CubeSats: studenten toegang geven tot de ruimte

Geschreven door
Beoordeel dit item
(10 stemmen)
Artistieke impressie van een CubeSat in een baan om de Aarde Artistieke impressie van een CubeSat in een baan om de Aarde Foto: Aalborg University

Studenten toegang geven tot de ruimte was eind de jaren ’90 een nieuwe uitdaging in de ruimtevaart. Tal van universiteiten en onderzoeksinstellingen over de hele wereld gaven al verschillende jaren specifiek gerichte opleidingen aan studenten die zich focusten op nieuwe technologieën en onderzoeken die zouden kunnen toegepast worden in de ruimtevaart.

Hierdoor droomden vele universiteiten luidop van de ontwikkeling van een eigen satelliet die vroeg of laat in de ruimte zou kunnen gebracht worden. Op deze manier zouden studenten technologieën en instrumenten uitvoerig kunnen testen in een baan om de Aarde. De ontwikkelings- en lanceerkosten van een eigen satelliet liepen echter veel te hoog op waardoor dergelijke projecten geen plaats hadden in de begrotingen van veel universiteiten. Toen de Amerikaan Bob Twiggs van de Stanford University samen met Jordi Puig-Suari van de California Polytechnic State University (Cal Poly) in 1999 het CubeSat concept ontwikkelde, kwam de ‘studentensatelliet’ voor het eerst in de geschiedenis in beeld.

CubeSat
Het Chassis van een 1 Unit CubeSat - Foto: Pumpkin Inc.

Het succes achter de picosatellietstandaard van een CubeSat zit hem in zijn eenvoud en kleine omvang. CubeSats zijn zeer kleine satellietjes die de vorm van een kubus hebben en exact 10 x 10 x 10 centimeter groot zijn. Deze zogenaamde picosatellieten wegen niet meer dan 1,3 kilogram en bestaan vaak uit onderdelen die in de handel vrij te verkrijgen zijn. De standaard van 10 x 10 x 10 centimeter wordt bij CubeSats aangeduid als 1 Unit (U). Aangezien drie 1 Unit CubeSats dezelfde afmetingen hebben als één 3 Unit CubeSat is het dus ook mogelijk om een CubeSat te ontwikkelen die bestaat uit meerdere Units. De bouw van een CubeSat start meestal met de aankoop van een CubeSat Kit. Dit is een pakket waarin zich alle onderdelen bevinden zoals het chassis, de elektronica en software om te starten met de bouw en ontwikkeling van een eigen CubeSat. De prijzen voor deze startkits variëren van 7 500 tot 8 750 dollar (prijzen: Pumpkin Inc.). Dankzij hun kleine omvang en lichte massa kunnen ze dan ook heel makkelijk in de ruimte worden gebracht met bestaande technologieën en lanceermiddelen. Eén bepaald systeem waarmee CubeSats uitgezet worden in de ruimte kreeg de naam Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD) en werd eveneens ontwikkeld door de California Polytechnic State University (Cal Poly). In één P-POD kan men drie 1 Unit CubeSats onderbrengen die men één voor één uitzet in de ruimte wanneer de P-POD hier het gewenste signaal voor ontvangen heeft. Van alle CubeSats die vandaag de dag in de ruimte gebracht werden, werd meer dan 90% uitgezet door middel van een P-POD.

CubeSats van over de hele wereld

Doordat CubeSat satellieten zeer klein zijn, is het mogelijk om verschillende van deze tuigjes tegelijk in de ruimte te brengen. De eerste maal dat CubeSats gelanceerd werden, was in juni 2003. Toen bracht een Russische Rockot-KM raket vanop de Plesetsk lanceerbasis zes CubeSats in een zon-synchrone baan om de Aarde. Tijdens deze eerste CubeSat lancering werden ondermeer de Deense AAU-Cubesat en DTUSat CubeSats gelanceerd die ontwikkeld werden door de Aalborg University en de Technical University of Denmark. Daarnaast werden door de Rockot-KM raket ook CubeSats in de ruimte gebracht afkomstig van de University of Toronto (CanX1), het Tokyo Institute of Technology Laboratory for Space Systems (CUTE 1) en de University of Tokyo (XI 4). De meest opmerkelijke CubeSat die tijdens deze eerste missie gelanceerd werd, was QuakeSat 1 die 3 Units groot was en ontwikkeld werd door de Stanford University. QuakeSat 1 had een gewicht van 5 kilogram en werd door studenten ontwikkeld om veranderingen in extreem lage frequenties waar te nemen die volgens wetenschappers zouden veroorzaakt worden door seismologische activiteit. Deze eerste geslaagde lancering van verschillende CubeSats bewees meteen dat ruimtevaart toegankelijk werd voor universiteiten en hun studenten. In 2004 had de bouw en lancering van een CubeSat picosatelliet een prijskaartje van tussen de 65 000 en 80 000 dollar. Wellicht was dit het grootste succes aan het hele CubeSat verhaal aangezien traditionele kunstmanen vaak miljoenen dollars kosten. Dergelijke low-budget ruimteprojecten pasten perfect in de begrotingen van tal van universiteiten en kleine bedrijven. Uiteindelijk werden er volgens de California Polytechnic State University (Cal Poly) in 2004 maar liefst tussen de 40 en 50 CubeSats door universiteiten gebouwd.

AAU-CubeSat
Artistieke impressie van de Deense AAU-CubeSat in een baan om de Aarde - Foto: Aalborg University

In 2005 vond een tweede CubeSat lancering plaats. Tijdens deze missie bracht een Russische Kosmos-3M draagraket vanop de Plesetsk lanceerbasis ondermeer drie CubeSat satellieten in de ruimte in het kader van ESA’s Student Space Exploration and Technology Initiative (SSETI). Tijdens deze educatieve Europese SSETI-missie werden de Japanse XI-V, Duitse UWE 1 en Noorse Ncube 2 CubeSats uitgezet in een lage baan om de Aarde. De drie picosatellieten bevonden zich aan boord van ESA’s SSETI-Express kunstmaan en werden 1 uur en 40 minuten na de lancering uitgezet. De 1 Unit CubeSats waren net als hun voorgangers afkomstig van universiteiten en werden ontwikkeld om nieuwe technologieën te testen op vlak van communicatie, elektronica en energie.

Een andere CubeSat missie vond in 2007 plaats toen een Russische Dnepr raket vanop Bajkonoer ondermeer zeven CubeSats in de ruimte bracht. Deze picosatellietjes werden ontwikkeld door studenten van de California Polytechnic State University (CP 3 & 4), de University of Michigan (CAPE 1) en de Universidad Sergio Arboleda uit Colombia (Libertad 1). Daarnaast zette de Dnepr raket ook drie CubeSats uit in een lage baan om de Aarde die afkomstig waren van de Amerikaanse bedrijven The Aerospace Corporation (AeroCube 2), Boeing (CSTB 1) en Tethers Unlimited (MAST). De 3 Unit Multi-Application Survivable Tether (MAST) CubeSat werd ontwikkeld om ingenieurs een beter idee te geven hoe tuigen zich in de ruimte gedragen wanneer deze met elkaar verbonden zijn door een kabel of draad. MAST bestond uit drie 1 Unit CubeSats (Gadget, Ted & Ralph) die in de ruimte losgemaakt werden van elkaar maar aan elkaar bevestigd bleven door middel van een kabel. Dergelijke projecten bewezen dat ook bedrijven handig gebruik kunnen maken van picosatellieten als CubeSats om nieuwe technologieën en systemen te testen. In 2010 vonden er eveneens twee CubeSat lanceringen plaats. Op 20 mei werd een Japanse H-2A draagraket gelanceerd met aan boord drie 1 Unit CubeSats en op 20 november werd een Amerikaanse Minotaur 4 raket gelanceerd met aan boord drie 3 Unit Cubesats die op een hoogte van meer dan 640 kilometer uitgezet werden. De meest opmerkelijke CubeSat uit deze twee missies was ongetwijfeld de door NASA’s Ames Research Center ontwikkelde NanoSail D satelliet. Deze 3,9 kilogram zware CubeSat werd ontwikkeld om een klein zonnezeil te testen in een baan om de Aarde. Met dit 9,2 vierkante meter grote  zonnezeil zal het tuig proberen om op eigen kracht terug te keren in de atmosfeer van de Aarde waar het uiteindelijk zal opbranden.

Tegenslagen

Zoals in veel ruimtevaartprojecten kende ook het CubeSat project enkele grote tegenslagen. Toen op 26 juli 2006 een Russische Dnepr raket 86 seconden na de lancering neerstorte, gingen hierbij veertien CubeSat satellietjes verloren. De onderste rakettrap weigerde zich af te scheiden van de tweede trap waardoor de raketmotor werd uitgezet en de draagraket vervolgens te pletter stortte in de verlaten steppe van Kazachstan. De 1 Unit CubeSats waren afkomstig van de California Polytechnic State University (CP 1 & 1), de University of Arizona (Rincon 1), de University of Hawaii (Mea Huaka’i), de Montana State University (MEROPE), en de Cornell University (ICECube 1 & 2) in de Verenigde Staten, de Hankuk Aviantion University in Zuid-Korea (HAUSAT 1), de Nihon University in Japan (SEEDS) en enkele Noorse universiteiten en hoge scholen (Ncube 1). Tijdens deze mislukte Dnepr lancering ging ook de 2 Unit ION CubeSat verloren die ontwikkeld werd door de University of Illinois. De veertien CubeSats bevonden zich in het vrachtruim van de Dnepr raket in vijf verschillende P-POD’s. Toen op 3 augustus 2008 de derde commerciële Falcon 1 raket verloren ging tijdens de lancering gingen opnieuw twee CubeSats verloren. Hierbij ging ondermeer de door NASA’s Ames Research Center ontwikkelde PharmaSat Risk Evaluation (PreSat) 3 Unit CubeSat verloren die in een recordperiode van zes maanden gebouwd werd. Deze kleine wetenschappelijke CubeSat werd uitgerust met een micro-laboratorium waarin men de groei, evolutie en toestand van gistcellen kon bestuderen. Honderden studenten, professoren en onderzoekers zagen tijdens deze mislukte lanceringen hun jarenlange werk verloren gaan.

PreSat
NASA's PreSat ging op 3 augustus 2008 verloren tijdens een mislukte Falcon 1 lancering - Foto: NASA

Ook Nederland en België doen mee

CubeSats hebben ook de interesse gelokt van universiteiten en studenten uit Nederland en België. De door de Technische Universiteit van Delft ontwikkelde Delfi-C3 drie Unit CubeSat werd op 28 april 2008 met succes in de ruimte gebracht door een Indiase PSLV raket. Delfi-C3 heeft een gewicht van 3 kilogram en werd uitgerust met het Thin Film Solar Cell Experiment, Autonomous Wireless Sun Sensor Experiment en Advanced Transceiver Experiment. Met deze eerste Nederlandse studentensatelliet wou men nieuwe zonnecellen testen voor het bedrijf Dutch Space, een autonome zonnecensor voor TNO uitproberen en een geavanceerde hoog efficiënte tranceiver testen. Delfi-C3 bevindt zich inmiddels al meer dan 950 dagen in de ruimte en is nog steeds operationeel. Ook een Belgische universiteit heeft zijn oog laten vallen op de kleine picosatellietjes. Zo ontwikkelde de Universiteit van Luik in samenwerking met de Haute École de la Province de Liège de OUFTI-1 CubeSat. OUFTI-1 staat voor ‘Orbital Utility For Telecommunication Innovation’ en moet nieuwe technologieën uittesten op vlak van communicatie. Zo zal men tijdens de OUFTI-1 missie experimenteren met het Digital Smart Technologies for Amateur Radio (D-STAR) protocol dat werd ontwikkeld voor het overdragen van digitale informatie (spraak en data) via smalbandige radioverbindingen. OUFTI-1 zal in 2011 tijdens de eerste lancering van Europa’s nieuwe Vega raket in de ruimte gebracht worden met ondermeer zes andere CubeSats.

Kris Christiaens

Medebeheerder & hoofdredacteur van Spacepage.
Oprichter & beheerder van Belgium in Space.
Ruimtevaart & sterrenkunde redacteur.

Meer in deze categorie: « Ohsumi Ariel 1 »

Dit gebeurde vandaag in 1976

Het gebeurde toen

Vanop de Bajkonoer lanceerbasis wordt met behulp van een krachtige Proton raket het Russische ruimtstation Saljoet 5 in de ruimte gebracht. Dit was het derde en laatste ruimtestation van het type Almaz dat werd gebruikt voor militaire doeleinden. Er waren oorspronkelijk vier bemande missies naar het Saljoet 5 gepland waarvan alleen de eerste en de derde succesvol waren.

Ontdek meer gebeurtenissen

Het weerbericht op Mars

NGC 2438

NGC 2438
De planetaire nevel NGC 2438 in het sterrenbeeld Puppis (Achtersteven) heeft een schijnbare helderheid van magnitude van 10.8. Deze mooie nevel ligt vlakbij het Messierobject M46 maar de ster die…
Lees meer...

Steun Spacepage!

Deze website wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door ons te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van het laatste nieuws en artikelen boordevol informatie.

79%

Sociale netwerken