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CubeSat

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O CubeSat Norueguês: nCube.

CubeSat (acrônimo das palavras em Inglês: Cube e Satellite - Cubo e Satélite) é um tipo de satélite miniaturizado usado para pesquisas espaciais e comunicações radioamadoras. Os CubeSats normalmente possuem volume de 1 litro (um cubo de 10 cm) e massa de até 1,33 kg.[1] Normalmente, esse tipo de satélite usa componentes eletrônicos "de prateleira".

Começando em 1999, esforços da California Polytechnic State University (Cal Poly) liderados por Jordi Puig-Suari e da Universidade Stanford liderados por Bob Twiggs, levaram ao desenvolvimento da especificação do CubeSat, com a intenção de ajudar as universidades de todo o Mundo a exercer atividades práticas de exploração científica do espaço.

A maior parte da utilização é acadêmica e radioamadora, mas muitas empresas construíram CubeSats, incluindo as maiores, como a Boeing.

Histórico

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Estrutura de um CubeSat 1U

O primeiro desenho de CubeSat foi proposto em 1999 pelos professores Jordi Puig-Suari da California Polytechnic State University e Bob Twiggs da Universidade Stanford.[2] O objetivo era permitir que estudantes de pós-graduação, projetar, construir, testar e operar no espaço, um satélite com capacidades similares as do primeiro satélite, o Sputnik I. Na sua proposta original, o CubeSat não se tornou um padrão; no entanto, ele se tornou um padrão ao longo do tempo em um processo de emergência natural. Os primeiros CubeSats foram lançados em Junho de 2003 por um foguete Rokot russo, e cerca de 75 CubeSats foram colocados em órbita até 2012.[3]

Em 1998, Twiggs com o patrocínio da DARPA desenvolveu um novo sistema de liberação para pequenos satélites, constituído de uma lâmina que "empurrava" os satélites para fora de um recipiente com trilhos e uma porta.[2]

Em 1999, um desenho de todo o sistema, já no formato de um cubo de 10 cm que viria a se tornar o CubeSat, foi apresentado por Twiggs a Puig-Suari e mais tarde na conferência Japan-U.S. Science,Technology, and Space Applications Program (JUSTSAP) em Novembro de 1999.[2]

O foguete sendo lançado da Ilha Omelek em 14 de Julho de 2009.[4]

O primeiro lançamento de CubeSats, ocorrido em 30 de Junho de 2003, colocou em órbita os CubeSats dinamarqueses AAU CubeSat e DTUSat, os japoneses CubeSat XI-IV e CUTE-1, o canadense Can X-1, e um CubeSat triplo Norte americano, o Quakesat. O CUTE-1 e Cubesat XI-IV, por disporem de aplicações radioamadoras, também foram identificados na série OSCAR (Orbiting Satellite Carring Amateur Radio) como OSCAR 55 e OSCAR 57, respectivamente. [5]

Um outro lançamento em 27 de Outubro de 2005, colocou em órbita os CubeSats NCUBE norueguês e o CubeSat XI-V japonês (OSCAR 58).[6]

Em 26 de Julho de 2006, 14 Cubesats de 11 universidades e uma empresa privada foram lançados, o maior lançamento de CubeSats em conjunto até então.[7] O foguete falhou e foi destruído no lançamento, ocasionado a perda dos CubeSats e quatro outros satélites a bordo.[8] O problema foi devido a um desligamento prematuro do motor do primeiro estágio.[9][10]

Sete cubesats foram lançados em 17 de Abril de 2007.[11] Entre eles um projeto colombiano, o Libertad 1, o AeroCube 2 da The Aerospace Corporation,[12] os CP-3 e CP-4 da California Polytechnic State University,[13] e o CAPE-1 da University of Louisiana at Lafayette.

Num lançamento coordenado pelo Nanosatellite Launch System, um Polar Satellite Launch Vehicle lançou alguns CubeSats em 28 de Abril de 2008, incluindo o AAUSAT-II dinamarquês e um CubeSat triplo (10x10x30 centímetros) chamado Delfi-C3 da Universidade Técnica de Delft na Holanda.[14]

CubeSats lançados da ISS em 4 de Outubro de 2012
CubeSats lançados da ISS em 4 de Outubro de 2012

Em 3 de Agosto de 2008, um SpaceX Falcon 1 foi lançado com os CubeSats: PREsat e NanoSail-D, ambos da NASA.[15] Eles foram perdidos devido a uma falha no lançamento. O par de reserva do NanoSail, o NanoSail-D2, foi lançado com sucesso em Novembro de 2010.

Em 8 de Dezembro de 2010 vários CubeSats foram colocados em órbita com sucesso por um foguete Falcon 9 da SpaceX.

Em 4 de Março de 2011 os Cubesats: Explorer-1, KySat-1 e o HERMES foram perdidos numa tentativa de lançamento. Essa foi a primeira tentativa de lançamento do programa da NASA chamado Educational Launch of Nanosatellite (ELaNa).

Em 28 de Outubro de 2011, seis CubeSats foram colocados em órbita. Esta foi a segunda tentativa de lançamento do programa ELaNa na NASA.[16]

Em Fevereiro de 2013, sete CubeSats foram colocados em órbita: o e-st@r, o Goliat, o Masat-1, o PW-Sat, o Robusta, o UniCubeSat-GG, e o XaTcobeo.[17]

Em 13 de Setembro de 2012, onze CubeSats foram colocados em órbita.[18] Este foi o maior número de CubeSats (e também em volume de 24U) colocados em órbita com sucesso num único lançamento, o que foi possível devido ao emprego do novo sistema de liberação, o NPSCuL desenvolvido no Naval Postgraduate School (NPS). Os seguintes CubeSats fizeram parte dessa missão: SMDC-ONE 2.2 (Baker), SMDC-ONE 2.1 (Able), AeroCube 4.0(x3), Aeneas, CSSWE, CP5, CXBN, CINEMA, e o Re (STARE).[19]

CubeSats longos sendo lançados da ISS em 25 de Fevereiro de 2014. O sistema de liberação pode ser visto acoplado a um braço robótico.

Cinco CubeSats: Raiko, Niwaka, We-Wish, TechEdSat e F-1 foram colocados em órbita em Outubro de 2012, como demonstração de tecnologia de liberação de pequenos satélites a partir da ISS.[20][21] De maneira similar, mais quatro CubeSats foram enviados à ISS em 4 de Agosto de 2013: o ArduSat-1, o ArduSat-X, o PicoDragon e o TechEdSat-3. O ArduSat-1, ArduSat-X, e o PicoDragon foram colocados em órbita a partir da ISS em 19 de Novembro de 2013,[22] e o TechEdSat-3 em 20 de Novembro de 2013.[23]

Quatro CubeSats foram colocados em órbita em 21 de Abril de 2013.[24] Três deles eram do tipo 1U PhoneSat da NASA. O quarto era do tipo 3U, chamado Dove-1. Mais cedo naquele mesmo dia, o Dove-2 foi colocado em órbita por outro sistema lançador.[25]

Em 7 de Maio de 2013, o CubeSat ESTCube-1, o primeiro da Estônia, foi colocado em órbita.

Em 5 de Dezembro de 2013,[26] doze CubeSats foram colocados em órbita usando o novo sistema de liberação NPSCuL: AeroCube 5 (Aerospace Corp.), ALICE (Air Force Institute of Technology), SNaP, TacSat 6 e dois SMDC-ONE (U.S. Army Space and Missile Defense Command), CUNYSAT 1 (Medgar Evers College), IPEX (NASA's Jet Propulsion Labaratory na Cal Poly), MCubed 2 (University of Michigan), FIREBIRD 1A e 1B (Montana State University).

Em dezembro de 2019, o FloripaSat-1, CubeSat brasileiro oriundo de um projeto da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Brasil, e lançado pela China, entrou em operação.[27]

Um total de trinta e três CubeSats devem ser colocados em órbita a partir da ISS, um processo que teve início em 11 de fevereiro de 2014. Desses trinta e três, vinte e oito fazem parte da constelação Flock 1 de CubeSats de coleta de imagens projetados pela Planet Labs. Dos outros cinco, dois são de companhias Norte americanas, dois são da Lituânia, e um é do Peru.[28]

Desenho

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Cientista segurando um chassi de CubeSat.

A especificação "CubeSat" compreende vários objetivos de alto nível. A simplificação da infraestrutura de satélites torna possível projetar e produzir satélites funcionais a um baixo custo. O acoplamento de interfaces do lançador e da carga útil descarta a necessidade de uma enorme quantidade de trabalho que é necessário para acomodar os satélites aos lançadores no sistema convencional. Esse sistema também permite a substituição de cargas úteis de forma rápida e a utilização de "janelas" de lançamento" de forma otimizada.

O termo "CubeSat" foi criado para designar nanossatélites que estão de acordo com o padrão descrito na especificação do CubeSat. A "Cal Poly" publicou o padrão como resultado de um projeto liderado pelo professor de engenharia aeroespacial Jordi Puig-Suari.[29] Bob Twiggs, do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica da Universidade de Stanford, e atualmente membro da faculdade de ciências espaciais na Morehead State University no Kentucky, tem contribuído com a comunidade CubeSat.[30] Seus esforços tem se concentrado em CubeSats de instituições educacionais.[7] A especificação não se aplica a outros satélites em formato de cubo tais como a do nanossatélite "MEPSI" da NASA, que é maior que um CubeSat.

Já em 2004, com o seu tamanho relativamente pequeno, os CubeSats podiam ser construídos e lançados por um custo estimado de $65.000 a $80.000.[29] Esse custo, muito menor que o de satélites "convencionais", fez do CubeSat uma opção viável para escolas e universidades ao redor do Mundo. Por conta disso, um grande número de universidades, algumas empresas e até mesmo instituições governamentais, passaram a desenvolver CubeSats (cerca de 40 a 50 universidades em 2004), segundo dados da Cal Poly.[29]

O formato padrão de 10×10×10 cm do CubeSat é conhecido como "uma unidade" ou "CubeSat 1U". O CubeSat é um sistema escalável ao longo de um dos eixos, através de incrementos de "1U", permitindo a criação de CubeSats "2U" (20×10×10 cm) e "3U" (30×10×10 cm) que já foram construídos e lançados. Mais recentemente, plataformas maiores de CubeSats vem sendo propostas, chegando até a "12U" (24x24x36 cm) estendendo a capacidade dos CubeSats além das aplicações acadêmicas e de validação de tecnologias, atingindo objetivos mais complexos nas áreas de ciência e defesa.

Como os CubeSats medem todos 10x10 cm (independente do comprimento) todos eles podem ser colocados em órbita usando o mesmo sistema de liberação. Os CubeSats são em geral lançados e liberados usando um dispositivo mecânico chamado Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD), também projetado e construído pela Cal Poly.[31] Os P-PODs são acoplados a um veículo de lançamento e mantém os CubeSats presos em segurança até atingir a órbita desejada, liberando-os em seguida sob comando. Os P-PODs foram responsáveis pela liberação de mais de 90% de todos os CubeSats lançados até o momento (incluindo lançamentos malsucedidos), e 100% de todos os CubeSats lançados desde 2006. O P-POD Mk III tem capacidade para três CubeSats 1U, ou outras combinações de CubeSats 1U, 2U, e 3U até um volume máximo de 3U.[32]

Os CubeSats formam um meio independente e de custo competitivo para colocar cargas úteis em órbita.[29] A maioria dos CubeSats carregam um ou dois instrumentos científicos como parte de sua missão primária. Várias companhias e institutos de pesquisa oferecem oportunidades de lançamento de forma regular em grupos de vários CubeSats.[33]

Ver também

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  • AMSAT - Amateur Satellite Corporation
  • OSCAR - Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio
  • SERPENS

Referências

  1. ↑ «CubeSat Design Specification Rev. 12» (PDF). California State Polytechnic University. Consultado em 10 de abril de 2013. Arquivado do original (PDF) em 25 de agosto de 2012 
  2. ↑ a b c Helvajian2008, Henry; editors, Siegfried W. Janson, (2008). Small Satellites: Past, Present, and Future (em inglês). El Segundo, Calif.: Aerospace Press. ISBN 978-1-884989-22-3 
  3. ↑ «Cubist Movement». Space News. 13 de agosto de 2012. p. 30 
  4. ↑ Stephen Clark (2009). «Commercial launch of SpaceX Falcon 1 rocket a success». Spaceflight Now. Consultado em 26 de março de 2014 
  5. ↑ «EUROCKOT Successfully Launches MOM – Rockot hits different Orbits». Eurockot Launch Services. Consultado em 26 de março de 2014. Arquivado do original em 3 de março de 2010 
  6. ↑ Tariq Malik (2005). «Europe's Student-Built Satellite Rockets into Space». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  7. ↑ a b Leonard David (2006). «CubeSat losses spur new development». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  8. ↑ Stephen Clark (2006). «Russian rocket fails – 18 satellites destroyed». SpaceFlight Now. Consultado em 26 de março de 2014 
  9. ↑ Tariq Malik (2006). «Report: Dnepr Rocket Crashes Shortly After Launch». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  10. ↑ Leonard David (2006). «Recent CubeSat Losses Spur Renewed Development». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  11. ↑ «Dnepr LV with 14 satellites on board launched». Space Fellowship. 2007. Consultado em 26 de março de 2014 
  12. ↑ Jonathan Brown; Riki Munakata (2008). «Dnepr 2 Satellite Identification and the Mk.III P-POD» (PDF). California Polytechnic State University. Consultado em 26 de março de 2014. Arquivado do original (PDF) em 19 de julho de 2011 
  13. ↑ «The ARRL Letter». American Radio Relay League. 2007. Consultado em 26 de março de 2014 
  14. ↑ «Delfi-C3 delivered to launch site». Space Fellowship. 2008. Consultado em 26 de março de 2014 
  15. ↑ «SpaceX Sets August 2 for Falcon 1 launch». Reuters. 2 de agosto de 2008. Consultado em 26 de março de 2014 
  16. ↑ NASA (Outubro de 2011). «ELaNA-3: CubeSat ELaNa III Launch on NPP Mission» (PDF). National Aeronautic and Space Administration. Consultado em 26 de março de 2014 
  17. ↑ ESA (13 de Fevereiro de 2012). «Seven Cubesats launched on Vega's maiden flight». European Space Agency. Consultado em 26 de março de 2014 
  18. ↑ Space.com (Setembro de 2012). «Air Force Launches Secret Spy Satellite NROL-36». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  19. ↑ NRO (Junho de 2012). «NROL-36 Features Auxiliary Payloads» (PDF). National Reconnaissance Office. Consultado em 26 de março de 2014 
  20. ↑ Kuniaki Shiraki (2 de Março de 2011). «「きぼう」からの小型衛星放出に係る技術検証について» [On Technical Verification of Releasing Small Satellites from "Kibo"] (PDF) (em japonês). JAXA. Consultado em 26 de março de 2014 
  21. ↑ Mitsumasa Takahashi (15 de Junho de 2011). «「きぼう」からの小型衛星放出実証ミッションに係る搭載小型衛星の選定結果について» (PDF). JAXA. Consultado em 26 de março de 2014 
  22. ↑ «超小型衛星3基放出» (em japonês). JAXA. 20 de novembro de 2013. Consultado em 26 de março de 2014 
  23. ↑ «超小型衛星1基放出» (em japonês). JAXA. 21 de novembro de 2013. Consultado em 26 de março de 2014 
  24. ↑ «Antares Test Launch "A-ONE Mission" Overview Briefing» (PDF). Orbital Sciences. 17 de Abril de 2013. Consultado em 26 de março de 2014 
  25. ↑ «Spaceflight Successfully Deploys Five Spacecraft Launched by Two Launch Vehicles from Two Continents». Spaceflight. 21 de Abril de 2013. Consultado em 26 de março de 2014. Arquivado do original em 21 de junho de 2013 
  26. ↑ Spaceflightnow.com (Dezembro de 2013). «Government spy satellite rockets into space on Atlas 5». Spaceflightnow.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  27. ↑ «FloripaSat-1». Universidade Federal de Santa Catarina. Consultado em 7 de janeiro de 2019 
  28. ↑ Debra Werner (11 de Fevereiro de 2014). «Planet Labs Cubesats Deployed from ISS with Many More To Follow». SpaceNews, Inc. Consultado em 26 de março de 2014 
  29. ↑ a b c d Leonard David (2004). «Cubesats: Tiny Spacecraft, Huge Payoffs». Space.com. Consultado em 26 de março de 2014 
  30. ↑ Rob Goldsmith (6 de Outubro de 2009). «Satellite pioneer joins Morehead State's space science faculty». Space Fellowship. Consultado em 26 de março de 2014 
  31. ↑ «Educational Payload on the Vega Maiden Flight – Call For CubeSat Proposals» (PDF). European Space Agency. 2008. Consultado em 26 de março de 2014 
  32. ↑ Matthew Richard Crook (2009). «NPS CubeSat Launcher Design, Process And Requirements» (PDF). Naval Postgraduate School. Consultado em 26 de março de 2014 
  33. ↑ Jos Heyman (2009). «FOCUS: CubeSats — A Costing + Pricing Challenge». SatMagazine. Consultado em 26 de março de 2014 

Ligações externas

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