Cubesaty jako stavební díly

Doba, kdy do kosmonautiky vstoupily malé družice zvané cubesaty, je již několik let za námi. Dnes již tyto satelity složené z krychlí o hraně délky 10 centimetrů plní nejrůznější úkoly a umožňují především univerzitám jednoduše provádět relativně levné kosmické experimenty. Tyto malé družice jsou navíc ideální pro zkoušení nových technologií. Odvětví cubesatů se ale posouvá vpřed a odborníci již spřádají plány na další uplatnění těchto malých, ale šikovných družic. Ty by měly plnit stále komplexnější úkoly, vydávat se mimo zemské gravitační pole, zkoumat asteroidy a mnoho dalšího. Evropa před pár dny představila návrh, kdy by se z cubesatů ve vesmíru skládaly větší struktury.

„Pokud bychom dosáhli toho, že by cubesaty zvládaly autonomní dokování, otevřela by se nám možnost stavět kosmické struktury větších rozměrů, které bychom jinak nemohli vytvořit,“ vysvětluje Roger Walker z ESA a dodává: „Představte si třeba stavbu opravdu hodně velkého teleskopového zrcadla, nebo radiové antény, které by se skládaly z jednotlivých cubesatů. tím bychom hravě překonali současné limity aerodynamických krytů raket, které nás omezují.“

Jedná se samozřejmě o běh na hodně dlouhou trať. ESA proto v první fázi zahájila výzkum zaměřený na vývoj technik autonomního setkávání a spojování cubesatů. „Hledáme optimální úrovně řízení, navigace a kontroly, které by se daly dosáhnout s použitím miniaturizovaných senzorů a pohonů, kterými mohou cubesaty disponovat. Stejně tak nás zajímá, jak vysoké přesnosti můžeme při dokování dosáhnout,“ popisuje Finn Ankersen, který v ESA působí jako expert přes setkávání a dokování.

Výzkumník Camille Pirat z École Polytechnique Fédérale ve švýcarském Lausanne ve své disertační práci rozebírá využití vědeckého výzkumu pro kosmické aplikace. „Můj zájem o toto téma vzešel z dřívějších projektů, zabývajících se vývojem cubesatů, především pak v otázce jejich aktivní likvidace kosmického smetí. Tyto postupy budou potřeba třeba při plánované misi e.Deorbit, která stáhne vysloužilou družici z oběžné dráhy,“ vzpomíná Pirat a dodává: „Úvodní myšlenka vycházela z fáze před připojením, kdy přibližující těleso musí synchronizovat svůj pohyb s cílovým tělesem, které se může neřízeně otáčet. Navrhli jsme proto cubesatovou misi, která by tyto principy otestovala ještě před nasazením plnorozměrové družice. V tu chvíli se ale objevila velmi zajímavá a podstatná otázka – Jak s pomocí cubesatů provést přibližovací a připojovací fázi?“

V oblasti cubesatů je všeobecně vždy velký problém s místem. Jejich rozměry jsou omezené a stejné je to logicky i s jejich množstvím paliva a elektrické energie. Pro spojování cubesatů bude zpočátku potřeba přesnost okolo jednoho centimetru. „Této přesnosti jsme už v minulosti dosahovali, když se zásobovací loď ATV připojovala k ISS. Jen tehdy šlo o stroj, který byl o několik řádů větší než cubesaty,“ přidává Pirat jeden příklad z historie.

První pokusy budou spíše připomínat snahu o zasunutí jehly do otvoru o průměru jeden centimetr za použití minimálního množství senzorů a s minimální spotřebou paliva.„V takovém případě je nezbytná vysoká úroveň autonomie v podání cubesatu,“ ví Camille Pirat. Dvojice malých družic by měla zpočátku využívat navigaci pomocí systému GPS, který by je přivedl do relativně blízké vzdálenosti. Na dálku 20 kilometrů by cubesaty navázaly spojení mezi sebou.

„Čím by byly blíže, tím více by musely spoléhat na záběry z palubní kamery, přičemž v úvahu přichází i LED majáčky, které by pomohly lépe zaměřit cubesat a zjistit jeho orientaci. Momentálně se snažím zaměřit na to, jak by mohlo být přibližování ovlivněno světelnými podmínkami – třeba zda by ostrý odraz slunečních paprsků byl pro přibližující se cubesat problém, nebo ne,“ vysvětluje Pirat.

Cubesaty by manévrovaly pomocí trysek se stlačeným plynem, který je momentálně výhodnější, než elektrický pohon, který má u cubesatů problém se jejich malou plochou solárních panelů. Momentálně není jisté, kdy a zda vůbec k této misi dojde, ovšem tyto snahy můžeme chápat jako další kroky vpřed. Kosmonautika nezůstává na jednom místě a snaží se o aplikace nových technologií. Některé se mohou ukázat jako slepé uličky, ale to nezjistíme, dokud se o ně alespoň nepokusíme.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://www.esa.int/…/docking_cubesats/16097554-2-eng-GB/Docking_CubeSats.jpg
http://www.esa.int/…/16097588-1-eng-GB/Lining_up_for_CubeSat_docking.jpg
http://www.esa.int/…/atv-5_docks/14717598-2-eng-GB/ATV-5_docks.jpg