Nanoracks CubeSat Deployer - Nanoracks CubeSat Deployer

Nanoracks CubeSat Deployer

O Nanoracks CubeSat Deployer ( NRCSD ) é um dispositivo para implantar CubeSats em órbita a partir da Estação Espacial Internacional (ISS).

Em 2014, dois implantadores CubeSat estavam a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS): o Módulo Experimental Japonês (JEM) Small Satellite Orbital Deployer (J-SSOD) e o Nanoracks CubeSat Deployer (NRCSD). O J-SSOD é o primeiro de seu tipo a implantar pequenos satélites da Estação Espacial Internacional (ISS). O NRCSD é o primeiro implantador de pequenos satélites operado comercialmente da ISS, maximizando a capacidade total de cada ciclo de desdobramento da eclusa de ar.

Os CubeSats pertencem a uma classe de espaçonaves de pesquisa chamada nanosatélites . Os satélites básicos em forma de cubo medem 10 cm (3,9 pol.) De cada lado, pesam menos de 1,4 kg (3,1 lb) e têm um volume de cerca de 1 L (0,22 imp gal; 0,26 US gal), embora existam CubeSats que são construídos e implantados com tamanhos de múltiplos de 10 cm de comprimento.

A partir de 2014, um método de colocar os CubeSats em órbita é transportá- los a bordo de uma espaçonave maior como parte de uma carga para uma estação espacial maior . Quando isso é feito, implantar o CubeSats em órbita como um satélite artificial separado requer um aparato especial, como o Nanoracks CubeSat Deployer. O NRCSD é colocado em posição para ser agarrado por um dos braços robóticos da ISS, que então coloca o implantador CubeSat na posição correta montado externamente à ISS para ser capaz de liberar os satélites em miniatura em órbita adequada.

fundo

A Estação Espacial Internacional foi projetada para ser usada tanto como um laboratório de microgravidade, quanto como uma plataforma de lançamento para serviços em órbita baixa da Terra . O módulo Kibō ISS da Agência Espacial Japonesa ( JAXA ) inclui um pequeno sistema de implantação de satélite chamado J-SSOD.

Nanoracks , por meio de seu Acordo de Ato Espacial com a NASA , implantou um CubeSat usando o J-SSOD. Vendo a demanda do mercado emergente por CubeSats, a Nanoracks autofinanciou seu próprio implantador ISS, com a permissão da NASA e da JAXA. Nanoracks evoluíram longe do J-SSOD devido ao pequeno número de satélites que poderiam ser implantados em um ciclo de airlock e seu desejo de maximizar a capacidade de cada ciclo de airlock. O J-SSOD usou um ciclo completo de airlock para lançar apenas 6U. O Nanoracks CubeSat Deployer usa dois ciclos de eclusa de ar, cada um contendo 8 implementadores. Cada implantador é capaz de conter 6U, permitindo um total de 48U por ciclo de airlock.

A implantação do CubeSats do ISS tem vários benefícios. O lançamento dos veículos a bordo do transportador logístico do veículo visitante da ISS reduz a vibração e as cargas que eles enfrentam durante o lançamento. Além disso, eles podem ser embalados em materiais de proteção para que a probabilidade de danos ao CubeSat durante o lançamento seja reduzida significativamente. Além disso, para satélites de observação da Terra, como os do Planet Labs , a órbita inferior da órbita da ISS, cerca de 400 km, é uma vantagem. Além disso, a órbita inferior permite um decaimento natural dos satélites, reduzindo assim o acúmulo de detritos orbitais.

História

JEM Small Satellite Orbital Deployer

O J-SSOD (Small Satellite Orbital Deployer) do Módulo Experimental Japonês é o primeiro de seu tipo a lançar pequenos satélites da Estação Espacial Internacional. A instalação fornece um caso de instalação de satélite exclusivo para o Sistema de Manipulação Remota (RMS) do Módulo de Experimento Japonês (JEM) para a implantação de pequenos satélites CubeSat da ISS. O J-SSOD suporta até 3 pequenos CubeSats de uma unidade (1U, 10 x 10 x 10 cm) por caixa de instalação de satélite, 6 no total, embora outros tamanhos de até 55 x 55 x 35 cm também possam ser usados. Cada caso de instalação de satélite pré-embalado é carregado por membros da tripulação na Plataforma de Experimentos Multiuso (MPEP) dentro do volume habitável JEM. A plataforma MPEP é então anexada à mesa deslizante JEM dentro da câmara pressurizada JEM para transferência para o JEMRMS e ambiente espacial. O JEMRMS agarra e manobra o MPEP e J-SSOD para uma orientação de implantação predefinida e, em seguida, descarta os pequenos satélites CubeSat.

O MPEP é uma plataforma que atua como interface entre as operações dentro e fora do ISS, e o mecanismo J-SSOD é instalado nesta plataforma. Em 21 de julho de 2012, a JAXA lançou a espaçonave de carga Kounotori 3 (HTV-3) para a ISS na Expedição 33 . O J-SSOD foi uma carga útil neste voo junto com cinco CubeSats que foram planejados para serem implantados pelo J-SSOD montado no JEMRMS (JEM- Remote Manipulator System), um braço robótico, no final de 2012. Os cinco CubeSats foram implantados com sucesso em 4 de outubro de 2012 pelo astronauta Akihiko Hoshide da JAXA usando o J-SSOD recém-instalado. Isso representou o primeiro serviço de implantação de J-SSOD.

Desenvolvimento do Nanoracks CubeSat Deployer

Em outubro de 2013, a Nanoracks se tornou a primeira empresa a coordenar a implantação de pequenos satélites (CubeSats / nanosatélites) da ISS por meio da eclusa de ar no módulo japonês Kibō . Esta implantação foi feita por Nanoracks usando J-SSOD. O primeiro cliente da Nanoracks foi a FPT Vietnam National University, Hanoi , Vietnam . O F-1 CubeSat foi desenvolvido por jovens engenheiros e estudantes do laboratório FSpace da Universidade Nacional FPT Vietnam, em Hanói. A missão do F-1 era "sobreviver" ao ambiente espacial por um mês, medindo temperatura e dados magnéticos enquanto tirava fotos da Terra em baixa resolução.

Em 2013, Nanoracks buscou permissão da NASA para desenvolver seu próprio hardware e implantador CubeSat / SmallSat para usar sobre o JEM-Small Satellite Deployer. Nanoracks trouxe liderança para a indústria americana de pequenos satélites ao construir um implantador maior, capaz de implantar 48U de satélites. Nanoracks projetou, fabricou e testou o implantador para aprovação da NASA e JAXA para chegar à Estação Espacial Internacional.

O Nanoracks CubeSat Deployer foi lançado em 9 de janeiro de 2014, na missão Orbital Sciences Cygnus CRS Orb-1 junto com 33 pequenos satélites.

Fabricação do NRCSD

A Quad-M, Inc. desenvolveu o CubeSat Deployer para ser compatível com o padrão Cal Poly. Ele foi reprojetado e fabricado de acordo com as especificações do Nanoracks para uso na Estação Espacial Internacional. Quad-M realizou uma análise de projeto inicial para garantir um projeto compatível. A análise estrutural incluiu uma análise modal para avaliar a resposta à vibração e a análise térmica incluiu cálculos para avaliar as diferentes opções de revestimento da porta e uma análise térmica transitória inicial para estimar. Além disso, a Quad-M realizou testes de desenvolvimento para: liberação da porta, teste de implantação CSD / CubeSat, teste de vibração aleatória e ciclo de temperatura.

Perfil da missão

Integrando o CubeSats

A integração do CubeSat começa com o desempacotamento do CSD do contêiner de remessa e, em seguida, a remoção do Conjunto da Placa Base da parte traseira do CSD. Em seguida, o CubeSat é inserido pela parte traseira e deslizado para cima confortavelmente contra as portas. CubeSats adicionais são então inseridos pela parte traseira no mesmo progresso. O conjunto da placa de base é então reinstalado. Quatro parafusos jack são então ajustados com a placa impulsora e travados. O parafuso de contenção é então removido e o implantador é embalado para envio.

Orbital Sciences CRS Orb-1

Um conjunto de Nanoracks CubeSats é implantado pelo Nanoracks CubeSat Deployer conectado ao final do braço robótico japonês (25 de fevereiro de 2014).
Veículo lançador : Orbital Sciences Cygnus (Orb-1)
Data de lançamento: 9 de janeiro de 2014
Número total de CubeSats: 33
Objetivo: Esses 28 CubeSats 3U estão trabalhando para construir uma constelação de observação da Terra baseada exclusivamente em CubeSats. Os CubeSats contêm baterias que fornecem energia para os vários sistemas em cada Dove. Cada satélite possui um telescópio óptico para adquirir imagens da Terra em alta resolução. Cada satélite usa um sistema de banda X para o downlink de imagens adquiridas e telemetria de sistemas a taxas de dados de 120 Mbit / s.
Objetivo: este CubeSat 2U fornecerá uma plataforma para estudantes e entusiastas do espaço executarem experimentos com o Arduino baseados no espaço. Este é um acompanhamento do ArduSat-1 lançado em novembro de 2013.
Objetivo: usar hardware e software de código aberto de baixo custo para seus computadores de vôo que irão controlar a carga útil do satélite. O CubeSat carrega uma câmera VGA, um receptor GPS, um transponder linear e um transponder de pacote de rádio AX-25.
Objetivo: Um dos primeiros satélites da Lituânia (junto com LitSat-1). Este CubeSat está equipado com uma câmera VGA de baixa resolução, receptor GPS, farol de telemetria 9k6 AX25 FSK, farol UHF CW e repetidor de voz em modo FM V / U 150 mW. O satélite transmitirá imagens de dados de sensor e carga útil e três palavras em lituano.
Objetivo: Este satélite de 1,3 quilograma financiado por crowdsourcing apresenta painéis solares implantáveis, quatro câmeras e antenas de comunicação usadas para receber mensagens da Terra que são transmitidas em horários pré-determinados.
  • Universidade do Peru: UAPSat-1 (1)
Objetivo: Este CubeSat 1U usa painéis solares montados na carroceria para geração de energia. Ele é equipado com um minicomputador, transmissores / receptores de rádio, um módulo de controle de energia e um sistema básico de controle de atitude. O satélite transmitirá dados de telemetria e leituras do sensor de temperatura de dentro e de fora da espaçonave.

Orbital Sciences CRS Orb-2

Veículo lançador : Orbital Sciences Cygnus (Orb-2)
Data de lançamento: 13 de julho de 2014
Número total de CubeSats: 32
Objetivo: Esses 28 CubeSats 3U estão trabalhando para construir uma constelação de observação da Terra baseada exclusivamente em CubeSats. Os CubeSats contêm baterias que fornecem energia para os vários sistemas em cada Dove. Cada satélite possui um telescópio óptico para adquirir imagens da Terra em alta resolução. Cada satélite usa um sistema de banda X para o downlink de imagens adquiridas e telemetria de sistemas a taxas de dados de 120 Mbit / s.
Objetivo: Este satélites usa componentes de prateleira comerciais para fornecer as funções básicas dos satélites, como comando, geração e fornecimento de energia e comunicações com as outras duas unidades dos satélites. O CubeSat voará e o Exo-Brake para orbitar, o qual é implantado assim que o satélite é liberado para demonstrar um Sistema de De-Orbit Passivo para satélites.
Objetivo: Este satélite carrega um radiômetro de micro-ondas passivo de nove canais para demonstrar a tecnologia de radiômetro miniaturizado no espaço para aplicação em sistemas de espaçonaves ultracompactos, como sonda multibanda de alto desempenho para futuros satélites meteorológicos.
  • GEARSSAAT (1)
Objetivo: Este satélite está equipado com terminais de comunicações Globalstar que realizarão estudos envolvendo a constelação de satélites de comunicações Globalstar.
  • Equipe Lambda: Lambdasat (1)
Objetivo: A espaçonave realizará demonstração técnica do ônibus do satélite no ambiente de radiação no espaço e na degradação dos sistemas de rastreamento. O satélite também carrega um Sistema de Identificação Automática (AIS) para rastrear embarcações marítimas ao redor do globo e um experimento científico que olha para o grafeno no espaço.

Referências