Zahvaljujući jednostavnijoj konstrukciji, kratkim vremenom razvoja i niskoj ceni, mali sateliti postaju sve popularniji kako među visoko razvijenim, tako i među zemljama trećeg sveta.
Iako još uvek ima onih koji sumnjaju, kosmički aparati malih dimenzija se sve više koriste i nalaze primenu čak i u onim oblastima istraživanja u kojima su veliki sateliti donedavno bili neprikosnoveni. Kompletan tehnološki ciklus proizvodnje malih satelita, od razvoja projektne dokumentacije, preko konstruisanja, pripreme naučnog programa i testiranja, do lansiranja iznosi od jedne do dve godine.
 |
Tri mikrosatelita Space Fotografija iz Wikipedie |
Iako je granica između ‘malih’, ‘srednjih’ i ‘velikih’ satelita fiktivna, može se reći da generalno kategoriji malih satelita pripadaju kosmički aparati čija masa ne prelazi 500 kilograma. Postoje sledeće klase malih satelita:
- Mini-sateliti – mase 100 kg-500 kg
- Mikro-sateliti – mase 10 kg-100 kg
- Nano-sateliti – mase 1 kg-10 kg i
- Piko-satelti – mase ispod jednog kilograma (0,1 kg – 1 kg).
Cena projekta malih satelita klase “nano” i “piko”, u zavisnosti od mase aparata, njegove opreme, organizacione strukture i rakete-nosača je u granicama ispod million eura (najčešće od nekoliko desetina do nekoliko stotina hiljada evra). U okviru cene projekta postoje nekoliko elemenata na koje se može itekako uticati. Pre svih, to su planiranje i organizacija projekta u okviru kojih se sve češće angažuju univerziteti. Na taj način, studenti tehničkih disciplina sa jedne strane stiču iskustva u oblasti razvoja i projektovanja satelitskih tehnologija, a sa druge strane učestvuju u realizaciji relanih projekata. Oba aspekta su od kritičnog značaja kako za bogate, tako i za zemlje u razvoju koje su u primeni malih satelita videle priliku da kroče u kosmos.
Razvoj malih satelita je po prvi put omogućio da se u različitim etapama kosmičkih projekata koriste usluge studenata. Ovakva strategija ima nekoliko velikih prednosti. Sa jedne strane, time se značajno smanjuje cena projekta, a sa druge studenti se edukuju u oblastima projektovanja i korišćenja kosmičkih aparata što je deonedavno bila privilegija samo specijalizovanih konstruktorskih biroa najrazvijenijih kompanija. Time, kombinovanjem energije i entuzijazma mladih studenata i iskustva stručnjaka kosmičke industrije, uz adekvatno planiranje i koordinaciju, države strateški stvaraju generacije koje će u budućnosti igrati značajnu ulogu u kreiranju i realizaciji nacionalnih kosmičkih programa.
Jedan od najranijih studentskih projekata malih satelita mase do deset kilograma je britanski SNAP-1 iz 1995. (Sarej (Surray) Univerzitet) i može posluziti kao primer kako se mogu organizovati multidiscplinarne grupe studenata sa različitih fakulteta na projektu razvoja sub-sistema satelita. SNAP-1 je veličine fudbalske lopte i korišćen je za snimanje zemljine površine. Studenti su u okviru svojih diplomskih radova projektovali brodski mini-kompjuter, sistem za napajanje električnom energijom zasnovan na nikl-kadmijum baterijama od 14V i VHF transmiter. Projektu su se kasnije pridružili studenti sa post-diplomskih studija koji su projektovanje pojedinih sistema satelita uključili u svoje magistarske i doktorske radove. Jedan od njih Aleksadner Krop (Alexander Cropp) se pridružio timu studenata u pripremi doktorske disertacije na temu “Korišćenje nanosatelita u inspekciji kosmičkih aparata”.
 |
Grupa studenata sa svojim satelitima |
 |
Tri mikrosatelita SPHERES na Međunarodnoj svemirskoj stanici |
Prvi od tri nanosatelita SNAP-1 mase tri kilograma je bio eksperimentalne namene u cilju provere koncepcije satelita zasnovane na tzv. šemi COTS tehnologije (“commercial-off-the-shelf”, u slobodnom prevodu “komercijala sa police ”). SNAP-1 je u obliku heksagonalne prizme širine stranica 100 mm i visine 175 mm. U cilju mehaničke jednostavnosti, ali i maksimalnog iskorišćenja energetskih kapaciteta, gotovo čitavo telo satelita je spolja prekriveno visoko efiktivnim sunčevim panelima. U projektovanju subsistema svakog kosmičkog aparata tzv. “energetski bilans” i efikasnost napajanja opreme satelita električnom energijom je od kritičnog značaja za uspeh misije. U slučaju malih satelita, posebno onih klase “nano” i “piko”, energetski zahtevi su posebno limitirani njihovom minijaturizacijom. Zbog toga su oblik satelita i njegova orijentacija u kosmosu tako određeni da su sunčevi paneli sastavljeni od po osam GaAs sunčevih ćelija veličine 40 mm x 40 mm u stanju da u uslovima normalnog osvetljenja generišu maksimalnu električnu snagu od samo 4 W (poređenja radi, snaga standardnih sobnih sijalica je oko 40 W). Svaki od panela je individualno kontrolisan tako da se može pomerati u cilju maksimalnog energetskog iskorišćenja. Energija generisana od strane sunčevih baterija se “skladišti” u šest baterija nikl-kadmijum (NiMH) koje napajaju ostale subsisteme satelita i naučnu opremu. U okviru nje se nalaze dve minijaturne video kamere, navigaciona GPS antena, brodski kompjuter, zvezdana kamera, sunčev senzor, četiri VHF/UHF antene dimenzija 10 mm x 200 mm i magnetometer.
Organizaciona struktura projekta je izgledala ovako:
- Dva profesora su kontrolisali razvoj projekta
- Pet studenata je radilo na kompletnom projektu
- Inženjeri firme SSTL (Surrey Satellite Technology LTd) su pružali tehničku podršku
- Tri studenta nižih godina su radila na razvoju radio-komunikacionih sistema, parametara orbite i pojedinih subsistema satelita
- Dva svršena studenta na postdiplomskim studijama su radial na razvoju brodskog kompjutera i sistema za kontrolu stabilizacije i orijentacije satelita
- Naučna oprema je projektovana u firmi SSTL.
U Evropskoj kosmičkoj agenciji (ESA) postoji veliko interesovanje za razvoj malih satelita, tako da je razvijeno nekoliko programa – “Nanosat”, UPMSAT i “Minisat”. Satelit “Nanosat-1B” je mase 15 kg, dok se uveliko radi na novoj verziji “Nanosat-2” mase 40 kg. I poznata engleska firma SSTL radi na razvoju grupe malih satelita “Rapid aj” (RapidEye) koji su lansirani ruskom raketom “Dnjepar” krajem 2007. a tu su i studentski sateliti “Dejmos-1” (Deimos – Spanija), “Kanopus-B” (Rusija), “Jubilarni” (Rusija), “Nigeriasat-2” (Nigerija) i drugi.
 |
Pakistanski pikosatelit
|
Department za edukaciju ESA radi na razvoju serije malih studentskih satelita klase “mikro- i “piko”. Jedan od njih je satelit “Eskpres” (Express) koji ima oblik kutije 60 x 60 x 70 cm mase 62 kg. Zanimljivo, u sklopu “Eskpresa” nalazila su se i tri piko-satelita “Kjubsat” (CubeSat) svaki mase jednog kilograma. Kompletan sistem sastavljen od jednog mikro- i tri piko-satelita u potpunosti je razvijen i projektovan uz učešće timova studenata za samo 18 meseci. Department za edukaciju ESA koordiniše mrežom koja omogućava studentima da razmenjuju informacije, ideje i tehnička rešenja. Pored toga, ova mreža pokriva oblast lansiranja, uključujući cene lansirnih operacija, pruža tehničku koordinaciju, organizuje i sponzoriše seminare na kojima studentski timovi stiču znjanja od iskusnih eksperata ESA-e i ostalih kosmičkih agencija, kontroliše integraciju i testiranje studentskih satelita i menadžment kompletne lansirne kampanje. “Ekspres” je lansiran oktobra 2005. ruskom raketom “Kosmos” sa kosmodroma Pleseck u orbitu visine 686 km. Nažalost, usled kvara u sistemu elektro-napajanja baterije nisu uspele da se ponovo napune, tako da je satelit prestao da funckionise posle samo 12 časova, ali je bez obzira na to misija satelita “Ekspres” okvalifikovana kao uspešna. Od 19 subsistema, dvanaest je radilo bez problema dok kritični među njima – subsistema za napajanje električnom energijom nije otkazao. Misija je zabeležila još jedan veliki uspeh, onaj na marketinškom planu, jer je preko stotinu miliona ljudi u svim državama Evropske unije posmatralo lansiranje prvog studentskog satelita razvijenog od strane evropskih studenata.
Primena malih satelita diktirana je njihovim dimenzijama i može se podeliti na oblasti obrazovanja, naučnih istraživanja i obavljanju različitih eksperimenata. Svaka od ovih oblasti ima nekoliko različitih sfera tako da u okviru obrazovanja, na primer postoje programi studentske edukacije i saradnje između univerziteta (uključujući i međunarodnu saradnju), dok je spektar naučnih istraživanja i eksperimentalnih primena toliko veliki da se mali sateliti mogu porediti sa onim većih dimenzija. Pored individualnih, mali sateliti, posebno oni klase “nano” se koriste u grupnim formacijama. Jedan od primera takve formacije je projekat “3 Sat” sastavljen od tri nano-satelita koji su lansirani 2001. u okviru saradnje nekoliko američkih univerziteta. Sateliti su korišćeni za snimanje Zemljine površine rezolucije oko stotinu metara i telefonske telekomunikacije. Sa aspekta menadžmenta projekta, zanimljivo je videti dinamiku projekta nano-satelita:
- Start projekta - januar 1999.
- Revizija ptrebnih sistema - maj 1999.
- Tehnički sastanci grupa uključenih u razvoj projekta – svaka dva meseca
- Revizija preliminarnog projekta – avgust 1999.
- Finalna revizija projekta – mart 2000.
- Konstruisanje – avgust 2000.
- Integracija sistema i testiranja – jesen 2000.
- Finalni testovi – novembar 2000.
- Finalna revizija projekta – decembar 2000.
- Finalna revizija lansirnog sistema – februar 2001.
- Integracija satelita sa raketom-nosačem – april 2001.
- Lansiranje – jesen 2001.
Razvoj malih satelita je bez sumnje u zamahu i u godinama koje dolaze možemo samo očekivati dalje prodore u oblastima minijaturizacije sistema satelita, smanjenje cene projekata, razgranavanju spektara njihove primene i porastu korisnika – uključujući posebno države u razvoju.
Članak je prethodno bio objavljen u Astronomiji broj 36 (2009)
Linkovi:
SRPSKI SATELIT - prvi projekat
(Astronautika/Misije)
(Astronautika/Misije)
