Ahora que los MarCOs, un par de CubeSats interplanetarios del tamaño de un maletín, parecen haber llegado a su límite más allá de Marte, esperamos una era en expansión de máquinas científicas pequeñas, versátiles y poderosas basadas en el espacio.
Aquí hay diez formas en que estamos ampliando los límites de la tecnología miniaturizada para ver hasta dónde puede llevarnos.
1. MarCO: el más lejano (hasta ahora)
MarCO, abreviatura de Mars Cube One, fue la primera misión interplanetaria en utilizar una clase de mini-naves espaciales llamada CubeSats.
Las MarCO, apodadas EVE y WALL-E, después de los personajes de una película de Pixar, sirvieron como retransmisiones de comunicaciones durante el aterrizaje de Marte en noviembre de 2018 de InSight, transmitiendo datos en cada etapa de su descenso a la superficie marciana casi en tiempo real, junto con primera imagen
WALL-E también envió
impresionantes imágenes de Marte, mientras que EVE realizó algunas simples radiociencias.
Todo esto se logró con tecnología experimental que costó una fracción de lo que hacen la mayoría de las misiones espaciales: $ 18.5 millones proporcionados por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, que construyó los CubeSats.
WALL-E se escuchó por última vez el 29 de diciembre; EVE, el 4 de enero.
Según los cálculos de la trayectoria, WALL-E se encuentra actualmente a más de 1 millón de millas (1,6 millones de kilómetros) más allá de Marte; EVE está más lejos, casi 2 millones de millas (3,2 millones de kilómetros) más allá de Marte.
MarCO-B tomó estas imágenes cuando se acercaba a Marte en noviembre de 2018.
Crédito: NASA / JPL-Caltech
2. ¿Qué son los CubeSats?
Los CubeSats fueron iniciados por la Universidad Politécnica Estatal de California en 1999 y rápidamente se convirtieron en herramientas populares para los estudiantes que buscan aprender todos los aspectos del diseño y desarrollo de naves espaciales.
Hoy, están abriendo la investigación espacial a entidades públicas y privadas como nunca antes.
Con piezas listas para usar y un tamaño compacto que les permite viajar con otras misiones, por ejemplo, pueden ser expulsados de la
Estación Espacial Internacional, hasta seis a la vez, CubeSats ha reducido el costo del satélite desarrollo, abriendo puertas para probar nuevos instrumentos, así como para crear constelaciones de satélites trabajando juntos.
CubeSats se puede volar en enjambres, capturando mediciones simultáneas, multipunto con instrumentos idénticos en un área grande.
Al muestrear sistemas físicos completos de esta manera, aumentaría nuestra capacidad para comprender el entorno espacial que nos rodea, de la misma manera que los sensores meteorológicos múltiples nos ayudan a entender los sistemas meteorológicos globales.
¿Listo para comenzar?
Echa un vistazo a la
Guía CubeSats 101 de la NASA.
El ingeniero Joel Steinkraus usa la luz solar para probar los paneles solares en una de las naves Mars Cube One (MarCO) en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Crédito: NASA / JPL-Caltech
3. Midiendo
El tamaño y el costo de las naves espaciales varían según la aplicación; algunos son del tamaño de una pinta de helado, mientras que otros, como el Telescopio Espacial Hubble, son tan grandes como un autobús escolar.
- Las naves espaciales pequeñas (
SmallSats) generalmente tienen una masa de menos de 400 libras (180 kilogramos) y son aproximadamente del tamaño de un refrigerador de cocina grande.
- CubeSats es una clase de nanosatélites que utilizan un tamaño y factor de forma estándar.
El tamaño estándar de CubeSat utiliza una "unidad" o "1U" que mide 10x10x10 centímetros (o aproximadamente 4x4x4 pulgadas) y se puede extender a tamaños más grandes: 1.5, 2, 3, 6 e incluso 12U.
El rover Sojourner (visto aquí en Marte en 1997) es un ejemplo de tecnología pequeña que fue pionera en cosas más grandes. Generaciones de rovers más grandes
se están construyendo sobre su éxito.
4. Un legado de pequeños exploradores
A diferencia de un CubeSat, la primera nave espacial de la NASA,
Explorer 1, fue una máquina pequeña y rudimentaria.
Se lanzó en 1958 e hizo el primer descubrimiento en el espacio exterior, los cinturones de radiación de Van Allen que rodean la Tierra.
Fue el nacimiento del programa espacial estadounidense.
En 1997, un mini-rover llamado Sojourner llegó a Marte, una prueba piloto para exploradores más avanzados como el Spirit, Opportunity y Curiosity de la NASA.
La innovación a menudo comienza con la tecnología de buscador, dijo Jakob Van Zyl, director de la Dirección de Exploración del Sistema Solar en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Una vez que los ingenieros demuestran que se puede hacer algo, las misiones científicas siguen.
5. Pruebas en el espacio
La NASA está continuamente desarrollando nuevas tecnologías: tecnologías que son más pequeñas que nunca, componentes que podrían mejorar nuestras mediciones, sistemas de procesamiento de datos a bordo que optimizan la recuperación de datos o nuevos métodos para recopilar observaciones.
Cada nueva tecnología se prueba exhaustivamente en un laboratorio, a veces en aviones, o incluso en sitios remotos de todo el mundo.
Pero el entorno espacial es diferente al de la Tierra.
Para saber cómo algo va a funcionar en el espacio, la mejor opción es probar en el espacio.
Enviar algo no probado a la órbita ha sido tradicionalmente un esfuerzo arriesgado, pero CubeSats ha ayudado a cambiar eso.
Los diminutos satélites suelen tardar menos de dos años en construirse.
CubeSats es a menudo una carga útil secundaria en muchos lanzamientos de cohetes, lo que reduce considerablemente el costo.
Estos autoestopistas pueden desplegarse desde un cohete o enviarse a la
Estación Espacial Internacional y desplegarse desde la órbita.
Debido a su rápido tiempo de desarrollo y fácil acceso al espacio, CubeSats se ha convertido en la plataforma perfecta para demostrar cómo se realizará un nuevo avance tecnológico en órbita.
RainCube es un mini satélite meteorológico, no más grande que una caja de zapatos, que medirá las tormentas. Es parte de varios experimentos nuevos de la NASA para rastrear tormentas desde el espacio con muchos satélites pequeños, en lugar de grandes y individuales.
Crédito: UCAR
6. En el trabajo en la órbita terrestre
Algunos ejemplos recientes de nuestro mundo de origen:
RainCube, un satélite que no es más grande que una maleta, es un prototipo para una posible flota de CubeSats similares que algún día podrían ayudar a monitorear tormentas severas, mejorar la precisión de los pronósticos meteorológicos y rastrear el cambio climático a lo largo del tiempo.
IceCube probó los instrumentos por su capacidad para realizar mediciones espaciales de los pequeños cristales congelados que forman las nubes de hielo.
Al igual que otras nubes, las nubes de hielo afectan el presupuesto energético de la Tierra al reflejar o absorber la energía del Sol y al afectar la emisión de calor de la Tierra al espacio.
Por lo tanto, las nubes de hielo son variables clave en los modelos de clima y clima.
El cohete electrónico de Rocket Lab se despega del Complejo
de lanzamiento 1 para la misión ELaNa19 de la NASA.
Crédito: Trevor Mahlmann / Rocket Lab
7. Primer lanzamiento dedicado de CubeSat
Una serie de nuevos CubeSats está ahora en el espacio, realizando una variedad de investigaciones científicas y demostraciones de tecnología después del lanzamiento del 17 de diciembre de 2018 desde Nueva Zelanda, la primera vez que CubeSats se lanza a la NASA en un
cohete diseñado específicamente para cargas útiles pequeñas.
Esta misión incluyó 10 cargas educativas de Lanzamiento de Nanosatélites (ELaNa) -19, seleccionadas por la
Iniciativa de Lanzamiento CubeSat de la NASA:
Explorador del cinturón de radiación compacto de CubeSat (CeRE): medición de partículas de alta energía en el cinturón de radiación de la Tierra
Simulación al vuelo 1 (STF-1): software de condensación para admitir las implementaciones de CubeSat
Bus eléctrico avanzado (ALBus): avances en paneles solares y baterías de alta capacidad
Manejo de la transferencia de tiempo de precisión multisistema (CHOMPTT) de CubeSat: planes de navegación para la implementación exo-planetaria
CubeSail - Despliegue y control de una pala de vela solar
NMTSat - Campo magnético, densidad de plasma a gran altitud
Rsat - Manipulación de brazos robóticos.
Explorador de centelleo ionosférico (ISX): fluctuaciones del plasma en la atmósfera superior
Shields-1 - Blindaje contra la radiación
DaVinci - Educación STEM de la escuela secundaria a la escuela primaria
8. El pequeño cubo que podría
La tecnología de CubeSat todavía está en su infancia, con tasas de éxito de la misión que rondan el 50 por ciento.
Entonces, un equipo de científicos e ingenieros emprendió una búsqueda.
¿Su meta?
Para construir un CubeSat más resistente, uno que pueda manejar los inevitables contratiempos que acosan a cualquier nave espacial, sin tener que hacer nada.
Querían un pequeño CubeSat que pudiera.
Se pusieron a trabajar en 2014 y, después de tres años de desarrollo, Dellingr estaba listo para emprender el vuelo.
Concepto artístico de la linterna lunar.
Crédito: NASA
9. ir más lejos
Hay un puñado de misiones propuestas por la NASA que podrían llevar la tecnología CubeSat más lejos:
-
CUVE viajaría a Venus para investigar un misterio de larga data sobre la atmósfera del planeta utilizando instrumentos sensibles a los rayos ultravioleta y un nuevo espejo de captación de luz con nanotubos de carbono.
-
La Linterna Lunar usaría un láser para buscar el hielo de agua en cráteres en sombra en el polo sur de la Luna de la Tierra.
Las tres naves espaciales se trasladarían al espacio con otras misiones, una ventaja clave de estas máquinas de ciencia compactas.
La ingeniera de vuelo de la Expedición 56, Serena Auñón-Chancellor, instala el NanoRacks Cubesat Deployer-14 (NRCSD-14) en la plataforma de experimentos multipropósito dentro del módulo de laboratorio japonés Kibo. El NRCSD-14 se colocó en la escotilla Kibo y se movió fuera de la estación espacial para desplegar una variedad de CubeSats en la órbita terrestre.
Crédito: NASA
10. Y acabamos de empezar
Incluso si nunca son revividos, el equipo considera a MarCO un éxito espectacular.
Se usarán varios repuestos críticos para cada MarCO en otras misiones de CubeSat.
Eso incluye sus radios experimentales, antenas y sistemas de propulsión.
Varios de estos sistemas fueron proporcionados por proveedores comerciales, lo que facilitó que otros CubeSats también los usaran.
Más naves pequeñas están en camino.
La NASA está lista para lanzar una variedad de nuevos CubeSats en los próximos años.
"Hay un gran potencial en estos paquetes pequeños", dijo John Baker, gerente del programa MarCO en JPL.
"CubeSats, que forma parte de un grupo más grande de naves espaciales llamado SmallSats, es una nueva plataforma para la exploración espacial asequible a más que solo agencias gubernamentales".
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