Bugün yörüngede dönen CubeSats’ın çoğu, Dünya’ya dair gözlem ve iletişim ile ilgili görevleri yerine getirmek için ayrılmıştır. Önümüzdeki yıllarda bu iki kategori hâkim olmaya devam edecek gibi görünmektedir. En büyük artış iletişim uydularında gerçekleşecek olsa da, fırlatılacak tahmin edilen uydu sayısının daha fazla katlanacağı düşünüldüğünde, bilimsel (EO olmayan) görevlerdeki büyüme ihmal edilemez (% 10’dan% 20’ye) olmaz. Özellikle, 2017 yılına kadar yalnızca 5 astronomi ve sahada gezegenler arası görevler vardır, 2018 yılına kadar LEO dışındaki hedeflere yalnızca 14 nano/ mikro uydu fırlatılmıştır.
Dünyanın Ötesi yörüngesi, güvenilirlik uğruna, tarihsel olarak küçük uydulara yatırım yapma konusunda isteksiz davranan sivil ajansların alanıdır. Bununla birlikte, yalnızca 2018’de dört nano / mikro uydu yörüngesinin ötesine geçtiğinden, bu da önceki 5 yılda olanlardan daha fazla olduğundan ve önümüzdeki 5 yıl içinde 35 tanesinin daha fırlatılması beklenilmektedir. Doğal olarak, çoğu ayı hedef alır, ancak göz ardı edilemeyecek bir kısmı gezegenler arası görevlere ayrılacaktır. Diğer alanlarda olduğu gibi, başlangıçta tüm astronomi veya heliofizik misyonları üniversiteler tarafından yürütülmektedir ve ilk NASA JPL misyonu (ASTERIA) 2017 yılına kadar başlatılmamıştır. CubeSats ile son teknoloji astronomiye ulaşmak, diğerlerinin yanı sıra hassas işaretleme, iletişim teknolojisi ve konuşlandırılabilirlerdeki ilerlemeler sayesinde mümkün hale gelmiştir.
Ana astronomiyi ve Dünya’nın ötesindeki geçmiş ve planlanan görevleri gösterir. Ayrıca, bu görevlerin çoğunun, tüm gelişmiş tutum belirleme ve kontrol sistemlerini (ADCS), daha büyük konuşlandırılabilir. Bunun yanında güneş panelleri, antenleri ve ayrıca teleskop optiklerini barındırabilen en küçük olan 6 U form
faktörüne dayandığını da göstermektedir. Şimdiye kadar IR’de finanse edilmiş hiçbir CubeSat misyonunun olmaması da dikkat çekicidir. Çünkü termal stabilite ve dedektör soğutması, güç ve alan sınırlamaları nedeniyle astrofizik için henüz geliştirilmemiş olan CubeSats için kriyo-soğutucular gerektirmektedir.
2020’de Ay’a fırlatılan çok sayıda CubeSat’ın, daha önce Keşif Görevi-1 olarak bilinen Artemis-1 görevine karşılık geldiğini belirtmekte fayda vardır. Artemis-1 test uçuşunda on üç düşük maliyetli CubeSat görevi rekabetçi bir şekilde ikincil yükler olarak seçilmiş ve hepsi 6 U form faktörüne sahiptir. Seçilen CubeSat’lar aşağıdaki gibidir:
• Ay el feneri,
• Ay’ın Güney Kutbu,
• Dünya’ya yakın asteroid,
• BioSentinel (1972’den beri ilk canlıları derin uzaya taşıyan),
• SkyFire (LunIR),
• Lunar IceCube,
• CubeSat for solar particles (Cusp),
• Ay kutuplu hidrojen haritalayıcısı (LunaH Harita),
• Equuleus,
• Omotenashı,
• ArgoMoon,
• Cislunar explorers,
• Earth escape explorer (CU-E 3),
• Takım milleri,
Gezegenler arası görevlerden bahseden NASA, 5 Mayıs 2018’de InSight to Mars adlı sabit bir iniş aracı fırlatmış ve 26 Kasım 2018’de Mars’a iniş yapmıştır. Hem MarCO-A hem de MarCO-B, Mars’a inerken InSight’tan Dünya’ya veri aktararak Mars’ın yanından geçişini başarmıştır. İletişim amaçları için kullanılan yansıma dizisi ile Marco’ların üstün bir görünümünü göstermektedir.
Bahsedilen klasik astronomi, ay ve Mars görevlerine ek olarak, CubeSats günümüzde güneş sisteminin diğer cisimlerine giden yollarını bulur. Ayrıca onları Venüs’e (CUVE görevi), Deimos ve Phobos’a gönderme önerileri vardır. Ayrıca asteroitler (PRISM ve PROME görevleri), kuyruklu yıldızlar (PrOVE görevi) veya Jüpiter görevi, LEO ve LEO CubeSat ötesi keşif girişimlerini gösterir.
CubeSats Sonuçları ve İleriye Dönük İzlenmesi Gereken Yollar
1999’daki anlayışından bu yana, CubeSats da yıkıcı bir yenilik üretilmiştir. Bir pazarın altındaki basit uygulamalardan (çoğunlukla eğitimsel), durmaksızın yükselmeye devam etmiş ve sonunda yerleşik orta büyüklükte rakip uyduların yerini almışlardır. Bununla birlikte, fizik yasaları değiştirilemediğinden, CubeSats tüm büyük uzay görevlerinin yerini alamaz. Yani zayıf sinyalleri toplamak ve büyük açısal çözünürlük elde etmek için büyük açıklıklar ve odak uzunlukları gerekir. Bununla birlikte, CubeSats, kısa yeniden ziyaret sürelerinin ve hatta sürekli izlemenin gerekli olduğu birçok Dünya gözlem, astronomik ve iletişim uygulamalarında kendi nişlerini bulmaktadır.
Erken CubeSats tipik olarak yörüngede bir kez kısa ömürlere sahiptir (birkaç ay), ancak artan zemin testleri ve ilave fazlalıklarla birlikte yaşam süreleri bazı durumlarda 4-5 yıla kadar önemli ölçüde arttırılmıştır. Tüm bu olağanüstü gelişmelere rağmen, CubeSats’in tam potansiyelinden yararlanmak için hala birçok teknolojinin geliştirilmesi gerekir. En zorlu teknolojileri ve uygulamaları, özellikle artan iletişim performansı, güvenilirlik, termal kararlılık ve kalibrasyon doğruluğu gerekir. Dünya gözlemi alanında, nanosat sensörlerinde gelecekteki gelişmeler büyük olasılıkla gerçekleşecektir ve pasif mikrodalga sensörleri alanına bazı örnekler aşağıdaki gibidir:
• Orbital Micro Systems tarafından Global Çevresel İzleme Sistemi (GEMS) takımyıldızında bulunan MiniRad gibi hava durumu uygulamaları için minyatür mikrodalga ve milimetre dalga radyometreler,
• Hedef tespit / tanımlama için gerçek zamanlı işlemeye sahip GNSS-R cihazları veya daha büyük uydu, yer bağı bant genişlikleri mevcut olduğundan, işlemeyi hedefe göre optimize etmek için ham veri toplama ve yerinde işleme ile, FMPL-3’te planlandığı gibi, FSSCat üzerinde FMPL-2’nin evrimi,
• Pasif VNIR / TIR hiperspektral görüntüleyiciler alanında, görüntüleyiciler daha fazla sayıda bant içerir, ancak indirilecek bilgi miktarını en aza indirmek için gelişmiş görüntü sıkıştırma algoritmaları ve yalnızca ham yerine çıkarılan bilgileri indirmek için yapay zeka verilerin oluşturulması,
Ayrıca, bilimsel verilerin kalitesini artırmak için her ikisinin de kalibrasyonunun iyileştirilmesi gerekir. Güç ve anten boyutu gereksinimleri nedeniyle, aktif mikrodalga sensörleri örneğin, radar altimetreleri ve SAR’lar, muhtemelen mini ve mikrosatların etki alanında kalır ve aktif optik Sensör teknolojisi (yani lidarlar) orta vadede küçük uydularda gelişir. Astronomi ve özellikle heliofizik alanında NASA da başı çekmektedir. NASA, 2017’de Heliophysics Small Explorers Programında bildirilen, birçok tasarlanmış program vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Enerjik Kütle Fırlatma Gezgini Mekanizmaları (MEME-X),
• Odaklama Optik X-ışını Güneş Görüntüleyici (FOXSI),
• Çok Yarıklı Güneş Gezgini (MUSE),
• Tandem Yeniden Bağlanma ve Cusp Elektrodinamik Keşif Uyduları (TRACERS),
• Korona ve Heliosferi Birleştirmek için Polarimetre (PUNCH),
• Atmosferik Dalgalar Deneyi (AWE),
• ABD’nin THOR görevine Katkıları (THOR- ABD),
• Aşırı ultraviyole (COSIE) Koronal Spektrografik Görüntüleyici
• Uzay tabanlı bir seyrek dizi olan Güneş Radyosu Girişimölçer Uzay Deneyi (SunRISE) görev konsepti,
Bununla birlikte Ağustos 2019’da NASA, gezegenler arası uzayı incelemek için SmallSat teknolojilerini göstermek için iki öneri seçmiştir. Bu iki öneri aşağıdaki gibidir:
• Helyofizik için Bilimi Etkinleştiren Teknolojiler (SETH), nötr atomların yanı sıra bir dizi dalga ve güneşten çıkan diğer parçacıklar iki teknolojiyi, bir optik iletişim teknolojisini ve güneş enerjisini tespit etme deneyini göstirir,
• Yaklaşık 18.000 metrekarelik bir güneş yelkeni ve güneşin manyetik alan yapısının eşzamanlı ölçümlerini sağlayan bir koronagraf aleti yerleştirecek olan Solar Cruiser ve koronal kütle atımlarının veya CME’lerin hız önerisidir.
Kaynakça:
researchgate.net/publication/223954441_Cubesats_Cost-effective_science_and_technology_ emerging_and_developing_nations
digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4102&context=smallsat
nationalacademies.org/our-work/achieving-science-goals-with-cubesats
geoset.irb.hr/science%20in%20cubesat
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu