Um satélite num litro O CubeSat nasce em 1999 na Cal Poly (San Luis Obispo) e em Stanford, com Jordi Puig-Suari e Bob Twiggs: um formato normalizado, para que estudantes construam um satélite em poucos anos e o lancem ao lado dos grandes. A unidade, 1U , é um cubo de 10 cm (11,35 cm com os seus trilhos); a especificação (rev. 14.1) admite até 2,00 kg por unidade — a antiga (rev. 13) dizia 1,33 kg. Empilham-se: 1,5U, 2U, 3U; montam-se 6U e 12U. O PocketQube , esse, mede 5 cm.
Um CubeSat 1U: um cubo de 10 cm de lado. © Zen4Telematik · CC BY-SA 4.0 O que há lá dentro Energia (EPS) : células solares nas faces (e por vezes painéis desdobráveis), uma bateria de iões de lítio, uma placa que regula. Um 1U a girar sobre si mesmo tira em média cerca de 1 a 2 W do Sol: cada watt conta.Computador de bordo (OBC) : os temporizadores, a telemetria, a memória; um watchdog reinicia-o se ele bloquear.Rádio (COM) : em bandas de radioamador (145,800–146,000 MHz, 435–438 MHz), as frequências coordenadas pela IARU; um farol de telemetria que qualquer pessoa pode receber.Atitude (ADCS) : ejetado, o satélite gira descontroladamente. Magnetorquers travam-no apoiando-se no campo terrestre (B-dot); um íman e barras de histerese fazem-no sem corrente, lentamente; rodas de reação apontam-no.Carga útil : uma câmara (imagens SSTV), um repetidor FM, um transponder linear, um digipeater APRS, uma experiência.Vista explodida do ArduSat: estrutura, energia, rádio UHF, computador, placas Arduino. © Peter Platzer · CC BY-SA 3.0 O orçamento de energia A 400 km, uma volta dura cerca de 92 minutos, dos quais até 36 na sombra da Terra. O que as células dão ao Sol tem de pagar a órbita inteira: a noite passa-se com a bateria. A girar, um corpo convexo apresenta em média ao Sol um quarto da sua superfície. Abaixo do limiar de sobrevivência, o computador desliga a carga útil e só mantém o essencial. E uma bateria de iões de lítio não se carrega abaixo de 0 °C: é preciso aquecê-la.
Da oficina à reentrada Testes : vibrações aleatórias num excitador de vibrações, desgaseificação em vácuo térmico.Integração num ejetor (o P-POD da Cal Poly, o da ISS): interruptores pressionados mantêm tudo desligado, mais um pino «remove before flight».Ejeção : as antenas e os painéis esperam pelo menos 30 minutos, os emissores 45 minutos (especificação CubeSat).LEOP (os primeiros dias): primeiro sinal, desdobramentos, travar a rotação, verificar cada subsistema. Depois as operações , passagem após passagem.Reentrada : o ar trava o satélite; ejetado da ISS a cerca de 400 km, um CubeSat vive desde alguns meses até cerca de um ano e depois arde por completo.O CubeSat F-1 na sua câmara de vácuo térmico. © Thuvt · CC BY-SA 3.0 Três CubeSats ejetados da Estação Espacial Internacional (19 de novembro de 2013). © NASA · Domínio público (NASA) Kits e programas que existem CubeSatSim da AMSAT (Alan Johnston, KU2Y): um 1U de demonstração impresso em 3D, com painéis, bateria e verdadeira telemetria UHF.ArduSat : um 1U com placas Arduino financiado no Kickstarter em 2012, ejetado da ISS em novembro de 2013.Fly Your Satellite! (ESA Academy): equipas universitárias e o seu CubeSat de 1U a 3U, desde 2013.CubeSat Launch Initiative (NASA): desde 2010, mais de 150 CubeSats de escolas e associações lançados.Um PocketQube: 5 cm de lado, cabe na mão. © Clara Marques · CC BY-SA 4.0 As fontes CubeSat Design Specification, rev. 14.1 (Cal Poly, fevereiro de 2022) Wikipédia (en): CubeSat — origens, formatos, P-POD, NRCSD, primeiros lançamentos de 2003 Wikipédia (en): PocketQube IARU: coordenação das frequências dos satélites IARU: o segmento de satélites 145,800–146,000 MHz Potência dos CubeSats 1U (arXiv 2201.09748) NASA: State-of-the-Art of Small Spacecraft Technology (ordens de grandeza) Nanoracks (2017): de 6 meses a 1 ano em órbita após a ISS AMSAT CubeSatSim (Alan Johnston, KU2Y) Wikipédia (en): ArduSat ESA Academy: Fly Your Satellite! NASA: CubeSat Launch Initiative Wikipédia (en): FUNcube-1 Wikipédia (en): Fox-1A Wikipédia (en): Fox-1B Wikipédia (en): Fox-1D ARRL: RadFxSat-2 / Fox-1E torna-se AO-109 ARRL: JY1Sat torna-se JO-97 AMSAT: GreenCube torna-se IO-117 Wikipédia (en): ESTCube-1 As fichas de «Ficha de satélite» (fichas do SatMe-PC) D. Vallado, Fundamentals of Astrodynamics and Applications: atmosfera exponencial Os números do jogo As massas, volumes e consumos das placas são ordens de grandeza de um pequeno CubeSat, não a ficha técnica de um fabricante. O modelo: órbita circular de Kepler, sombra cilíndrica da Terra, 1 361 W/m² em células a 28 %, perdas em espaço livre, atmosfera exponencial (Vallado) para a reentrada.
As fotografias Três CubeSats ejetados da Estação Espacial Internacional (19 de novembro de 2013). © NASA · Domínio público (NASA) Dois CubeSats 3U logo após a ejeção, com a Terra ao fundo. © NASA · Domínio público (NASA) Minúsculos CubeSats afastam-se da ISS (outubro de 2012). © NASA · Domínio público (NASA) CubeSats preparados para o ejetor Nanoracks a bordo da ISS (2023). © NASA JSC · Domínio público (NASA) O FUNcube-1 (AO-73) em sala limpa antes do lançamento. © Wouter Weggelaar (PA3WEG) · CC BY 3.0 Um CubeSat 1U: um cubo de 10 cm de lado. © Zen4Telematik · CC BY-SA 4.0 A estrutura de um CubeSat, sem os painéis, cabe na mão. © Svobodat · CC BY-SA 3.0 O CubeSat F-1 na sua câmara de vácuo térmico. © Thuvt · CC BY-SA 3.0 Vista explodida do ArduSat: estrutura, energia, rádio UHF, computador, placas Arduino. © Peter Platzer · CC BY-SA 3.0 O AAUSAT-II, um CubeSat 1U de estudantes, na sua mala de transporte. © Jensdalsgaard · CC BY 3.0 O ESTCube-1, CubeSat de estudantes da Universidade de Tartu. © Erik Kulu, Austin Hess · CC BY-SA 3.0 O CUTE-I, um dos primeiros CubeSats lançados a 30 de junho de 2003, exposto num museu. © Motokoka · CC BY-SA 4.0 Um PocketQube: 5 cm de lado, cabe na mão. © Clara Marques · CC BY-SA 4.0 O farol do Fox-1B (AO-91) na cascata de um recetor. © Royldean · CC BY-SA 4.0 As outras imagens do jogo são desenhadas.