Estland is van plan om begin 2019 een CubeSat in de ruimte te lanceren om geavanceerde technologieën te testen, inclusief een plasmarem voor het uit de baan draaien van satellieten en elektrische zeilaandrijving. De missie, genaamd ESTCube-2, zal dienen als een prototype van het toekomstige ruimtevaartuig in een baan om de maan van Estland.

ESTCube-2 is een CubeSat met drie eenheden die voornamelijk is ontwikkeld door de studenten van de Universiteit van Tartu in Estland en door andere studenten over de hele wereld in het ESTCube-programma. De satelliet bestaat uit de volgende subsystemen:electric power system (EPS), communicatie subsysteem (COM), boordcomputer (OBC), stand- en baancontrolesysteem (AOCS) en structuur (STR).

Alle subsystemen passen in 0,6 CubeSat-eenheden en zullen worden geïntegreerd met de satellietbus die is gebouwd door de Estonian Student Satellite Foundation (ESTCube Foundation) in samenwerking met Tartu Observatory en de Universiteit van Tartu.

Deze geïntegreerde structuur zal verschillende belangrijke doelen hebben zodra deze de baan van de aarde bereikt. De belangrijkste doelstellingen van het ruimtevaartuig zijn het testen van het vermogen om plasmaremmen te deorbiteren en de voortstuwing van elektrisch zonnewindzeil (E-sail). Bovendien, de satelliet zal ook beelden van de aarde maken, test een subsysteem voor snelle communicatie en test een corrosiebestendige coating in de ruimte.

"Het belangrijkste doel van de missie is de test plasmarem-deorbiting-technologie die erg lijkt op het elektrische zonnewindzeil, "Andris Slavinskis, ESTCube-2 Satellite Project Manager vertelde Astrowatch.net.

De deorbitering van plasmaremmen is gebaseerd op het elektrostatische Coulomb-sleepeffect dat resulteert in een impulsuitwisseling tussen een negatief geladen lichaam en een ionenstroom door gebruik te maken van een lange dunne elektrisch geladen ketting. Dat is de reden waarom ESTCube-2 een ketting van 300 meter zal inzetten en opladen, die zal worden gebruikt om de baanhoogte van de satelliet te verminderen. Deze lange ketting zou een satelliet in een half jaar van een hoogte van 435 mijl (700 kilometer) tot 310 mijl (500 kilometer) kunnen verplaatsen.

"We verwachten dat ESTCube-2 veel sneller uit zijn baan zal worden gehaald dan met natuurlijke aerodrag zou gebeuren. Het duurt meer dan 20 jaar om uit een baan van 650 kilometer te komen. We schatten dat een plasmarem met een ketting van 300 meter het werk zou doen in minder dan een jaar. Wanneer getest, de plasmarem zou een sterke component zijn in de beperking van ruimteschroot, ' zei Slavinskis.

De ketting moet een massa hebben van ongeveer 1,06 oz. (30 gram) volgens schattingen. Daarom, de plasmarem is een lichtgewicht, efficiënt, kostenefficiënt, en schaalbaar deorbitingsysteem met het potentieel om het ruimteschrootprobleem op kritieke hoogten van 560 mijl (900 kilometer) en minder aan te pakken.

E-sail is een voortstuwingstechnologie gebaseerd op het extraheren van momentum uit de plasmastroom van zonnewind en maakt gebruik van een positief geladen ketting, terwijl de plasmarem negatief wordt geladen. Een eerdere test van deze technologie werd geprobeerd door de voorganger van ESTCube-2, de ESTCube-1, die in mei 2013 in de ruimte werd gelanceerd. de poging mislukte, omdat het afwikkelmechanisme van de zeilkabel de trillingen van het opstijgen van de raket niet overleefde. Vandaar, de Estse wetenschappers hopen op de ESTCube-2, in de verwachting dat het deze nieuwe technologie met succes zou kunnen testen, essentieel voor toekomstige goedkope, snelle verkenning van de ruimte. Bovendien, ze zien deze CubeSat als een prototype van een complexere en moeilijkere missie naar de maan.

"Het belangrijkste doel van ESTCube-2 is het testen van technologieën voor ESTCube-3 om problemen te voorkomen in een veel minder vergevingsgezinde en duurdere maanbaan. De reden waarom we ESTCube-3 naar de maanbaan willen lanceren, is dat de authentieke omgeving van E-sail is de zonnewind, die in een lage baan om de aarde wordt geblokkeerd door de magnetosfeer van de aarde. Vanuit het oogpunt van satellietontwerp, het ontbreken van een magnetisch veld verandert de manier waarop we de houding van de satelliet kunnen controleren. In plaats van elektromagnetische spoelen en magnetometers moeten we een reactiewiel gebruiken, voortstuwing en sterrenvolger, ’ onthulde Slavinskis.

Naast het testen van E-sail en plasma rem voortstuwing, ESTCube-2 zal beelden van onze planeet maken. Het zal worden uitgerust in de Earth Observation Imager (EOI), een kleine, lichtgewicht, twee-spectraal beeldvormingssysteem. Nabij-infrarood (650-680 nm) en infrarood (855-875 nm) spectrale banden van dit instrument kunnen zeer nuttig zijn voor monitoring van vegetatie.

ESTCube-2 zal ook worden gebruikt om een ​​corrosiebeschermingsexperiment uit te voeren om de corrosieweerstand van het materiaal in de ruimte te testen. Bovendien, de satelliet zal een high-speed communicatiesysteem testen dat gebruik maakt van een field-programmable gate array (FPGA), "firmware-gedefinieerde radio" toestaan.

Momenteel, het ESTCube-2-team test nu prototypes en werkt aan een technisch model dat naar verwachting in de zomer van 2017 klaar zal zijn. ze willen het vliegmodel in de zomer van 2018 klaar hebben, die het team ongeveer een half jaar de tijd geeft om het te testen en eind 2018 te overhandigen.

"We hopen de satelliet begin 2019 te lanceren. We onderhandelen nu over de lancering. Als alles goed gaat met ESTCube-2, dan zou ESTCube-3 begin volgend decennium kunnen worden gelanceerd, maar we weten nog niet hoe moeilijk het is om een ​​lancering in een baan om de maan te krijgen, ' zei Slavinskis.