من الأقمار الصناعية". SpaceNews, Inc. مؤرشف من الأصل في 9 مارس 2014. تم الاسترجاع في 8 مارس 2014 .
  88. ^ ديفيس، جيسون (26 يناير 2015). "رسميًا: رحلة اختبار LightSail مقررة في مايو 2015". جمعية الكواكب .
  89. ^ وكالة الفضاء الأوروبية (9 أكتوبر 2015). "AAUSAT5 CubeSat يبدأ مهمته الفضائية". وكالة الفضاء الأوروبية . تم استرجاعه في 28 سبتمبر 2016 .
  90. ^ إحاطة وكالة ناسا للجنة تحقيق الأهداف العلمية باستخدام CubeSats
  91. ^ "مطياف الأشعة السينية الشمسية المصغر (MinXSS) » تم استيفاء الحد الأدنى من معايير نجاح المهمة". 12 يوليو 2016.
  92. ^ وكالة الفضاء الأوروبية (26 أبريل 2016). "الأقمار الصناعية الطلابية تحلق بحرية في مدارها في الفضاء". وكالة الفضاء الأوروبية . تم الاسترجاع في 26 أبريل 2016 .
  93. ^ "الهند تطلق 104 أقمار صناعية في وقت واحد". رويترز . 15 فبراير 2017. تم استرجاعه في 15 فبراير 2017 .
  94. ^ "الهند تسجل رقمًا قياسيًا بإطلاق 104 أقمار صناعية على صاروخ واحد". 15 فبراير 2017. تم الاسترجاع في 15 فبراير 2017 .
  95. ^ ab Chang, Kenneth (2016-03-09). "ناسا تعيد جدولة مهمة إنسايت إلى المريخ في مايو 2018". نيويورك تايمز . ISSN  0362-4331 . تم الاسترجاع في 2016-04-28 .
  96. ^ "ناسا تستعد لأول مهمة بين الكواكب باستخدام قمر صناعي مكعب". 12 يونيو 2015. تم الاسترجاع في 12 يونيو 2015 .
  97. ^ "ناسا تستعد لإطلاق أول أقمار صناعية مكعبة بين الكواكب". www.jpl.nasa.gov . 12 يونيو 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-07-17 . تم استرجاعه في 2015-06-12 .
  98. ^ "مسبار إنسايت على سطح المريخ". ناسا. 23 فبراير 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-06-13 . تم استرجاعه في 2015-06-12 .
  99. ^ "مبادرة إطلاق CubeSat التابعة لناسا". ناسا . مؤرشف من الأصل في 2023-06-27.
  100. ^ "إعلان عن فرصة شراكة لمبادرة إطلاق CubeSat". وكالة ناسا . مؤرشف من الأصل في 2022-12-25.
  101. ^ جاليكا ، كارول. “مبادرة إطلاق ناسا CubeSat”. ناسا . تم الاسترجاع 18 أكتوبر 2016 .
  102. ^ "Cube Quest Challenge". NASA.gov . مؤرشف من الأصل في 2016-07-26 . تم الاسترجاع في 2016-08-01 .
  103. ^ أطلق قمرك الصناعي! وكالة الفضاء الأوروبية.
  104. ^ "دعوة لتقديم مقترحات حول إطلاق قمرك الصناعي". esa.int . تم الاسترجاع في 2016-09-28 .
  105. ^ "دعوة لتقديم مقترحات: أطلق قمرك الصناعي! 4". www.esa.int . تم الاسترجاع في 2022-04-02 .
  106. ^ وكالة الفضاء الكندية (2018-05-02). "ما هو مشروع CubeSat الكندي". www.asc-csa.gc.ca . تم الاسترجاع في 2022-04-02 .
  107. ^ "قائمة QB50 CubeSat". مؤرشف من الأصل في 17 مايو 2018. اطلع عليه بتاريخ 20 أبريل 2017 .
  108. ^ "إطلاق قمرين صناعيين من طراز QB50 مزودين بأجهزة راديو هواة". AMSAT-UK. 4 مايو 2014.
  109. ^ "QB50". معهد فون كارمان . مؤرشف من الأصل في 2015-04-02 . تم الاسترجاع في 2015-03-30 .
  110. ^ "حملات إطلاق QB50". مؤرشف من الأصل في 20 ديسمبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2016 .
  111. ^ "QB50-ISS CubeSats جاهزة للإطلاق". مؤرشف من الأصل في 2020-07-29 . تم الاسترجاع 2020-07-15 .
  112. ^ كريبس، جونتر. "PSLV-XL". صفحة جونتر الفضائية . تم الاسترجاع في 9 مارس 2017 .
  113. ^ "قد يكون بناء الأقمار الصناعية في الفضاء قادمًا قريبًا". Space.com . 12 أغسطس 2015 . تم الاسترجاع في 2015-10-21 .
  114. ^ جاليكا ، كارول. “اختيارات مبادرة إطلاق ناسا CubeSat”. ناسا. أرشفة من الأصلي في 23 أكتوبر 2016 . تم الاسترجاع 18 أكتوبر 2016 .
  115. ^ ab Dean, James (16 May 2015). "ناسا تبحث عن قاذفات لأصغر الأقمار الصناعية". Florida Today . تم الاسترجاع في 2015-05-16 .
  116. ^ "مراجعة الفضاء: إعادة الاستخدام والقضايا الأخرى التي تواجه صناعة الإطلاق". www.thespacereview.com . تم الاسترجاع في 2015-12-21 .
  117. ^ ستيفن كلارك (2009). "نجاح الإطلاق التجاري لصاروخ سبيس إكس فالكون 1". سبيس فلايت ناو . تم الاسترجاع في 13 يوليو 2010 .
  118. ^ "أطلقت شركة سبيس إكس أقمارًا اصطناعية من نوع CubeSAT". Citizen Inventor . 18 أبريل 2014 . تم الاسترجاع في 22 مايو 2015 .
  119. ^ "Spaceflight Partners with Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS) to Launch Eight CubeSats on the JAXA Astro-H Mission". Spaceflight . 5 نوفمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 9 مارس 2015. تم الاسترجاع في 2015-05-22 .
  120. ^ "Brazilian AESP-14 CubeSat was published from Kibo". JAXA . 5 February 2015 . Retrieved 2015-05-22 . AESP-14 يغتنم فرصة الاستفادة من Kibo مقابل رسوم ويتم نشره بواسطة Japan Manned Space Systems Corporation (JAMSS) بناءً على طلب وكالة الفضاء البرازيلية.
  121. ^ "ISRO تطلق CubeSats". منظمة أبحاث الفضاء الهندية . 2009. تم الاسترجاع في 2015-05-22 .[ رابط ميت دائم ]
  122. ^ جوس هيمان (2009). "FOCUS: CubeSats — A Costing + Pricing Challenge". مجلة سات . تم الاسترجاع في 30 ديسمبر 2009 .
  123. ^ "Sky Skimmer: Rocket Lab Sets Date for Lightweight Spacecraft Test Launch". Space Daily . 17 مايو 2017. تم الاسترجاع في 22 مايو 2017 .
  124. ^ ab Wolfinger, Rob (5 May 2015). "NASA Solicitations: VENTURE CLASS LAUNCH SERVICE – VCLS, SOL NNK15542801R". وكالة ناسا . مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2015. تم الاسترجاع في 2015-05-16 .
  125. ^ ديلر، جورج هـ. (7 مايو 2015). "ناسا تستضيف نداء إعلاميًا بشأن طلب تقديم مسودة لفئة جديدة من خدمات الإطلاق". ناسا . تم الاسترجاع في 16 مايو 2015 .
  126. ^ "ناسا تصدر طلبًا لتقديم مقترحات لإطلاق أقمار صناعية مكعبة". ناسا . SpaceRef. 12 يونيو 2015. مؤرشف من الأصل في 2015-06-14 . تم الاسترجاع في 2015-06-15 .
  127. ^ ab Wall, Mike (14 أكتوبر 2015). "ناسا تختار رحلات صاروخية جديدة لإطلاق أقمار صناعية صغيرة". Space.com . تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2015 .
  128. ^ "Garvey Spacecraft Corporation – NLV". www.garvspace.com . تم الاسترجاع في 2015-12-13 .
  129. ^ "إمكانات CubeSats". www.planetary.org . تم الاسترجاع في 12 مارس 2019 .
  130. ^ ab "مسار المركبات الفضائية النانوية بين الكواكب في البيئة ذات الصلة (INSPIRE)". JPL | CubeSat . مؤرشف من الأصل في 2019-07-25 . تم الاسترجاع في 2019-03-12 .
  131. ^ "إمكانات CubeSats". www.planetary.org . تم الاسترجاع في 12 مارس 2019 .
  132. ^ ماثيو ريتشارد كروك (2009). "تصميم ومتطلبات قاذفة NPS CubeSat". كلية الدراسات العليا البحرية . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-08-25 . تم الاسترجاع في 2009-12-30 .
  133. ^ "مفهوم CubeSat – دليل eoPortal – مهمات الأقمار الصناعية". directory.eoportal.org . تم الاسترجاع في 2015-10-19 .
ويكيميديا ​​​​كومنز لديها وسائل الإعلام المتعلقة بالأقمار الصناعية CubeSat .
  • الموقع الرسمي
  • قاعدة بيانات CubeSat والأقمار الصناعية النانوية – تحتوي على أكثر من 2000 قمر صناعي CubeSat تم إطلاقها ومن المخطط إطلاقها منذ عام 1998
  • نعم، جاك؛ ريفي، ديفيد؛ ديلاهانت، جاكسون. "مشاريع CubeSats". شبكة العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ( STEM ) . مؤرشف من الأصل في 2020-07-29 . تم الاسترجاع في 2016-02-18 ."GitHub" للعلوم
  • موارد مطوري CubeSat والبيانات التنظيمية
  • مورفي، ستيفن (2012). "ما هي الأقمار الصناعية المكعبة". يوتيوب . مؤرشف من الأصل في 2021-12-21.
  • LibreCube منصة مفتوحة المصدر لتطوير CubeSats
  • ورشة عمل CubeSat مفتوحة المصدر (OSCW)
  • دعم NEN CubeSat (ناسا)
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CubeSat&oldid=1245226041"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate