Ko pomislite na vesoljski teleskop, verjetno pomislite na take, kot je Hubble, ki sondira globok vesolje s pomočjo natančne optike. Toda optični vesoljski teleskopi so usmerjeni tudi proti Zemlji, kar nam daje podroben pogled na vse, od vremena, do prometnih vzorcev, do gibanja vojaških enot. Čeprav so teleskopi, usmerjeni na Zemljo, izjemno uporabni, so lahko tudi precej veliki in dragi za izstrelitev v vesolje. Toda to bi se lahko spremenilo z novo predlagano zasnovo za kockaste satelite.
Primer 1U CubeSat. Zasluge: uporabnik Wikipedije Svobodat
Kockasti satelit ali CubeSat je vrsta drobnega satelita, standardiziranega glede na težo in velikost. Osnovna velikost CubeSats je znana kot enota ali 'U', kar je kocka 10 centimetrov na strani, čeprav so nekateri CubeSats veliki več enot. Njihova majhna masa in standardne dimenzije pomenijo, da jih je mogoče izstreliti v skupinah ali ozvezdjih, kar znatno zmanjša stroške. Toda ta majhna velikost omejuje tudi količino optike, ki jo lahko vstavite v eno.
Za optične teleskope je ostrina vaše slike odvisna od velikosti zaslonke. Vesoljski teleskop Hubble ima na primer 2,4 metra široko ogledalo. Če bi bilo ogledalo manjše, bi bile Hubblove slike manj podrobne. To je zaradi učinka valovanja znano kot difrakcija. Ko svetlobni valovi prehajajo skozi odprtino omejenega območja, se lahko motijo drug v drugega in zameglijo nastalo sliko. Ta meja difrakcije zmanjša ločljivostna moč vašega teleskopa.
Ker je lahko 1U CubeSat v premeru le 10 cm, je lahko optična odprtina CubeSat premer le nekaj centimetrov. Glede na mejo uklona bi CubeSat v orbiti 500 km nad Zemljo lahko razrešil le značilnosti na Zemlji, ki so v najboljšem primeru široke 3 m ali premera približno 10 čevljev. To ni grozno, vendar je veliko nižje od ločljivosti sodobnih komercialnih satelitov. Toda skupina raziskovalcev je razvila zasnovo, ki bi to mejo lahko bistveno izboljšala, in to storijo z istim trikom, ki ga uporablja teleskop James Webb.
Kako lahko zložena ogledala delujejo na CubeSat. Zasluge: Schwartz, et al
Vesoljski teleskop James Webb ima primarno ogledalo s premerom 6,5 metra. Ko bo predstavljen pozneje letos, bo zagotovil veliko bolj podrobne slike, kot bi jih Hubble kadarkoli lahko. Težava je v tem, da bo Webb izstreljen na raketi Ariane 5, ki je široka le 5,4 metra. Zato je treba Webbovo ogledalo zložiti, da se prilega. Šele po zagonu se bo odprl v polni velikosti. Zasnova CubeSat uporablja isti pristop. Štiri zložena ogledala omogočajo satelitu, da se prilega v 1U, hkrati pa zagotavlja večjo odprtino za CubeSat, ko je razgrnjen po lansiranju. To je veliko lažje reči kot narediti. Zlaganje in odpiranje ogledal je enostavno, a za delo morajo biti poravnana z izjemno natančnostjo. To je težko narediti tudi z Webbovim proračunom v višini 10 milijard dolarjev, kako to storite za poceni CubeSat?
Ekipa predlaga, da to storite po fazah. Po lansiranju je bilo mogoče zrcala CubeSat razgrniti in postaviti v 'dovolj blizu' položaj, nato pa uporabiti aktivno in prilagodljivo optiko za izostritev slike. Uporaba prilagodljive optike bi CubeSatu omogočila tudi kompenzacijo učinkov segrevanja in hlajenja, kar bi lahko premaknilo ogledala izven poravnave. Na podlagi svojih začetnih študij ekipa ocenjuje, da bi 1U CubeSat lahko dosegel ločljivost 80 centimetrov pri orbiti na 500 kilometrih, kar je v dosegu trenutnih komercialnih satelitov.
Nizki stroški CubeSats pomenijo, da bi lahko teleskopi CubeSat naredili slikanje Zemlje v visoki ločljivosti v realnem času veliko bolj stroškovno učinkovito. Njihova konstelacija bi lahko spremljala tako dolgoročne kot nenadne spremembe na našem planetu. To bi bilo zelo koristno za stvari, kot so naravne nesreče, kjer so informacije lahko omejene. Toda to bi pomenilo tudi, da bi ti drobni sateliti vedno gledali s pogledom od zgoraj.
Referenca:Schwartz, Noah idr. ' Prototip CubeSat z visoko ločljivostjo, ki ga je mogoče namestiti .'Vesoljski teleskopi in instrumenti 2020: optični, infrardeči in milimetrski val. Zv. 11443. Mednarodno združenje za optiko in fotoniko, 2020.
