استفاده ناسا از کیوب‌ست‌ برای اهداف نجومی

پژوهشگران آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا، به‌ دنبال بررسی بیشتر پتانسیل‌های کاربردی ماهواره‌های کوچک هستند. این نوع ماهواره‌های مکعبی یا نانو ماهواره‌ که اصطلاحا به آن‌ها کیوب‌ست‌ (CubeSat) گفته می‌شود، در سال‌های اخیر توجهات زیادی را به خود جلب کرده‌اند. ماهواره‌های مکعبی علاوه بر اندازه‌ی بسیار کوچکی که دارند، امکان آزمایش فناوری‌های جدید را با سهولت بیشتری برای مهندسان ناسا فراهم می‌کنند.

ماهواره‌ی مکعبی که اخیرا از ایستگاه فضایی بین‌المللی جدا شده، یک نمونه‌ی کلیدی از توان بالقوه کیوب‌ست‌ برای اهداف نجومی‌ است. ماهواره‌ی مکعبی ناسا که آستریا نام دارد (ASTERIA، مخفف تلسکوپ فضایی ثانیه قوسی برای پژوهش‌های اخترفیزیکی)، برای اهداف نجومی به‌ کار می‌رود و طی ماه‌های آینده، سنجش‌های دقیقی انجام خواهد داد. ماهواره‌ی آستریا قرار است که نوسانات نوری ستارگان را به‌صورتی کاملا دقیق اندازه‌گیری کند. این نوسانات نوری برای برخی اهداف کاربردی تجاری و اخترفیزیکی از جمله کشف و بررسی سیارات خارج از منظومه‌ی شمسی (فراخورشیدی) می‌تواند به‌ کار روند.

آستریا دارای ابعادی تقریبی ۱۰ × ۲۰ × ۳۰ سانتی‌متر و وزن ۱۲ کیلوگرم است که در مدار پایین زمین می‌تواند کار کند. تجهیزات این نانو ماهواره شامل یک لنز مجهز به دیافراگم، یک حسگر حساس به نور CMOS، دو محور برای حسگر‌های فشار برقی است. آستریا ماه اوت ۲۰۱۷ به‌وسیله‌ی موشک فالکون ۹ شرکت اسپیس ایکس به فضا پرتاب و به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل شد. ماهواره‌ی مکعبی آستریا، ۲۰ نوامبر ۲۰۱۷ از ایستگاه فضایی بین‌المللی جدا شد و مأموریت ۹۰ روزه‌ی آزمایشی خود را در مدار پایین زمین شروع کرد.

ماهواره‌ی آستریا به‌وسیله‌ی مهندسان پروژه‌ی فایتون (Phaeton) ناسا در آزمایشگاه پیشرانش جت در پاسادنا، کالیفرنیا طراحی و ساخته شده است. در پروژه‌ی فایتون ناسا برخی از پژوهشگران کم‌تجربه در کنار مشاوران و دانشمندان باتجربه فعالیت می‌کنند تا مهارت‌های لازم برای ورود به بخش‌های حرفه‌ای ناسا را پیدا کنند. آستریا با همکاری مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست (MIT) در کمبریج فعالیت می‌کند.

آستریا متکی به نورسنجی بسیار دقیقی است که می‌تواند شدت نور اجرام کیهانی را اندازه‌گیری کند. برای چنین سنجش‌هایی، یک تلسکوپ فضایی باید قادر به اصلاح خطاهای داخلی خود باشد و تلسکوپ‌های فضایی بزرگ چنین امکانی دارند؛ اما در این مورد، نانو ماهواره‌ها هنوز نمی‌توانند با این اندازه کوچک قابل اتکا باشند. اگر مهندسان ناسا بتوانند با ماهواره‌های مکعبی به چنین هدفی دست پیدا کنند، این تلسکوپ‌های نانو می‌توانند ابزارهای فوق‌العاده کارآمد و عالی برای اهداف نجومی آینده باشند. آماندا دانر، مدیر مأموریت آستریا در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL)، گفت:

 ماهواره‌های مکعبی، ابزارهای نسبتا کم‌هزینه‌ای برای آزمایش فناوری‌های جدید هستند. طراحی ماژول‌های ماهواره‌های مکعبی به‌گونه‌ای قابل تغییر و سفارشی‌سازی است که حتی گروه کوچکی از پژوهشگران و دانشجویان هم می‌توانند به برنامه‌های فضایی دسترسی داشته باشند.

او همچنین گفت شاید بتوان از دسته‌ای از این ماهواره‌ها برای پوشش دادن بخش‌های بیشتری از کیهان بهره برد. ماهواره‌ی آستریا دارای ویژگی‌های مهندسی منحصر‌به‌فرد و یک دوربین نجومی است که می‌تواند به‌صورت متمرکز تا ۲۰ دقیقه‌ی مداوم از یک ستاره‌ی خاص تصویربرداری کند. آستریا همچنین دارای یک سیستم کنترل حرارتی است که درجه‌ حرارت درون این تلسکوپ بسیار کوچک را در زمان قرارگیری در سایه‌ی زمین کنترل می‌کند. این سیستم می‌تواند خطاهای ناشی از نوسانات حرارتی درون ماهواره را به حداقل برساند. البته برای اینکه چنین فناوری‌هایی در این ماهواره‌های کوچک گنجانده شود، مهندسان با چالش‌های فنی عدیده‌ای مواجه‌اند.

^{ماهواره‌ی آستریا دارای ویژگی‌های مهندسی منحصربه‌فرد و یک دوربین نجومی است که می‌تواند به‌صورت متمرکز تا ۲۰ دقیقه‌ی مداوم از یک ستاره‌ی خاص تصویربرداری کند}

متیو اسمیت، مهندس فنی آستریا و مدیر مأموریت آزمایشگاه پیشرانش جت، گفت:

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های مهندسی، قرار دادن سیستم کنترل حرارتی الکتریکی در این ماهواره‌های بسیار کوچک است. به‌طور معمول، این تجهیزات به‌تنهایی بزرگ‌تر از کل ماهواره هستند. اکنون قصد داریم فناوری‌ها مورد نظر را برای آستریا کوچک‌سازی کنیم که می‌تواند برای دیگر ماهواره‌های مکعبی یا ابزارهای نجومی کوچک هم مورد استفاده قرار گیرد.

برنامه ماهواره‌ی مکعبی آستریا تنها برای آزمودن فناوری است؛ اما شاید این نوع ماهواره‌ بتواند در آینده‌ای نزدیک، به ابزارهای نجومی بسیار مفیدی تبدیل شود. دانر می‌گوید مورد امیدبخش دیگر این است که بسیاری از پژوهشگران این تیم افرادی کم‌تجربه بودند که تنها طی پنج سال اخیر از دانشگاه‌ فارغ‌التحصیل شده‌اند. او گفت:

تیم ما توانست ماهواره‌ی آستریا را طراحی کند، بسازد و آزمایش کند و اکنون آن را به فضا فرستاده‌ایم.