CubeSat

CubeSat (cube engl. Würfel, da die Grundeinheit annähernd würfelförmig ist, s. u.) ist eine ab 1999 von der Stanford University und der California Polytechnic State University entwickelte und 2003 erstmals in der Raumfahrt eingesetzte Spezifikation für kostengünstige Kleinsatelliten, die sich als Industriestandard etabliert hat.

nCube-2, ein norwegischer CubeSat
GeneSat-1 als Beispiel für einen Dreifach-Plus-CubeSat 3U+

Spezifikation

Die Satelliten müssen unter anderem ein bestimmtes Gehäuseformat haben. Der kleinstmögliche CubeSat (1U von englisch one unit für eine Einheit) hat die Abmessungen 11,35 cm × 10 cm × 10 cm (Nutzbares Volumen: 10 cm × 10 cm × 10 cm) und eine Masse von maximal 1,33 kg. Diese Satelliten werden in einer speziellen Startvorrichtung (Poly Picosatellite Orbital Deployer oder P-POD), die drei CubeSats aufnehmen kann, als Sekundärnutzlast bei Satellitenstarts mitgeführt. Außerdem wurde von der japanischen Titech-Universität eine Startvorrichtung für einzelne CubeSats entwickelt.

Die Preisliste des Rideshare-Anbieters Spaceflight Industries führte schon im Jahr 2013 Preise für den Start von CubeSats der Größen 1U, 3U, 6U, 12U und 24U auf.[1]

Mögliche CubeSat-Formate
FormatAbmessungen
(in cm)		Masse
(in kg; maximal)		Bemerkung
0.25U (1⁄4U)11,00 × 11,00 × 2,800,4Spacebee; [2]
0.375U (3⁄8U)Beesat; [3]
0.5U (1⁄2U)AeroCube 6; [4]
1U10,00 × 10,00 × 11,3501,33
1.5U10,00 × 10,00 × 17,0202
2U10,00 × 10,00 × 22,702,66
3U10,00 × 10,00 × 34,0505[5]
6U10,00 × 22,63 × 34,0510[5]
12U22,63 × 22,63 × 34,0520[5]; Erster Start im Juni 2016[6]
16U22,63 × 22,63 × 45,4Erster Start im Juli 2019[7][8][9]
24U22,63 × 22,63 × 68,040

Anwendungen

Bereits im Jahr 2010 wurden CubeSats für die verschiedensten Zwecke eingesetzt, von der Umweltbeobachtung bis zu biologischen Experimenten und Tests von neuer Raumfahrttechnik. Schätzungen zufolge befanden sich damals zwischen 35 und 40 CubeSats im Orbit, wovon etwa ein Viertel noch funktionierte.[10]

Durch die Miniaturisierung der Elektronik und Sensorik wurde es während der Etablierung der CubeSat-Spezifikation möglich, solche Kleinsatelliten auch für anspruchsvolle technische und wissenschaftliche Aufgaben einzusetzen.[10]

Kommerzielle Anwendungen umfassen zum Beispiel Satellitenkonstellationen zur Beobachtung und Fernerkundung oder Datenübertragung und sind ein Treiber der technischen Entwicklung. Im Jahr 2014 waren 76 Prozent der gestarteten CubeSats kommerzieller Natur.[11]

Im Jahr 2018 fand die erste Anwendung außerhalb des Erdorbits statt, als zwei 6-fach-CubeSats des Typs MarCO parallel zum interplanetaren Flug der Landesonde InSight zum Mars flogen, um während der Landung von InSight die Kommunikation zu unterstützen.[12] Mit der Mission Artemis 1 wurden im November 2022 acht CubeSat-Raumsonden zum Mond gebracht, von denen eine auch auf dem Mond landen sollte.

Es existieren diverse CubeSats als Open-Source-Hardware.[13]

Deorbiting

Seit 2011 führte die NASA Experimente zur Beschleunigung des Absturzes von CubeSats nach Missionsende (dem Deorbiting) durch. Einige Hersteller bieten passive Vorrichtungen zum Deorbiting an. In Frage kommen zum Beispiel Systeme ähnlich einem Bremsschirm, aber auch ein System mit einem 30 Meter langen Stromleiter, welcher eine elektromagnetische Kraft erzeugt. Eine Beispielmission hierfür ist der kanadische Satellit CanX-7, welcher von 2017 bis 2022 seine Zeit bis zum Wiedereintritt von 175 Jahren auf 5 Jahre verringern konnte, während er sich zu Beginn in einem Orbit mit 800 km Höhe befand.[14]

Siehe auch
Commons: Cubesat-Satelliten – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise
  1. Pricing Spaceflight (Memento vom 14. Januar 2013 im Internet Archive)
  2. http://space.skyrocket.de/doc_sdat/spacebee.htm Gunter's Space Page: SpaceBEE
  3. TUBSAT-Missionen. TU Berlin, abgerufen am 8. Februar 2021.
  4. http://space.skyrocket.de/doc_sat/cubesat.htm Gunter's Space Page: CubeSat
  5. Pricing Spaceflight
  6. Aoxiang Zhixing. Gunter’s Space Page, abgerufen am 27. Oktober 2019.
  7. Exolaunch has integrated 28 smallsats for July Soyuz launch. Space Daily, 3. Juli 2019.
  8. Momentus X1 (El Camino Real). Gunter’s Space Page, abgerufen am 27. Oktober 2019.
  9. Cubesat 16 Structure. abgerufen am 28. Oktober 2022.
  10. Tiny Satellites for Big Science im Astrobiology Magazine astrobio.net am 12. Juli 2010
  11. National Academies: Achieving Science with CubeSats – Thinking Inside the Box. S. in der Zusammenfassung und auf Seite 55;.
  12. Beyond Mars, the Mini MarCO Spacecraft Fall Silent auf der NASA Internetseite am 5. Februar 2019
  13. M Shalashov, A Kiseleva: Review of open-source cubesat projects. In: Journal of Physics: Conference Series. Band 1925, Nr. 1, 1. Mai 2021, ISSN 1742-6588, S. 012039, doi:10.1088/1742-6596/1925/1/012039 (iop.org [abgerufen am 21. September 2022]).
  14. Space Flight Laboratory deorbits the CanX-7 smallsat using drag sail technology – SatNews. Abgerufen am 26. Februar 2023.
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