最も小さな衛星である CubeSat は、太陽系探査の方法を変えています

ほとんどの CubeSat の重さはボウリングのボールよりも軽く、中には手に収まるほど小さいものもあります。しかし、これらの機器が宇宙探査に与える影響は非常に大きいです。小型、機敏で安価な衛星である CubeSats は、科学者による宇宙の研究方法に革命をもたらしています。

標準サイズの CubeSat は小さく、約 4 ポンド (約 2 キログラム) です。標準サイズの 4 倍ほど大きいものもあれば、1 ポンド以下のものもあります。

新しい宇宙技術に取り組む電気工学およびコンピュータ工学の教授として、キューブサットは他の世界に到達するためのより簡単ではるかに低コストの方法であると言えます。

これらの小砲サイズの衛星は、さまざまな目的を持つ多くの機器を搭載するのではなく、通常、系外惑星の発見や小惑星のサイズ測定など、単一の特定の科学的目標に焦点を当てています。これらは、小規模な新興企業、民間企業、大学の研究室に至るまで、宇宙コミュニティ全体で手頃な価格で提供されます。

小さな衛星、大きな利点

大型衛星に対する CubeSat の利点は重要です。 CubeSat は開発とテストが安価です。時間とお金の節約は、より頻繁で多様な任務を遂行し、リスクを軽減することを意味します。それだけで発見と宇宙探査のペースが上がります。

CubeSat は自らの力で移動するわけではありません。代わりに、彼らは車に乗ります。それらはより大型の宇宙船のペイロードの一部になります。容器に詰められると、ディスペンサーに取り付けられたバネ機構によって宇宙に排出されます。宇宙に入ると電源が入ります。 CubeSat は通常、軌道がゆっくりと減衰した後、大気圏に突入するときに燃え尽きて任務を終了します。

好例: ブラウン大学の学生チームは、18 か月以内に 10,000 米ドル未満で CubeSat を構築しました。この衛星は食パンほどの大きさで、増大する宇宙ゴミ問題を研究するために開発され、2022年5月にスペースXのロケットから展開された。

小型、単一用途

もちろん、人工衛星を宇宙に送ることは新しいことではありません。ソ連は 1957 年にスプートニク 1 号を地球周回軌道に打ち上げました。現在、約 10,000 基の衛星が稼働しており、ほぼすべてが通信、航行、軍事防衛、技術開発、地球研究に従事しています。宇宙を探索しているのはわずか 3% 未満です。

それが今変わりつつあります。大小を問わず衛星が急速に宇宙研究の根幹になりつつあります。これらの宇宙船は現在、惑星や恒星、つまり人間の探査やロボットの着陸が費用がかかり、リスクがあり、あるいは現在の技術ではまったく不可能な場所を研究するために長距離を移動できるようになりました。

しかし、従来の衛星の構築と打ち上げには多額の費用がかかります。 2009 年に打ち上げられた NASA の月偵察周回機は、ミニバンとほぼ同じ大きさで、価格は 6 億ドル近くです。火星偵察周回船はスクールバスほどの長さの翼幅を持ち、7億ドル以上の費用がかかりました。欧州宇宙機関の太陽周回探査機は、太陽を研究するために設計された重さ 4,000 ポンド (1,800 キログラム) の探査機で、費用は 15 億ドルです。そして、バスケットボールコートほどの長さのヨーロッパクリッパーは、2024年10月に木星の衛星エウロパに向けて打ち上げられる予定で、最終的には50億ドルの費用がかかるだろう。

これらの衛星は比較的大きく、驚くほど複雑であるため、潜在的な故障に対して脆弱であり、これは珍しいことではありません。瞬く間に、長年の研究と数億ドルが宇宙に失われる可能性があります。

月、火星、天の川の探検

CubeSat は非常に小さいため、1 回の打ち上げで大量に放出できるため、コストがさらに削減されます。コンステレーションと呼ばれるバッチで展開すると、複数のデバイスが同じ現象を観察できるようになります。

たとえば、2022 年 11 月のアルテミス I ミッションの一環として、NASA は 10 機の CubeSat を打ち上げました。衛星は現在、月上の水を検出して地図を作成しようとしています。これらの発見は、今後のアルテミスのミッションだけでなく、月面での人類の永続的な存在を維持する探求にとっても重要です。 CubeSats の費用は 1,300 万ドルです。

MarCO CubeSats (そのうち 2 台) は、2018 年に NASA の火星着陸船インサイトに同行しました。これらは、インサイトが火星表面に突入、降下、着陸する間、地球へのリアルタイム通信中継器として機能しました。おまけに、彼らは広角カメラで惑星の写真を撮影しました。費用は約 2,000 万ドルです。

CubeSat は、太陽系の外の世界である近くの星や系外惑星の研究も行っています。 2017 年、NASA のジェット推進研究所は、ASTERIA という CubeSat を配備し、私たちから 41 光年離れた恒星を周回する、かに座 55 番星 (別名ヤンセン) を観測しました。この惑星は、地球の 8 倍の大きさの系外惑星です。 ASTERIAはその遠い世界の存在を再確認し、系外惑星を検出する史上最小の宇宙機器となった。

さらに 2 つの注目すべき CubeSat 宇宙ミッションが進行中です。2024 年 10 月に打ち上げ予定の HERA は、小惑星帯の火星と木星の間を周回するディディモス小惑星系を訪問するために、欧州宇宙機関初の深宇宙キューブサットを配備します。

そして、2025 年に打ち上げが計画されている M-Argo 衛星は、まもなく名前が決定される小惑星の形状、質量、表面の鉱物を研究する予定です。スーツケースほどの大きさの M-Argo は、惑星間空間で独自の独立したミッションを実行する最小の CubeSat になります。

CubeSat ミッションにおける迅速な進歩とすでに行われた多額の投資は、人類を多惑星種にするのに役立つ可能性があります。しかし、その旅は長いものになり、この夢を実現できるかどうかは次世代の科学者にかかっています。

この記事は、複雑な世界を理解するのに役立つ事実と信頼できる分析を提供する非営利の独立系報道機関である The Conversation から再公開されたものです。作者: ムスタファ・アクソイ オールバニー大学、ニューヨーク州立大学

続きを読む：

ムスタファ・アクソイは、オールバニー大学、ニューヨーク州立大学 (SUNY)、およびニューヨーク州立大学研究財団に勤務しています。彼は、アメリカ航空宇宙局 (NASA)、国立科学財団 (NSF)、およびオークリッジ関連大学 (ORAU) から資金提供を受けています。彼は電気電子学会 (IEEE) の上級会員です。