Als je helpt bij het bouwen van een satelliet ter grootte van een schoenendoos, je leert er zo'n beetje alles over, zegt Emil Atz, een doctoraat kandidaat in Werktuigbouwkunde aan de Boston University. Je leert hoe je een voorstel schrijft om het te financieren, hoe de schroeven te plaatsen die het bij elkaar houden, hoe u elk instrument kunt testen om er zeker van te zijn dat het goed functioneert.

En dan leer je hoe je afscheid moet nemen.

"Het is een eng gevoel, vier jaar fulltime aan een stuk hardware werken, en dan in de raketwerper stoppen om het nooit meer te zien, ' zei Atz. 'Ik wilde de deur niet dichtdoen.'

deze september, een raket wordt gelanceerd vanaf de Vandenberg Space Force Base in Californië, met landsat 9, een gezamenlijke missie van NASA en de U.S. Geological Survey. De raket zal ook vier CubeSats-compacte, doosvormige satellieten die worden gebruikt voor ruimteonderzoeksprojecten.

In vergelijking met standaard satellieten, CubeSats zijn goedkoop te lanceren. Net als wanneer vrienden een taxirit delen, kleine satellieten kunnen meeliften op raketten met verschillende andere missies, het verlagen van de kosten voor elk.

Een van de CubeSats die met Landsat 9 wordt gelanceerd, is de Cusp Plasma Imaging Detector, of CuPID. Niet groter dan een brood en niet zwaarder dan een watermeloen, CuPID heeft een grote taak. Van een baan ongeveer 340 mijl (550 kilometer) boven het aardoppervlak, kleine CuPID zal de grens afbeelden waar het magnetische veld van de aarde interageert met dat van de zon.

Atz maakt deel uit van een team van medewerkers van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, De Universiteit van Boston, Drexel-universiteit, Johns Hopkins-universiteit, Merrimack College, Luchtvaart Maatschappij, en Universiteit van Alaska, Fairbanks die CuPID mogelijk hebben gemaakt.

Op een missie

Geproduceerd door het magnetische veld van de aarde, de magnetosfeer is een beschermende bel die onze planeet omringt. "Meestal, we zijn redelijk goed afgeschermd van de activiteit van de zon, terwijl energie en deeltjes van de zon rond de aarde gaan, " zei Brian Walsh, assistent-professor Werktuigbouwkunde aan de Boston University en hoofdonderzoeker van CuPID.

Maar als de zon actief genoeg is, zijn magnetische veld kan samensmelten met dat van de aarde in een proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd. De magnetosfeer van de aarde verandert van vorm en zonnestraling komt op ons af, mogelijk satellieten en astronauten in gevaar brengen.

"Met CuPID, we willen weten hoe de grens van het aardmagnetisch veld eruitziet, en begrijpen hoe en waarom er soms energie binnenkomt, ' zei Wals.

Terwijl missies zoals NASA's Magnetospheric Multiscale of MMS-missie door magnetische herverbindingsgebeurtenissen vliegen om ze op microschaal te zien, CuPID zoekt een macroweergave. Met behulp van een brede gezichtsveld zachte röntgencamera, CuPID observeert lagere energie, of "zacht, "Röntgenstralen die worden uitgezonden wanneer zonnedeeltjes botsen met de magnetosfeer van de aarde.

Het bouwen van die camera was niet eenvoudig. Röntgenstralen buigen niet zo gemakkelijk als zichtbaar licht, dus ze zijn veel moeilijker te concentreren. Plus, het in beeld brengen van de magnetische grens van de aarde terwijl je in een baan om de aarde draait, is alsof je op de eerste rij van een bioscoop zit - zo dichtbij, het is moeilijk om het volledige plaatje te zien. Een geschikte camera moet speciaal worden gebouwd om een ​​breed gezichtsveld van relatief dichtbij vast te leggen.

Zestien jaar geleden, een team van wetenschappers, ingenieurs, technici en studenten bij Goddard en Wallops Flight Facility op Wallops Island, Virginia begon te werken aan een prototype. In plaats van het licht te buigen, hun camera weerkaatste of "stuiterde" de röntgenstralen in focus, ze door een raster van dicht opeengepakte kanalen geleid die zijn gerangschikt om het een breed veldzicht te geven.

In 2012, Dr. Michael R. Collier, die de Goddard-bijdrage aan CuPID leidde, en Goddard-collega's Dr. David G. Sibeck en Dr. F. Scott Porter, testte de camera voor het eerst in de ruimte aan boord van de DXL-sonde-raket.

"Het was zo succesvol dat we meteen begonnen te werken aan manieren om het te miniaturiseren en in een CubeSat te plaatsen, ' zei Collier.

in 2015, een voorganger van CuPID vloog op een tweede klinkende raketvlucht. Snel na, het project werd door NASA geselecteerd om de volledige satelliet met avionica tot bloei te brengen. Sindsdien werken studenten en wetenschappers aan CuPID.

Hoog risico, hoge beloning

Tot de California Polytechnic State University in 1999 de eerste CubeSat ontwikkelde, de meeste satellieten waren zo groot als auto's of bussen en kostten honderden miljoenen dollars om te ontwikkelen en te lanceren, zei Wals. Die hoge kosten weerhielden het nemen van risico's. Als een nieuwe, experimentele tool mislukt, grote sommen geld verloren zouden gaan.

"Het oorspronkelijke doel van CubeSats was lagere kosten, de democratisering van de ruimte mogelijk maken, ", aldus Collier. Lagere kosten betekenen meer ruimte voor experiment en innovatie.

"Ze lopen een hoger risico, maar ook een hogere beloning, ' zei Wals.

De verspreiding van kleine, experimentele satellietmissies hebben meer mogelijkheden gecreëerd voor studenten om betrokken te raken bij praktische technische projecten.

In haar eerste jaar als student werktuigbouwkunde aan de Boston University, Jacqueline Bachrach, een zelf-beschreven "ruimtekind, " schreef zich in voor Walsh's Introductie tot Rocketry-cursus. Kort daarna, ze sloot zich aan bij zijn lab en heeft sindsdien een belangrijke rol op zich genomen in de CuPID-missie.

"Ik heb veel belangrijke vaardigheden geleerd, die ik eventueel kan toepassen op andere missies, " zei Bachrach, nu junior. "Iedereen in het project heeft zoveel kennis die ze willen delen. Het is een ongelooflijk waardevolle ervaring geweest, vooral voor een student."

De reis die voor ons ligt

Het team bereidt zich al voor op CuPID's inzichten in de mysteries van magnetische herverbinding.

Atz zegt te popelen om het eerste contact met de satelliet te maken zodra deze in de ruimte is en om gegevens over te dragen. Studenten worden daarbij betrokken, te. Hij en Walsh zijn begonnen met het opleiden van verschillende studenten, inclusief Bachrach, om de gezondheid van de satelliet te volgen en de gegevens vanuit een baan om de aarde te interpreteren.

"Met een grote missie, je krijgt niet veel kansen voor studenten om een ​​grote bijdrage te leveren, " zei Atz. "Met CuPID, studenten zijn bijna bij elke stap betrokken geweest."

Voor de vele studenten en wetenschappers die betrokken zijn bij CuPID's meer dan 15 jaar ontwikkeling, het meest opwindende deel moet nog komen.