CubeSat – Meet the Trajectory Subsystem

Για να φτάσεις στο διάστημα και να εκτελέσεις μια αποστολή χωρίς ανθρώπινη παρουσία χρειάζεσαι σίγουρα έναν πύραυλο και ένα δορυφόρο. Με τον πύραυλο ο δορυφόρος μπαίνει σε τροχιά γύρω από τη Γη και παραμένει στο διάστημα μέχρι να ολοκληρώσει την αποστολή του ή να εισέλθει στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας, όπου και θα διαλυθεί από τις υψηλές θερμοκρασίες που προκαλεί η τριβή λόγω της αντίστασης του ατμοσφαιρικού αέρα πάνω στο δορυφόρο. Πρέπει όμως να είσαι προσεκτικός: Αν βάλεις το δορυφόρο σου σε χαμηλό υψόμετρο στο διάστημα τότε αυτός θα πέσει πολύ γρήγορα και δεν θα προλάβει να ολοκληρωθεί η αποστολή, ενώ αν το βάλεις σε πολύ υψηλό υψόμετρο τότε αυτός θα πέσει μετά από πάρα πολλά χρόνια, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα να δημιουργηθούν διαστημικά σκουπίδια (space debris). Τι κάνεις σε αυτή την περίπτωση;

Διλήμματα σαν και αυτό καλείται να απαντήσει η ομάδα του Trajectory. Το CubeSat, με τις μικρές του διαστάσεις, είναι ιδανικό για την μεγιστοποίηση της διάρκειας της αποστολής σε χαμηλό υψόμετρο γύρω από τη Γη (Low Earth Orbit). Επιπλέον, το CubeSat δεν έχει κάποιο σύστημα προώθησης, οπότε δεν υπάρχει τρόπος να αλλάξει η τροχιά του από την στιγμή που πάει στο διάστημα. Είναι επομένως πολύ σημαντικό να έχει γίνει μια εκτενής μελέτη εκ των προτέρων η οποία θα αναλύει τόσο τη διάρκεια της αποστολής πριν να εισέλθει το CubeSat στην ατμόσφαιρα αλλά και την πιθανότητα να δημιουργηθούν space debris λόγω μιας πιθανής σύγκρουσης δυο δορυφόρων.

Το διάστημα επίσης είναι ένα αφιλόξενο μέρος: δεν έχεις την ατμόσφαιρα να σε προστατεύει από την ακτινοβολία. Υπάρχουν και κάποια σημεία στα οποία φορτισμένα σωματίδια εγκλωβίζονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης (οι λεγόμενες ζώνες Van Allen, οι οποίες είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες για τους ανθρώπους αλλά και τα ηλεκτρονικά). Άρα θα πρέπει να μελετηθεί αν αντέχουν τα ηλεκτρονικά σου την αυξημένη δόση ακτινοβολίας. Εξίσου σημαντικό είναι να ξέρεις για πόση ώρα θα μπορείς να επικοινωνείς με το CubeSat σου μέσα στη μέρα από τον σταθμό βάσης (το λεγόμενο παράθυρο επικοινωνίας), ώστε να είσαι σίγουρος πως θα προλαβαίνεις να κατεβάσεις τα επιστημονικά σου δεδομένα. Για να επιτευχθούν όλα τα παραπάνω, η ομάδα του Trajectory έχοντας αποκτήσει ένα ισχυρό θεωρητικό υπόβαθρο χρησιμοποιεί προγράμματα προσομοίωσης όπως το STK, το GMAT, το STELA, το DRAMA/MASTER, το SPENVIS και το OMERE για να πραγματοποιήσει τις αναλύσεις της και να βγάλει το κατάλληλο πόρισμα. Η ομάδα έχει πραγματοποιήσει την πλήρη ανάλυση για μια πιθανή εκτόξευση μέσω του Διεθνή Διαστημικού Σταθμού (από το υψόμετρο των 400 km πάνω από την επιφάνεια της Γης με κλίση της τροχιάς στις 51.6 μοίρες) και θα συνεχίσει να μελετάει διαφορετικούς πιθανούς τρόπους εκτόξευσης με τους οποίους πιθανώς να εκτοξευθεί το CubeSat μας στο διάστημα.

Η ομάδα του Trajectory αποτελείται από 4 μέλη, όλοι και όλες προπτυχιακοί φοιτητές και φοιτήτριες του τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ. Αυτή την περίοδο, ο Αναστάσης μελετάει κάποια ειδικά standards και documentation για το διαστημικό περιβάλλον γύρω από τη Γη. O Ασήμης, η πιο πρόσφατη προσθήκη στη ομάδα, ολοκληρώνει το εισαγωγικό διάβασμα και μαθαίνει τα προγράμματα προσομοίωσης. Ο Βασίλης ασχολείται με το DRAMA/MASTER, το πρόγραμμα που έχει αναπτυχθεί από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος για την μελέτη των space debris. Η Μαίρη δουλεύει με το STK, ένα πολύ ισχυρό πρόγραμμα το οποίο χρησιμοποιούμε κυρίως για τη μελέτη του παραθύρου επικοινωνίας.