Jedna velkolepá mise, která otestuje způsobilost nové super rakety a kosmické lodě k pilotovaným letům k Měsíci a dále. To je mise Artemis I. Za tímto všemi sledovaným startem, jehož dosažení je po letech na dosah ruky, se skrývá dalších deset rozměry malinkatých misí. Rozměrem sice malých, ambicemi ale odvážných misí. Deset CubeSatů, které poletí společně s Artemis I a budou plnit rozličné technologické a vědecké výzvy. Jedna mise zajímavější než druhá a všechny ve skoro kapesním vydání! My se dnes podíváme v rychlosti na jeden CubeSat, jehož primárním cílem je testování nových inovativních způsobů navigace a pohonu v meziplanetárním prostoru. Stále jde o 6U CubeSat, ale s cíli opět tak zajímavými, že by se za ně nemusela stydět lecjaká velká mise. Poznejte Team Miles.

Za návrhem a stavbou tohoto CubeSatu stojí skupina občanských vědců a inženýrů, kteří se dali dohromady v rámci výzvy NASA Cube Quest, což je soutěž o 5 milionů dolarů. V této soutěži mají soutěžní týmy navrhnout a postavit CubeSaty připravené pro vypuštění do kosmického prostoru. Tématem soutěže je, aby tyto družice byly schopné komplexních a pokročilých operací u Měsíce a v meziplanetárním prostoru.

Team Miles
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Tým vědců a inženýrů, který se této soutěže účastnil, navrhl právě i Team Miles a technologie, které v něm testuje, považuje za své duševní vlastnictví. Fungují proto nyní pod firmou Miles Space a nabízejí inovativní pohon, navigaci a komunikaci jako komerční produkt. A co že je to za produkty?

Hlavní náplní CubeSatu je inovativní iontový pohon, který využívá hybridní plazmovou a laserovou trysku, jenž využívá jako pohonnou látku ionizovaný jód. Team Miles nese čtyři tryskové hlavy, které se mohou natáčet a naklánět. Mohou tedy sloužit zároveň jako hlavní pohon, ale i k řízení orientace a změně polohy. Cílem hlavní mise je provádět změny dráhy a zajišťovat orientaci při cestě dlouhé 4 miliony kilometrů od vypuštění od druhého stupně rakety SLS – stupně ICPS. Zmíněné 4 miliony kilometrů jsou základním cílem, ale tým věří, že bude schopen komunikovat s CubeSatem a CubeSat bude fungovat až 96 milionů kilometrů. Tah trysek je 5mN a specifický impuls je 760 sekund. CubeSat si sebou veze 1 kilogram pohonné látky. Celý pohonný systém pak dosahuje hmotnosti pouze 1,5 kilogramu včetně paliva.

Testování trysek CubeSatu
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Motory využívají pulzní elektrostatický cyklus. Provozní látka vstupuje do oblasti tvorby plazmy, kde se nachází elektrody. Provozní látka ve formě páry pak expanduje a mění tlak na své cestě směrem k ústí trysek. Paschenův zákon zajišťuje, že se v páře objeví jiskra v místě, kde se napájecí napětí setkává s tlakem na Paschenově křivce (Tento zákon říká: Je-li ve dvou výbojových trubicích s rovinnými elektrodami a tímtéž plynem součin pd (součin tlaku a vzdálenosti elektrod) stejný, je stejné i zápalné napětí). Ústí každé trysky je osazeno vysokonapěťovými elektrodami. Napětí jedné elektrody působí tak, že usměrňuje a extrahuje kladné ionty z plazmy. Druhá ovlivňuje elektrony. Elektrony, které jsou mnohem méně hmotné než ionty, opouštějí plazmu před ionty a vytvářejí tah z jejich interakce s urychlovacími elektrodami. Jakmile jsou elektrony mimo trysku, vytvoří virtuální katodu, která táhne ionty zbývající v trysce – udržují tedy tah.

Tento pohon se vyznačuje nízkou hmotností a velmi malou spotřebou energie. Během práce trysek si bere jen 22 wattů. Díky použitému palivu a způsobu pohonu je i palivo levné, podobně jako výroba samotných trysek, které využívají některé komerčně dostupné komponenty. Pohon byl navržen tak, aby se dal jednoduše implantovat do různých CubeSatů – cílem je, aby byl univerzální.

Krom samotného pohonu musí být schopen tento CubeSat také komunikovat se Zemí. Během letu bude testovat softwarově řízený radiový komunikátor, který má rozměry 83.3 x 50.8 x 8.4 mm. Výhodou je, že může měnit frekvenční rozsah od 70 MHz po 6 GHz. Anténa je napájena přes vysokorychlostní připojení USB 3.0 do palubního počítače.

A palubní počítač je poslední zajímavou součástí mise. Využívá prakticky zcela autonomní software, který je schopen samostatně vyhodnocovat polohu CubeSatu, upravovat dráhu, či reagovat na nenadálé situace.

CubeSat má hmotnost 14 kilogramů a jeho rozměr NASA přirovnává k chlebníku. Z toho vyplývá, že průměrný americký chlebník má rozměr 10 cm x 20 cm x 30 cm.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://miles-space.com/
https://www.ettus.com/
https://space.skyrocket.de/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/photo_1_patch_team_miles.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/miles_with_solar_panels_square_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/miles_plume_thurster_testing.png
https://www.researchgate.net/profile/David-Hitt/publication/343639203/figure/fig4/AS:924150063439874@1597345953206/Testing-the-thrusters-on-the-CubeSat-from-Team-Miles-which-is-also-competing-in.jpg