Není kostka ledu jako Kostka ledu. S tou první si můžete ochladit oblíbený nápoj v horkém počasí, s tou druhou, jejíž název začíná velkým písmenem, bychom ale měli zacházet opatrněji. Jedná se totiž o cubesat. Asi jste už správně poznali, že jsme originální název IceCube přeložili do češtiny. Tenhle malý satelit totiž bude z oběžné dráhy monitorovat ledové mraky pomocí palubního radiometru. Jedná se o první projekt malého satelitu, který řídí Goddardovo středisko, konkrétně Wallops Flight Facility. Technici na něm pracovali dva roky a nyní již zbývají poslední dny do chvíle, než zamíří na Mezinárodní vesmírnou stanici, odkud bude vypuštěn do volného prostoru.

Výsledkem dvouleté práce je kvádr o hmotnosti zhruba 4,5 kilogramu, který se již za pár dní vydá do vesmíru. IceCube poletí na palubě sedmé zásobovací lodi Cygnus, kterou by měla 20. března vynést z Floridy raketa Atlas V. Loď se následně spojí s Mezinárodní vesmírnou stanicí a astronauti z ní začnou vynášet přivezený náklad. Mezi nimi bude i IceCube, který mohou astronauti ještě jednou překontrolovat a následně jej s pomocí přechodové komory vypustí ven. Dráha vypuštění je samozřejmě volena tak, aby cubesat v budoucnu nezkřížil dráhu s ISS. Ze stanice už takto byly vypuštěny desítky malých družic.

IceCube je tzv. 3U cubesat, což znamená, že se skládá ze tří základních kvádrů (často se říká kostek, ale jejich tři hrany nejsou shodné – měří 10×10×11,35 cm). I přesto, že IceCube měří na výšku jen lehce přes 30 centimetrů, jedná se o stroj, který má velmi podobné systémy jako kterákoliv velká družice. Najdeme zde stabilizaci ve třech osách, výklopné solární panely a výklopnou komunikační anténu v pásmu UHF.

„Technologie umožňují, aby se tyto malé satelity neustále vyvíjely. Přístroje jsou stále menší a lehčí bez toho, že bychom museli obětovat jejich schopnosti,“ říká Tom Johnson, manažer malých družic z Goddard Space Flight Center. Právě on je v čele managementu, který zodpovídá za aktivity spojené s projektem IceCube. Po vypuštění z ISS bude IceCube zhruba dva týdny provádět nejrůznější zkoušky palubních systémů a teprve po této vnitřní kontrole dojde k zahájení samotné vědecké mise.

Jak již bylo řečeno, IceCube má monitorovat ledové mraky, k čemuž poslouží radiometr nastavený na frekvenci 883 GHz. Vlastnosti ledových mraků hrají velkou roli při počítačových modelech počasí a klimatu. Momentálně ale máme v tomhle směru velké neznalosti. Jde především o chápání ledových mraků ve výškách mezi 5 a 15 kilometry nad povrchem. IceCube bude prvním projektem, který zajistí globální mapování těchto útvarů.

Kromě vědeckého přínosu bude mít celá mise i význam technicko-inženýrský. IceCube má totiž posloužit ke zvýšení tzv. úrovně technické připravenosti (TRL – technology readiness level) radiometrů pro měření ledových mraků. NASA má ve svých pravidlech celkem devět stupňů TRL, které ukazují vyspělost různých technologií. Kupříkladu TRL 1 znamená, že zatím byly sledovány jen základní principy. Naopak nejvyšší úroveň TRL 9 se používá u technologií, které byly ozkoušené v praxi a fungovaly úspěšně.

Schopnosti radiometru měřit středně vysoké ledové mraky je momentálně na úrovni TRL 6, přičemž IceCube by měla tuto hodnotu zvýšit až na nejvyšší TRL 9. Specialisté z Goddardva střediska museli při návrhu, vývoji a stavbě IceCube čelit řadě výzev. Největší výzva se týkala financí. Ne, že by jich bylo málo, ale tým si dal za cíl udržet náklady co nejníže. Specialisté proto ke stavbě družice použili běžně dostupnou elektroniku a další díly. Jednotlivé součástky od různých výrobců se ale nedaly snadno propojit a inženýři proto museli projevit velkou kreativitu, která navíc byla umocněna malým objemem cubesatu.

Tým ale vytrval, finálním krokem bylo připojení radiometru do cubesatu a pak už se šlo na testování – od termálně-vakuových, přes vibrační a komunikační – všechno probíhalo v zařízeních Goddardova střediska. Kancelář malých družic na Goddardově středisku se ale nestará jen o IceCube, ale má pod palcem mnoho dalších projektů. Za všechny můžeme jmenovat třeba HaloSat (6U cubesat pro rentgenová astronomická měření – start v roce 2018) nebo TROPICS – Time-Resolved Obeservations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats (12 identických 3U cubesatů pro studium počasí, bouří a srážek – start v roce 2019).

Tohle jen dokládá postupně sílící význam cubesatů. Není to tak dávno, kdy tyhle malé „kostky“ budily jen posměšné úšklebky. Někteří lidé se jim vysmívali a tvrdili, že jde jen o dočasný výstřelek bez větší budoucnosti. Někteří lidé jim ale věřili a ve svém snažení vytrvali. Cubesaty přečkali těžké porodní bolesti a v současné době je můžeme směle zařadit mezi nejrychleji se rozvíjející obory kosmonautiky. Jejich unifikované rozměry umožňují zlevnit jejich vývoj, čemuž pomůže i sériová výroba – ať už jednotlivých dílů, nebo celých satelitů.

Stále navíc platí, že cubesaty jsou postradatelné. Když jich čtvrtina selže, stále se nic neděje – nízká výrobní cena za to stojí a stále tu bude 75% fungujících exemplářů. A cubesaty nemůžeme obviňovat ani z toho, že by zaneřádily oběžnou dráhu. Při vypuštění z ISS, která obíhá jen 400 kilometrů vysoko, mají družice těchto rozměrů životnost kolem dvou let. Pak shoří v atmosféře, ale předtím stihnou udělat mnoho důležitých vědeckých měření doslova za hubičku.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/icecubeart.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/it_progress_8-31-16_3.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/5033366614_5de374d090_o.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/it_progress_8-29-16_4.jpg