Un satélite en un litro El CubeSat nace en 1999 en Cal Poly (San Luis Obispo) y en Stanford, con Jordi Puig-Suari y Bob Twiggs: un formato estándar para que unos estudiantes construyan un satélite en pocos años y lo lancen junto a los grandes. La unidad, 1U , es un cubo de 10 cm (11,35 cm con sus raíles); la especificación (rev. 14.1) admite hasta 2,00 kg por unidad — la anterior (rev. 13) decía 1,33 kg. Se apilan: 1,5U, 2U, 3U; se ensamblan 6U y 12U. El PocketQube , por su parte, mide 5 cm.
Un CubeSat 1U: un cubo de 10 cm de lado. © Zen4Telematik · CC BY-SA 4.0 Lo que hay dentro Energía (EPS) : células solares en las caras (y a veces paneles desplegables), una batería de iones de litio, una placa que regula. Un 1U que da tumbos obtiene de media del orden de 1 a 2 W del Sol: cada vatio cuenta.Ordenador de a bordo (OBC) : los temporizadores, la telemetría, la memoria; un watchdog lo reinicia si se cuelga.Radio (COM) : en bandas de radioaficionado (145,800–146,000 MHz, 435–438 MHz), las frecuencias coordinadas por la IARU; una baliza de telemetría que cualquiera puede recibir.Actitud (ADCS) : una vez eyectado, el satélite da tumbos. Unos magnetopares lo frenan apoyándose en el campo terrestre (B-dot); un imán y unas barras de histéresis lo hacen sin corriente, despacio; unas ruedas de reacción lo apuntan.Carga útil : una cámara (imágenes SSTV), un repetidor FM, un transpondedor lineal, un digipeater APRS, un experimento.Vista despiezada de ArduSat: estructura, energía, radio UHF, ordenador, placas Arduino. © Peter Platzer · CC BY-SA 3.0 El balance de energía A 400 km, una vuelta dura unos 92 minutos, de los que hasta 36 a la sombra de la Tierra. Lo que las células dan al Sol debe pagar toda la órbita: la noche se pasa con la batería. Dando tumbos, un cuerpo convexo presenta de media al Sol la cuarta parte de su superficie. Por debajo del umbral de supervivencia, el ordenador corta la carga útil y solo conserva lo esencial. Y una batería de iones de litio no se carga por debajo de 0 °C: hay que calentarla.
Del taller a la reentrada Pruebas : vibraciones aleatorias en un vibrador electrodinámico, desgasificación en vacío térmico.Integración en un desplegador (el P-POD de Cal Poly, el de la ISS): unos interruptores presionados lo mantienen todo apagado, y además un pasador «remove before flight».Eyección : las antenas y los paneles esperan al menos 30 minutos, los emisores 45 minutos (especificación CubeSat).LEOP (los primeros días): primera señal, despliegues, frenar los tumbos, comprobar cada subsistema. Luego las operaciones , pase tras pase.Reentrada : el aire frena el satélite; eyectado desde la ISS hacia los 400 km, un CubeSat vive de unos meses a un año aproximadamente y luego se quema por completo.El CubeSat F-1 en su cámara de vacío térmico. © Thuvt · CC BY-SA 3.0 Tres CubeSats eyectados desde la Estación Espacial Internacional (19 de noviembre de 2013). © NASA · Dominio público (NASA) Kits y programas que existen CubeSatSim de AMSAT (Alan Johnston, KU2Y): un 1U de demostración impreso en 3D, con paneles, batería y telemetría UHF real.ArduSat : un 1U con placas Arduino financiado en Kickstarter en 2012, eyectado desde la ISS en noviembre de 2013.Fly Your Satellite! (ESA Academy): equipos universitarios y su CubeSat de 1U a 3U, desde 2013.CubeSat Launch Initiative (NASA): desde 2010, más de 150 CubeSats de escuelas y asociaciones lanzados.Un PocketQube: 5 cm de lado, cabe en la mano. © Clara Marques · CC BY-SA 4.0 Las fuentes CubeSat Design Specification, rev. 14.1 (Cal Poly, febrero de 2022) Wikipedia (en): CubeSat — orígenes, formatos, P-POD, NRCSD, primeros lanzamientos de 2003 Wikipedia (en): PocketQube IARU: coordinación de frecuencias de los satélites IARU: el segmento de satélites 145,800–146,000 MHz Potencia de los CubeSats 1U (arXiv 2201.09748) NASA: State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology (órdenes de magnitud) Nanoracks (2017): de 6 meses a 1 año en órbita tras la ISS AMSAT CubeSatSim (Alan Johnston, KU2Y) Wikipedia (en): ArduSat ESA Academy: Fly Your Satellite! NASA: CubeSat Launch Initiative Wikipedia (en): FUNcube-1 Wikipedia (en): Fox-1A Wikipedia (en): Fox-1B Wikipedia (en): Fox-1D ARRL: RadFxSat-2 / Fox-1E se convierte en AO-109 ARRL: JY1Sat se convierte en JO-97 AMSAT: GreenCube se convierte en IO-117 Wikipedia (en): ESTCube-1 Las fichas de «Fiche satellite» (fichas de SatMe-PC) D. Vallado, Fundamentals of Astrodynamics and Applications: atmósfera exponencial Las cifras del juego Las masas, volúmenes y consumos de las placas son órdenes de magnitud de un pequeño CubeSat, no la ficha de un fabricante. El modelo: órbita circular de Kepler, sombra cilíndrica de la Tierra, 1361 W/m² sobre células al 28 %, pérdidas en el espacio libre, atmósfera exponencial (Vallado) para la reentrada.
Las fotos Tres CubeSats eyectados desde la Estación Espacial Internacional (19 de noviembre de 2013). © NASA · Dominio público (NASA) Dos CubeSats 3U justo después de su eyección, con la Tierra detrás. © NASA · Dominio público (NASA) Minúsculos CubeSats se alejan de la ISS (octubre de 2012). © NASA · Dominio público (NASA) CubeSats preparados para el desplegador de Nanoracks a bordo de la ISS (2023). © NASA JSC · Dominio público (NASA) FUNcube-1 (AO-73) en sala blanca antes de su lanzamiento. © Wouter Weggelaar (PA3WEG) · CC BY 3.0 Un CubeSat 1U: un cubo de 10 cm de lado. © Zen4Telematik · CC BY-SA 4.0 La estructura de un CubeSat, sin sus paneles, cabe en la mano. © Svobodat · CC BY-SA 3.0 El CubeSat F-1 en su cámara de vacío térmico. © Thuvt · CC BY-SA 3.0 Vista despiezada de ArduSat: estructura, energía, radio UHF, ordenador, placas Arduino. © Peter Platzer · CC BY-SA 3.0 AAUSAT-II, un CubeSat 1U de estudiantes, en su maleta de transporte. © Jensdalsgaard · CC BY 3.0 ESTCube-1, CubeSat de estudiantes de la Universidad de Tartu. © Erik Kulu, Austin Hess · CC BY-SA 3.0 CUTE-I, uno de los primeros CubeSats lanzados el 30 de junio de 2003, expuesto en un museo. © Motokoka · CC BY-SA 4.0 Un PocketQube: 5 cm de lado, cabe en la mano. © Clara Marques · CC BY-SA 4.0 La baliza de Fox-1B (AO-91) en la cascada de un receptor. © Royldean · CC BY-SA 4.0 Las demás imágenes del juego son dibujos.