science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Baanbrekend een manier om zeer kleine satellieten in een baan om de aarde te houden

Krediet:CC0 Publiek Domein

een kubus, grotendeels gebouwd door niet-gegradueerde studenten en gepland voor lancering op zondag, zal de haalbaarheid onderzoeken van een nieuwe voortstuwingsmethode waarmee zeer kleine satellieten zonder brandstof rond de baan van de aarde kunnen bewegen. Dit zou de weg kunnen banen voor kleine satellieten die lange tijd in een baan om de aarde blijven en in zwermen opereren. toezicht houden op stormen en natuurrampen, bijvoorbeeld.

Een cubesat is ongeveer zo groot als een brood, ontworpen om een ​​ritje in de ruimte te maken met een grote missie. Cubesats zijn goedkope manieren om nieuwe technologieën uit te testen of studenten in staat te stellen praktische ervaring op te doen met verkenning van de ruimte. MiTEE is gepland om te vliegen vanuit de Mojave Air and Space Port op Virgin Orbit's Launch Demo 2.

Terwijl de atmosfeer van de aarde veel dikker is op de grond, een verstrooiing van luchtdeeltjes strekken zich helemaal uit tot een lage baan om de aarde - het grondgebied van ongeveer 60 procent van de in een baan om de aarde draaiende satellieten. Kleine satellieten worden sterker beïnvloed door de luchtweerstand van de bovenste atmosfeer dan grote satellieten, hun banen vertragen en ervoor zorgen dat ze naar de aarde vallen.

"Deze kleinere ruimtevaartuigen gaan gewoon niet lang mee, misschien zelfs dagen tot weken, of een paar maanden, afhankelijk van hoe hoog ze zijn, " zei Brian Gilchrist, een professor in de elektrotechniek en informatica, die het team begeleidde.

En, in tegenstelling tot grotere satellieten, de meeste kleine satellieten kunnen de weerstand niet aan. Aandrijving wordt meestal bereikt door iets in de tegenovergestelde rijrichting te duwen, maar dit betekent dat er extra materiaal op de satelliet moet worden vervoerd dat gewicht toevoegt en een beperkte hulpbron is.

Krediet:Universiteit van Michigan

Maar omdat kleine satellieten zo licht zijn, ze kunnen mogelijk profiteren van een ander voortstuwingsmiddel. In plaats van te vertrouwen op Newtons gelijke-en-tegengestelde reacties om zich te verplaatsen, ze kunnen misschien de meer subtiele wetten van elektromagnetisme benutten.

Het team bestudeert het idee om twee kleine satellieten ter grootte van een mobiele telefoon aan elkaar te koppelen met een draad van 10 tot 30 meter lang die stroom in beide richtingen kan sturen met behulp van stroom van zonnepanelen en het elektrische circuit door de ionosfeer van de aarde kan sluiten. Wanneer een draad een stroom geleidt in een magnetisch veld, dat magnetische veld oefent een kracht uit op de draad. Het team is van plan om de kracht van het aardmagnetisch veld te gebruiken om hoger in een baan om de aarde te klimmen, compenseren voor de luchtweerstand.

De eerste experimenten om het idee te testen zullen plaatsvinden op een CubeSat-satelliet genaamd MiTEE-1:The Miniature Tether Electrodynamics Experiment-1. De versie die wordt gelanceerd, is ontworpen en gebouwd door meer dan 250 studenten, over een periode van zes jaar. Ze werden begeleid door ingenieurs en technici van het U-M Space Physics Research Laboratory (SPRL). De versie die nu wordt gelanceerd, heeft een inzetbare starre giek, een meter lang, tussen een satelliet ter grootte van een brooddoos en een andere ter grootte van een grote smartphone. Het zal meten hoeveel stroom er onder verschillende omstandigheden uit de ionosfeer kan worden getrokken.

"Het is de eerste keer dat MiTEE een satelliet lanceert, en het is lang geleden. Ik ben opgewonden om eindelijk het resultaat te zien van jaren van inspanning, "Lauren Citkowski, een senior lucht- en ruimtevaarttechniek.

Krediet:Universiteit van Michigan

In twee en een half jaar aan het project, Citkowski is dankbaar voor de ervaringen die zowel haar technische vaardigheden als zoals het solderen en monteren van elektronica, en de communicatieve en interpersoonlijke vaardigheden die haar in staat zullen stellen te gedijen in interdisciplinaire technische teams.

Het MiTEE-project gaat door bij U-M, gegevens van deze satelliet nemen en de volgende plannen. Een toekomstige versie met een langere ketting tussen de satellieten, 30 voet of meer, zou aantonen dat deze vorm van elektromagnetische voortstuwing het apparaat in een baan om de aarde zou kunnen houden.

Het MiTEE-project participeert in het Multidisciplinair Ontwerpprogramma (MDP), die helpt studenten van over de hele universiteit te matchen met facultair onderzoek - van eerstejaarsstudenten tot masterstudenten. Via MDP, het UM College of Engineering financiert ook beurzen voor studenten uit gezinnen met lage en middeninkomens, of die tot de eerste generatie van de familie behoren om naar de universiteit te gaan. Alle studenten die deelnemen aan MDP doen praktijkervaring op in onderzoek en industrie, hen voorbereiden op een loopbaan in techniek en ruimtewetenschappen.