NASA (National Aeronautics and Space Administration)가 2017 년 6 월 22 일 세계에서 가장 작은 위성 인 Kalamsat을 시작했을 때 역사는 전 인도 대통령이자 핵 과학자 인 A.P. J. Abdul Kalam 박사가 64g에 불과한 Kalamsat을 시작했을 때 만들어졌습니다. 위성은 인도의 타밀 나두 주에있는 팔라 파티 (Pallapatti) 마을 출신의 18 세의 인도 학생 인 리파 패스 샤룩 (Rifath Sharook)과 그의 그룹의 다른 6 명의 팀원에 의해 설계되었습니다. 그러나 위성이 점점 작아지면서“위성이 몇 개나 궤도에 있습니까?”라고 묻습니다. 또한 수천 개의 나노 사 텔라이트가 발사 된 후 몇 명이 궤도에있을 것인가?
NASA는 6 월 22 일 오후 3시 (IST)에 미국 버지니아 주 월 롭 아일랜드의 비행 시설 현장에서 발사 된 테리어 개선 오리온 로켓에서 위성을 날아 갔다. 로켓의 총 비행 시간은 240 분의 총 비행 시간을 가졌다. 로켓에서 분리 된 후, 위성은 미시적 중심 환경 내에서 리프트 오프 후 우주에서 125 분을 보냈고 그 후 바다로 떨어졌다. 수집 된 데이터는 인도 그룹에 의해 조사됩니다.
Kalamsat 팀 및 사양
Kalamsat 뒤의 그룹은 7 명의 팀원으로 구성됩니다. Rifath Sharook의 선임 과학자 인 Tanishq Dwivedi는 비행 엔지니어, Vinay S Bhardwaj, 디자인 엔지니어, Yagna Sai, 수석 기술자, Mohammed Abdul Kashif, 수석 엔지니어, 생물 학자, Srimathy Kesan 박사는 감독자로서 Srimathy Kesan 박사입니다. Kalamsat는 케산 박사의 고향 인 T Nagar의 첸나이에서 함께 모였습니다. Kesan 박사는 또한 Space Kidz India의 창립자이자 CEO입니다. 이 프로젝트의 수석 과학자 인 Sharook이 뉴스에 등장한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 그가 15 살 때 그는 Space Kidz India의 프로젝트를 위해 무게가 1.13kg 인 헬륨 날씨 풍선을 발명했습니다.
Kalamsat의 사양에는 64g의 무게와 3.8 cmsize가 포함되어있어 손의 손바닥에 들어갈 수 있습니다. 플라스틱 섬유를 함유 한 매우 탄력적이지만 가벼운 섬유 강제 플라스틱 인 강화 탄소 섬유 폴리머가있는 3D 프린팅 방법을 사용하여 구축되었습니다. Nano Geiger Muller 카운터는 위성에 장착되었으며, 우주의 임무 중에 방사선을 측정하는 데 사용되는 기기입니다. 또한 회전, 온도, 습도, 압력, 가속도 및 지구의 자기권을 측정하기위한 몇 가지 다른 센서도 포함되었습니다. Kalamsat는 FEMTO 위성입니다. 이들은 연료 및 페이로드를 포함하여 체중이 적고 0.1kg의 작은 위성입니다. 기술적으로, 그것은 궤도에 도달하지 않고 하위 궤도 궤적을 날려 기술 데모 위성으로 배치되었습니다. 위성이 공간에 도달했지만 전체 궤도를 완료하기 전에 지구로 돌아 왔기 때문입니다.
세계 기록 및 대회
Kalamsat은 아시아 레코드, Assist World Records 및 India Book of Records에“세계에서 가장 가볍고 작은 위성”으로 출연했습니다. Kalamsat는 세계에서 가장 작은 위성 일뿐 만 아니라 우주에서 3D 프린팅을 사용한 것은 이번이 처음이기도합니다. 위성의 주요 역할은 3D 프린트 카본 섬유가 그러한 임무에서 수행하는 능력을 보여주는 것이 었습니다. 또한 인도 학생의 실험이 NASA에 의해 수행 된 것은 이번이 처음입니다.
Kalamsat은 NASA와 I Doodle Learning이 글로벌 교육에 중점을 둔 조직인 STEM (과학, 기술, 공학, 예술 및 수학) 기반 경쟁 큐브를 얻은 후 미션을 위해 선정되었습니다. 경쟁의 목적은 4m 크기의 큐브에 들어갈 수있는 악기를 설계하여 우주로 날아가는 것이 었습니다. 우주의 큐브는 11-18 세 사이의 학생들에게 로켓이나 풍선으로 우주로 실험을 시작할 수있는 기회를 제공합니다. 이 프로그램은 2014 년에 시작된 이래 40 개국에서 5000 명 이상의 참가자를 보유하고 있습니다.
Sharook과 그의 팀이 경쟁에 참여하기 전에 무게는 1kg의 큐브 스타트를 설계했습니다. Cubesat는 10 x 10 x 10cm 큐브로 구성된 작은 위성이며 각 큐브의 무게는 1.33kg을 초과하지 않습니다. 그러나 건설은 예산에 비해 너무 비싼 것으로 판명되었으며 경쟁을 위해 더 작은 버전을 구축하기로 결정했습니다. 그룹이 Kalamsat을 설계하고 제작 한 후, 그들은 위성을 발사하는 방법을 조사하기 시작했고, 가벼운 페이로드를 가까운 우주로 운반하는 방법 인 Balloonsats의 방법을 발견했습니다. 이를 사용하여 위성 출시를위한 NSLV (Near Space Launch Vehicle)를 개발했습니다. 이 NSLV는 Kalam 2로 더 발전되었으며 NASA의 우주 풍선 비행 챌린지에서 자리를 차지했습니다. 풍선 위성은 나노 로봇, 혈액 샘플, 식물, 측정 센서 및 우주 프린터의 페이로드로 구성됩니다. 케산 박사는 인도의 우주 관광을 장려하기 위해이 두 번째 임무의 목표를 설명했다고한다. 혈액 샘플은 우주에서 혈액이 어떻게 반응하는지 조사하는 데 사용됩니다. 풍선은 올해 말 뉴 멕시코 콜롬비아에서 출시 될 예정입니다.
미니어처 위성
Kalamsat는 전 세계적으로 개발중인 차세대 미니어처 위성의 예입니다. 최초의 인공 지구 위성 인 Sputnik-1은 직경이 58cm에 불과했습니다. 그 이후로 위성은 크기가 폭발적으로 폭발했습니다. 예를 들어, GOS (Geostationary Operational Environmental Satellite) -16의 무게는 2,800kg이고 GoS-15의 무게는 1,540kg입니다. 이러한 큰 위성은 지구를 공전 할뿐만 아니라 태양계의 다른 행성들도 공전합니다. 그러나 지난 수십 년 동안“작은”위성이 개발되어 건설 및 발사와 관련된 비용을 줄이기위한 것입니다. 이 위성은 질량에 따라 분류 할 수 있습니다.
FEMTO 위성은 무게가 0.1kg 미만인 위성입니다. 위에서 설명한 것처럼 Kalamsat 은이 범주에 속합니다. FEMTO 위성의 개념은 과학자들이 온도, 방사선, 움직임, 위치를 측정하고 생물학적 및 화학 물질을 감지하는 능력을 갖는 작은 센서에 대한 아이디어를 가졌을 때 1990 년대로 거슬러 올라갑니다. 2011 년에 최초의 FEMTO SAT 프로젝트는 코넬 대학의 과학자들이 개발 한 Kicksat로 알려진 시작되었습니다.
당시 프로젝트의 주요 엔지니어 인 Mason Peck은 Minuscule Satellites가 태양풍으로 운송되기 때문에 연료를 사용하지 않고“먼지와 같은 공간을 통과하는”및“항해”를 할 수 있다고 설명했습니다. 미션 런칭은 2014 년 4 월 18 일에 수행되었습니다. Kicksat은 비용이 낮아서 우주 탐사를보다 쉽게 접근 할 수있게하려는 아이디어로 시작되었으며, 작은 크기와 질량으로 인해 여러 개의 우주선을 동시에 출시 할 수 있습니다. Kicksat Sprite는 라디오, 마이크로 컨트롤러 및 태양 전지를 포함하는 3.5 x 3.5 cm 단일 보드 우주선입니다. 이 위성은 자이로 스코프 및 온도계와 같은 센서를 담을 수 있습니다. 그러나 시계 재설정으로 인해 Kicksat 스프라이트는 Kicksat에서 배치되지 않았으며 궁극적으로 내부에서 타 버렸습니다. Kicksat 1은 5.5kg의 무게로 지구를 큐 베사로 궤도로 궤도로 궤도에 올릴 수있었습니다.
이러한 유형의 위성은 주로 방사선, 화학 및 입자에 대한 정보를 수집하는 데 사용됩니다. 이러한 작은 위성은 큰 위성의 데이터 수집 능력을 복사 할 수 없습니다. 그러나 다른 목표를 위해 질량으로 사용할 수 있습니다.
위성 크기 문제
이러한 위성의 크기는 구축 및 발사가 훨씬 저렴합니다. 이를 통해 이러한 프로젝트에 대한 접근은 일반적으로 소량의 예산에있는 대학에 접근 할 수있었습니다. Arizona State University의 공간 및 지상 로봇 탐사 (Spacetrex) 그룹은 Suncube로 알려진 자체 FEMTO 위성을 만들었으며 크기는 3 cmand 무게 35g입니다. 그들은 위성을 저 지구 궤도로 발사하는 데 약 3000 달러가 소요될 것으로 추정했습니다. 외부 공간에 도달하는 것은 27,000 달러 정도의 비용이 더 많이 들지만, 위성을 외부 공간으로 발사하는 데 드는 표준 비용보다 kg 당 약 70,000 달러보다 훨씬 저렴합니다. 이 그룹은 소규모 위성 기술의 진화로 인해 우주 과학에 개인적으로 들어가는 데 더욱 접근 할 수 있다고 설명합니다. 이러한 위성은 태양계의 행성에 도달 할 수있는 능력이 없지만 수백 달러의 비용으로 지구, 다른 큰 위성 및 학생들을위한 데이터 수집에 효과적입니다. 그들은 전원 공급 장치를위한 작은 센서, 카메라, 라디오 및 태양 전지판을 운반 할 수 있습니다.
FEMTO 위성보다 큰 것은 피코사텔 라이트이며, 무게는 0.1 내지 10kg입니다. 피코사텔 라이트는 일반적으로 그룹 또는 "무리"로 작동합니다. 일부는 지상 컨트롤러와 통신하기 위해 "어머니"위성과 함께 작동하도록 설계되었습니다. 큐 세트는 피코 사 텔라이트 (및 나노 사 텔라이트, 아래 설명)의 예입니다. 그것들은 주로 지구의 300-1300km 지역 내에서 주로 낮은 궤도 위성입니다. 그러나 그들은 우주로 더 발사 될 가능성이 있습니다. 미래에 NASA는 달뿐만 아니라 화성에도 Cubesats를 시작하는 것을 목표로합니다.
Cubesat는 2000 년대 캘리포니아 폴리 테크닉 주립 대학교 (California Polytechnic State University)와 스탠포드 대학 (Stanford University)의 대학원생들에 의해 우주 과학 및 탐사를 장려하는 프로젝트에서 처음으로 만들어졌습니다. 이 입방사는 2003 년 6 월 로켓 발사 차량으로 시작되었습니다. 예를 들어 NASA, National Reconnaissance Office 및 Boeing은 자신의 큐브 츠를 만들고 사용했습니다. 현재 약 130 개의 Cubesats가 운영 및 궤도에 있습니다. 다른 큐브at에는 지구의 대기에서 야간 빛을 모니터링하는 데 사용되는 Swisscube-1이 포함됩니다.
나노 사 텔라이트는 무게가 10kg 미만인 위성입니다. Bright (Bright Target Explorer) 미션은 토론토 대학교 항공 우주 연구소의 우주 비행 실험실에서 설계 한 여러 나노 사 텔라이트를 사용합니다. 망원경의 무게는 7kg이며 양쪽에서 약 20cm입니다. 이 임무에서 시작된 망원경은 다양한 파장의 빛에 대한 밝은 별을 모니터링하는 데 중점을 둡니다. 위에서 설명한 큐 세트 및 팜토 위성을 포함하는 저비용 위성 그룹의 일부, 나노 사 텔라이트는 개발 및 테스트를 위해 몇 달에서 몇 년 사이에 걸릴 수 있습니다.
이것은 허블 우주 망원경과 대조적으로 12 년이 걸렸습니다. Strand-1은 일련의 3 개의 큐브at이 함께 결합되어 나노 사 텔라이트를 만듭니다. 2013 년에 시작된 Surrey University의 Surrey Space Center에서 개발 된 스마트 폰으로 구동되는 첫 번째 위성입니다. Android 운영 체제를 보유한 Google Nexus One 스마트 폰은 시스템을 운영하는 데 사용됩니다. 스마트 폰은 카메라, 라디오 링크 및 고성능 CPU와 같은 위성에 필요한 거의 모든 기술을 포함합니다. 스마트 폰에서 찾을 수없는 추가 기능은 태양 전지판과 프로펠러입니다. 예를 들어 위성은 지구의 자기장을 모니터링하고 사진을 기록하는 데 사용됩니다. 나노 사 텔라이트 뒤에 미세 위성 (10-100 kg)과 미니 사 텔라이트 (100-500 kg)가 뒤 따릅니다.
위성 기술의 빠른 개발과 비용 감소는 Sharook과 같은 어린 학생들에게 우주 과학을 이용할 수없는 방식으로 탐색 할 수있는 기회를 제공합니다. 학생들을 교육 할 때 이러한 전망은 우주 과학자와 엔지니어의 미래와 우주 발견에 매우 중요합니다. 우주의 큐브와 마찬가지로 학생들이 우주 과학에 참여하도록 장려하는 많은 경쟁과 프로젝트가 있습니다. 예를 들어, Nanosatellites (ELANA)의 교육 출시는 NASA의 과학, 공학, 기술 및 수학 배경에서 학생들을 끌어 들이기 위해 만든 이니셔티브입니다. NASA는 또한 Cubesat 런칭 이니셔티브를 운영합니다.
이는 대학, 학교 및 NGO가 향후 출시시 비행 할 수있는 작은 위성 페이로드를 만들 수있는 기회를 제공합니다. 그러나 위성의 이러한 발전과 관련된 몇 가지 우려도 있습니다. 예를 들어, 위성이 대중에게 더욱 접근 할 수있게되면서 지구를 공전하는 우주 잔해 또는 우주“정크”가 증가합니다. 이는 궤도에있는 다른 장비와 충돌의 위험이 있습니다. 이 시점에서 궤도에있는 작은 위성의 양은 문제가되지 않지만, 아마추어 위성의 예상 증가와 함께 미래에 변할 수 있습니다. 이러한 위험은 예를 들어 지구 공간 커뮤니케이션과 관련된 엄격한 규제로 이어질 수 있습니다. 모든 빠른 기술 발전과 마찬가지로, 그러한 발전의 결과와 관련된 혜택과 우려 사이에 균형을 찾아야하며, 젊은이들에게 기회를주는 데 중점을 두어야합니다.
