سیناپرس: در سال ۱۹۵۷ اتحاد جماهیر شوروی نخستین ماهواره فضایی جهان به نام اسپاتنیک-۱ را پرتاب کرد و اکنون در آستانه آغاز سال ۲۰۱۵، ده‌ها کشور جهان صاحب بیش از ۱۲۵۰ ماهواره در مدار زمین هستند.
از آن موقع تاکنون فناوری ساخت و پرتاب ماهواره‌ها دست‌خوش تحولات چشمگیری شده است. یکی از مهمترین تحولات کاهش اندازه و جرم ماهواره‌هاست.
کاهش جرم ماهواره‌ها از چند تن به کیوب‌ست‌های (ماهواره‌های مکعبی) یک کیلوگرمی تحولی شگفت انگیز است و از طرفی هزینه ساخت و پرتاب کیوب‌ست‌ها از صد هزار دلار تجاوز نمی‌کند. این رقم در مقایسه با هزینه‌های هنگفت و چند میلیون دلاری اکتشافات فضایی بسیار ناچیز است.
چنین ویژگی‌هایی باعث شده است که کیوب‌ست‌ها در میان علاقمندان فضا و به ویژه دانشجویان و دانشگاهیان محبوبیت ویژه‌ای پیدا کنند. اکنون آنها می‌توانند در یک آزمایشگاه کوچک یک ماهواره بسازند و آن را به فضا بفرستند و پاسخ سوالات خود را دریابند.
توانایی ساخت ماهواره‌هایی بسیار کاربردی و در عین حال فوق‌العاده کوچک، قدرتمند و مقرون به صرفه با پیشرفت فناوری کوچک‌سازی و اختراع ریزتراشه‌ها و سنسورها امکان‌پذیر شده است.
کیوب‌ست‌ها از آغاز
ایده نخستن کیوب‌ست‌ها از سال ۱۹۹۹ در دانشگاه استنفورد جرقه زد و تا کنون از این نوع ماهواره‌های بسیار کوچک نزدیک به ۱۵۰ عدد به صورت رسمی ساخته و پرتاب شده‌اند. در سال ۱۹۹۹ دو تن از اساتید دانشگاه استنفورد برای آنکه به دانشجویان‌شان طراحی، ساخت، تست و ناوبری فضاپیماها در فضا را آموزش دهند نخستین کیوب‌ست‌ها را با قابلیت‌های مشابه اسپاتنیک طراحی کردند، اما پس از آن برای کمک به دانشجویان سراسر دنیا و همچنین انجام اکتشافات فضایی ویژگی‌های کیوب‌ست‌ها گسترش یافت. ظهور کیوب‌ست‌ها به عنوان یک ابزار آموزشی به قدری مورد توجه قرار گرفت که در حال حاضر نیز بخش عمده توسعه آنها را دانشگاه‌ها انجام می‌دهند. حدود ۱۵۰ کیوب‌ست تا دسامبر ۲۰۱۴، ساخته شده و به فضا پرتاب شدند که نزدیک به ۸۰ درصد آنها برای مقاصد آموزشی طراحی شده بوده‌اند و فرصتی برای ایجاد انگیزه، علاقه و البته چالش در میان دانشجویان و دانش‌آموزان درزمینه علوم فضایی و مهندسی را فراهم می‌کنند.
ویژگی‌های کیوب‌ست‌ها
دانشگاه استنفورد به همراه دانشگاه پلی تکنیک ایالت کالیفرنیا (کال‌پوی) در حال حاضر مرکز اصلی همکاری‌های بین‌المللی بیش از ۱۰۰ دانشگاه، دبیرستان و شرکت خصوصی در سراسر جهان هستند. همچنین کال‌پوی استانداردهای پایه کیوب‌ست‌ها را با ارائه ویژگی‌هایی مانند ابعاد خارجی، مواد موردنیاز و محدودیت‌های ارسال، تعیین می‌کند. علاوه بر آن این دانشگاه هم اکنون به عنوان هماهنگ کننده پرتاب‌های کیوب‌ست، سازماندهی کنفرانس‌ها و کارگاه‌های آموزشی در این زمینه را بر عهده دارد. بر اساس سندی که در سال ۲۰۰۰ این دو دانشگاه منشر ساختند هر «واحد» کیوب‌ست نوعی ماهواره مینیاتوری به صورت مکعبی با ابعاد ۱۰ سانتیمتر بوده و حجم آن برابر یک لیتر است و وزن آن نیز از 1/33 کیلوگرم تجاوز نمی‌کند؛ ماهواره‌های کیوب‌ست با توجه به ماموریت و نوع محموله خود می‌توانند شامل دو یا چند واحد باشند.
برای قرارگرفتن واحدهای کیوب‌ست در کنار یکدیگر سه نوع استاندارد استقرار تعریف شده است. تمامی این استانداردها به گونه‌ای تعیین شده‌اند که بتوانند علاوه بر آن که به آسانی به پرتابگر حامل متصل شوند و از محموله اصلی موشک کاملا به صورت جداگانه قرار بگیرند و پس از رسیدن به مدار مورد نظر از موشک جدا شوند:
الف) استقرار «پلی»
این نوع قرارگیری توسط دانشگاه استنفورد و موسسه پلی‌تکنیک کالیفرنیا ابداع شد، در این حالت سه واحد کیوب‌ست روی یکدیگر به صورت عمودی چیده می‌شوند.
ب) استقرار توکیو
این نوع استقرار که توسط ژاپنی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، قادر است تنها یک واحد کیوب‌ست را نگه دارد.
ج) استقرار سفارشی
یک سیستم جداسازی مستقل و سفارشی که در دانشگاه تورنتو کانادا ساخته شده است و برای هر نوع ماهواره‌ای از کیوب‌ست‌ها گرفته تا نانو ماهواره‌ها با اندازه‌های مختلف مناسب است.
یک کیوب ست از چه اجزایی ساخته شده است؟
قاب ماهواره‌ای: یک ساختاری به نام ISIS به عنوان ساختار ماهواره‌ای عمومی و مطابق با استانداردهای کیوب‌ست وجود دارد که به کاربران اجازه می‌دهد تا با آزادی عمل، تنظیمات متعددی را با توجه به طراحی اولیه خودشان روی کیوب‌ست قرار دهند.
سیستم کنترل ارتفاع: این سیستم مسئول ثابت نگه‌داشتن ارتفاع ماهواره است و در آن از یک میدان مغناطیسی به گونه‌ای استفاده می‌شود که کیوب‌ست را مانند سوزن یک قطب‌نما به سمت میدان مغناطیسی زمین قفل می‌کند.
دوربین: استفاده از نوع دوربین (CMOSیا CCD) بسته به نوع کاربری ماهواره متفاوت است.
سیستم ناوبری و هدایت: فرستنده و گیرنده‌هایی که در طول موج هایUHF وVHFکار می‌کنند امکان تله‌متری و فرمان از راه دور و ارسال سیگنال را برای ماهواره مهیا می‌کنند.
آنتن: کیوب‌ست‌ها معمولا تا ۴ عدد آنتن با حداکثر طول ۵۵ سانتیمتر دارند، که پس از قرار گرفتن در مدار فعال می‌شوند.
سلول‌های خورشیدی: این سلول‌های خورشیدی که ویژه ماهواره‌های کوچک و کم هزینه طراحی شده‌اند قادر هستند تا ۳۰ وات انرژی از خورشید دریافت کند و در اختیار کیوب‌ست‌ها قرار دهند.
کیوب‌ست‌ها با چه میزان هزینه‌ای ساخته و پرتاب می‌شوند؟
در حال حاضر کیوب‌ست‌ها عرصه را برای رقابت تنگاتنگ و همچنین گشودن درهای اکتشافات فضایی بر همگان آماده کرده‌اند. امروزه پرتاب کیوب‌ست‌ها بخش مهمی از بودجه دانشگاه‌ها را به خود اختصاص داده‌اند. البته هر کس می‌تواند با هزینه حدود ۱۰۰۰ هزار دلار یک ماهواره کوچک را ساخته و آن را در مدار زمین قرار دهد. فقط کافی است بتواند آن را مهندسی کرده و البته مبلغی هم برای هزینه پرتاب و کنترل آن پرداخت کند.
از آنجایی که کیوب‌ست‌ها اندازه و وزنی استاندارد دارند، می‌توانند با سیستم‌های پرتابی معمولی به فضا پرتاب شوند. مثلا سه واحد کیوب‌ست می‌تواند به عنوان محموله ثانویه به یک موشک متصل شود و به راحتی در مدار مورد نظر رها شوند. همین امر موجب کاهش چشمگیر هزینه‌های پرتاب می‌شود. البته یک راه بسیار ساده و به صرفه برای ساخت و برنامه‌ریزی کردن کیوب‌ست‌ها وجود دارد و آن هم استفاده از گوشی‌های موبایل با سیستم اندورید است. وقتی یک گوشی هوشمند دارای حسگر، GPS، دوربین، باتری، شتاب‌سنج، قطب‌نما و توانایی ذخیره‌سازی داده است، دیگر چه نیازی به طراحی نرم افزار و سخت افزار داریم؟
با پرداخت هزینه‌ای معادل 150دلار می‌شود یک سانس هدایت کیوب‌ست خود را در دست گرفت تا 15 عکس از مدار زمین بگیرید. همچنین رزرو زمانی ماهوارها برای آپلود و اجرای آزمایش یک برنامه، و یا استفاده از پردازشگر و مجموعه‌ای از سنسورهای ماهواره‌ای حدود ۳۰۰ دلار آب می‌خورد.
کاربردها
از کیوب‌ست‌ها در موارد زیادی همچون فعالیت‌های آموزشی و تحقیقاتی، سنجش از دور زمینی، زیست شناسی و داروسازی، ارسال چیپ ست به مکان‌های سرد، بررسی آب و هوا و جو زمین و ارتباطات رادیویی می‌توان استفاده کرد.
No tags for this post.