El futuro del espacio es pequeño

Si bien la competencia comercial reciente ha reducido el costo de alcanzar la órbita a un punto que muchos hubieran creído imposible hace solo una década, no obstante, es increíblemente costoso. Hemos pasado de los días en que el espacio era solo el dominio de las superpotencias mundiales a una era en la que las empresas multimillonarias pueden participar en la diversión, pero los saltos tecnológicos necesarios para reducirlo mucho más aún se han eliminado en gran medida del dibujo. Junta. Por el momento, las cosas están tan bien como están.

Los satélites Starlink están listos para su lanzamiento

Si no podemos contar con que el costo por libra de un lanzamiento orbital continúe cayendo durante los próximos años, la siguiente mejor opción sería, lógicamente, diseñar naves espaciales más pequeñas y ligeras. Afortunadamente, esa parte es bastante fácil. La revolución de los teléfonos inteligentes significa que ya podemos empaquetar una cantidad increíble de sensores y potencia de procesamiento en cualquier cosa que pueda llegar a la palma de nuestra mano. Pero hay una trampa: el cohete de Tsiolkovsky.

A menudo conocida simplemente como la "ecuación del cohete", le permite calcular (entre otras cosas) la relación entre la carga útil de un vehículo y su masa total. Para un cohete orbital, esta cifra es muy pequeña. Incluso con un lanzador moderno como Falcon 9, la carga útil representa menos del 5% del peso de despegue. En otras palabras, las leyes de la física requieren que los cohetes orbitales sean enormes.

Desafortunadamente, el costo de operar un cohete de este tipo no aumenta según la cantidad de masa que transporta. No importa cuán liviana sea la carga útil, SpaceX querrá alrededor de $ 60,000,000 USD para lanzar Falcon 9. ¿Pero qué pasa si lo empaqueta con docenas o incluso cientos de satélites más pequeños? Si todos pertenecen al mismo operador, entonces es una forma extremadamente rentable de volar. Por otro lado, si todos esos "pasajeros" pertenecen a diferentes grupos que comparten el costo del lanzamiento, cada operador individual podría considerar una reducción de precio cien veces mayor.

SpaceX ya ha empaquetado 60 de sus satélites Starlink pequeños y livianos en un solo lanzamiento, pero incluso esas naves son masivas en comparación con las que están trabajando otros grupos. Vemos el crepúsculo de una nueva era de naves espaciales incluso más pequeñas que CubeSats. Estas pequeñas naves espaciales ofrecen nuevas y emocionantes posibilidades, pero también presentan desafíos de ingeniería únicos.

Lanzamiento del ChipSat

Ciertamente, la más pequeña de las naves espaciales actualmente operativas, Chipsats (también conocida como Sprites) es un producto de Kickstarter 2011. La idea era crear un satélite de vuelo libre extremadamente simple que pudiera empaquetarse por cientos en un dispensador que lo fabricaría él mismo. viajar al espacio como una carga conjunta impulsora. Para reducir el costo y la masa, la nave no se molestaría con ningún blindaje físico de radio, ni siquiera con un marco rígido. Como su nombre lo indica, literalmente serían PCB desnudos con chips expuestos. No durarían mucho y es posible que algunos ni siquiera sobrevivan al despliegue, pero cuando libera 100 de ellos, puede permitirse perder un par.

Prototipo de Chipsat 2011

Cada Chipsat pesaba menos de 4 gy medía 3,6 cm de cada lado. Siendo esencialmente prototipos, solo llevaban la electrónica esencial: pequeños paneles fotovoltaicos para la generación de energía, un microcontrolador CC430F513X de Texas Instruments con un receptor de radio RF integrado que operaba a 437 MHz y un acelerómetro LSM9DS1. Incluso las baterías se consideraban lujosas; los Chipsats solo pueden funcionar cuando se exponen a la luz solar directa. La ventaja de este material bastante espartano significaba que cada Chipsat podía fabricarse por menos de $ 100, incluso utilizando artículos con valor de espacio.

Prototype Chipsats pasó tres años expuestos al entorno espacial como parte del octavo Experimento de Materiales de la Estación Espacial Internacional (MISSE), que demostró que el diseño era lo suficientemente robusto para sobrevivir a los cortos tiempos de misión planeados para ellos. En abril de 2014, la ISS lanzó la primera misión operativa de Chipsat, conocida como KickSat. Desafortunadamente, debido a un problema en la "nave base" de KickSat, los Chipsats individuales no funcionaron.

La segunda prueba, KickSat-2, fue desplegada por Flying Swan SS John Glenn después de completar su misión de carga a la ISS en febrero de 2019. Después de pasar algunas semanas en órbita, KickSat-2 desplegó con éxito 105 Chipsats, estableciendo un récord para la mayor cantidad de satélites jamás lanzados simultáneamente. Antes de volver a entrar en la atmósfera de la Tierra solo unos días después, las estaciones terrestres pudieron captar señales de los Chipsats individuales y verificar que funcionaban como se esperaba. Ahora que se ha demostrado que son factibles en la órbita terrestre baja, la NASA cree que los Chipsats podrían desplegarse en asteroides cercanos o incluso en Marte en el futuro.

Un enjambre de abejas espaciales

El SpaceBEE de Swarm Technologies adopta un enfoque considerablemente menos minimalista para el diseño de satélites pequeños. Con unas dimensiones de 100 mm x 100 mm x 25 mm, estas embarcaciones son considerablemente más grandes que el Chipsat, aunque todavía aproximadamente 1/4 del tamaño del CubeSat más pequeño. Su objetivo es proporcionar conectividad global de bajo ancho de banda para sensores o dispositivos que de otro modo no podrían acceder a Internet.

Curiosamente, el tamaño de los SpaceBEEs se ha convertido en algo así como un obstáculo. Se encuentran en la incómoda situación de ser lo suficientemente grandes como para causar peligro a otras naves espaciales, pero también lo suficientemente pequeños como para dificultar el camino. Para ayudar a combatir esto, los lados del SpaceBEE están cubiertos con material reflectante de radar pasivo experimental desarrollado por el Comando de Guerra Espacial y Naval de EE. UU. Según los informes, el material hace que la nave del tamaño de un sándwich parezca hasta diez veces más grande en el radar terrestre.

Desafortunadamente, la Comisión Federal de Comunicaciones no quedó convencida y rechazó la solicitud para lanzar y operar los SpaceBEEs. Increíblemente, Swarm Technologies ignoró la decisión de la FCC y lanzó cuatro satélites SpaceBEE en enero de 2018 con un cohete indio. El lanzamiento no autorizado le valió a la compañía una multa de $ 900,000 y aumentó la supervisión de la FCC durante los próximos tres años.

Las preocupaciones sobre la visibilidad del radar de SpaceBEE llevaron a la decisión de expandir los próximos cuatro satélites en la constelación a un factor de forma de CubeSat de 1U más tradicional, pero no está claro si esta fue una medida disruptiva debido a las preocupaciones de la FCC o de la nueva compañía a largo plazo. plan para la constelación.

La próxima generación

La principal desventaja de diseños como el Chipsat o SpaceBEE, oficialmente llamados femtosatélites, es que su tamaño hace que sea difícil equiparlos con gran parte del hardware que cabría esperar en una nave espacial tradicional. Por ejemplo, un sistema de propulsión. Si bien el SpaceBEE tiene la capacidad de girar en una orientación de alta resistencia que permite ajustes orbitales rudimentarios, el Chipsat es básicamente hacia adelante. En misiones cortas en órbita terrestre, la falta de propulsión no es tan grande, pero para que naves espaciales como estas tengan la oportunidad de hacer ciencia real fuera de casa, necesitarán poder moverse.

Si bien el pequeño tamaño y la baja masa de los femtosatélites significa que el motor de cohete clásico de dos puntos no está iniciado, esas mismas características abren algunas posibilidades interesantes. Como parte del ambicioso proyecto Breakthrough Initiatives, un intento de buscar y finalmente comunicarse con vida extraterrestre, se han propuesto varios nuevos esquemas de propulsión para estudios interestelares a escala de gramos.

Este estudio hipotético, llamado StarChip, usaría propulsión de fotones como una vela solar y controladores láser; conceptos que serían mucho más difíciles de lograr con una nave más grande. En la actualidad, esta tecnología se encuentra, en el mejor de los casos, en las primeras etapas de desarrollo. Pero gracias a esta nueva era de micro naves espaciales, los ingenieros podrán probar y desarrollar estos conceptos en situaciones del mundo real mucho más rápido y más barato que antes.

  • Alphatek dice:

    Esa imagen del título solo me recuerda al jefe al final de la primera área de Rez ...

    • Justin dice:

      Ahora que lo mencionaste, seguro. Jugar en PS4 es agradable, pero extraño jugarlo en mi Dreamcast.

  • Dan dice:

    Este es el primer pensamiento que tuve, por anticuado que sea.

  • Phillip Torrone dice:

    por un tiempo esto sigue, pasan MUCHAS cosas, y cosas que cualquiera puede hacer si está interesado ...

    KickSat Sprite de Max Holliday - https://circuitpython.org/board/kicksat-sprite/
    https://github.com/RoboticExplorationLab/sprite

    https://circuitpython.org/assets/images/boards/large/kicksat-sprite.jpg

    https://cdn-blog.adafruit.com/uploads/2019/03/python_in_space.gif

    https://blog.adafruit.com/2019/03/17/circuitpython-in-space-pythonaut-circuitpython-adafruit-maholli404-zacinaction-smallsat-kicksat/

    “CircuitPython proporciona un medio lógico y accesible para realizar ciencia a través del hardware. Junto con hardware barato que se ejecuta en el espacio, podemos permitir que una nueva generación cuestione y explore lo desconocido. Con las "cosas de satélite" necesarias ya preparadas, los estudiantes pueden dedicar su tiempo a probar algo nuevo en lugar de reinventar la rueda (una filosofía similar a los primeros esfuerzos de Arduino y el movimiento de microcontroladores en general). "

  • Paul Campbell dice:

    AmbaSat tiene un Kickstarter en funcionamiento - ~ $ 3-400 lo pone en órbita - después de 10 días

    https://www.kickstarter.com/projects/ambasat/ambasat-1-an-educational-space-sa satellite-kit

    • Jürgen dice:

      Dicen que su proveedor de lanzamiento es Interorbital Systems, una empresa que ha estado trabajando en cohetes durante dos décadas y ha alcanzado algo así como 3 km / 10kft de altitud. Incluso una vez tuvieron su propio científico espacial alemán dictatorial que había estado trabajando en conceptos similares de cohetes baratos desde la década de 1970.
      Si veo un proyecto que declara a iOS como su proveedor de lanzamiento, sigo siendo cauteloso. Deben ser muy baratos si AmbaSat cree que pueden pagar un objetivo de subvención por debajo de $ 30k.

  • keith de canadá dice:

    ¡Imagínese el ahorro de peso si la NASA eligiera a enanos sin pies como astronautas! : sonreír:

  • BrilaBluJim dice:

    Creo que se supone que la imagen del título representa el método por el cual se desplegaron 60 satélites Starlink hace unas semanas. Si es así, lo malinterpretaron. El vehículo no giró sobre su eje principal para dispersar los satélites; cayó de un extremo a otro, para darles velocidades de avance ligeramente diferentes después de la liberación, de modo que se expandieran con el tiempo, pero casi en la misma órbita.

  • Doug dice:

    En uno de los papás del TAPR APRS Bob Bruniga, trajo un concepto de construcción por satélite. Volviéndose tan delgado que una abeja se deslizó en la mayor parte del espacio de carga útil disponible ... Realmente no me di cuenta de lo pequeño. Hasta que se sugirió usar coque como solución, se dejó de lado porque en. La dimensión de 405 pulgadas era demasiado grande

  • MattyD dice:

    El problema de poner en órbita el Empire State Building se resolvió con cohetes nucleares, pero espera, el Congreso acaba de asignar 100 millones para cohetes nucleares, así que lo viejo es nuevo de nuevo https://en.m.wikipedia.org/wiki/Project_Orion_(nuclear_propulsion)

  • fanto dice:

    ¿Alguien puede poner escombros en órbita? ¿Necesitas permiso?

    • Curtis M Buenas noches dice:

      Curiosamente, operamos bajo la suposición silenciosa de que "ciertamente, podemos orbitar [or ,gulp, advertise] todo lo que queremos - la sociedad no tiene derecho a un cielo desordenado "

Gloria Vega
Gloria Vega

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