Primero de muchos CubeSats desplegados desde la Estación Espacial Internacional por la compañía NanoRacks en febrero de 2014. El sistema de despliegue Nanoracks que contiene uno o más CubeSats en su interior se coloca a través de la esclusa de aire del módulo Kibo de JAXA. Desde aquí, el brazo robótico del módulo, el Sistema de Manipulador Remoto del Módulo Experimental Japonés, coloca al desplegador para una orientación segura lejos de la estación para el despliegue. Crédito:Nanoracks
Este miércoles 12 de febrero, La última misión de la ESA entrará en el vacío del espacio, no a bordo de un cohete, sino al ser liberado de la Estación Espacial Internacional. La primera tarea del Qarman CubeSat del tamaño de una caja de zapatos es simplemente caer. Mientras que las misiones espaciales típicas resisten la desintegración orbital, Qarman irá a la deriva mes a mes hasta que vuelva a entrar en la atmósfera, momento en el que recopilará una gran cantidad de datos sobre la ardiente física de la reentrada.
Técnicamente, el 'QubeSat de la ESA para la investigación y las mediciones aerotermodinámicas sobre ablación', Qarman, alcanzó la órbita el 5 de diciembre, volando como carga en la cápsula Dragon de SpaceX a la ISS. El nanosatélite es un CubeSat compuesto por cajas estandarizadas de 10 cm:con tan solo 30 cm de longitud, cabía fácilmente a bordo. guardado dentro del sistema de despliegue comercial Nanoracks CubeSat.
Pero el miércoles llega el próximo gran salto de la ambiciosa mini misión. El astronauta Andrew 'Drew' Morgan tomará el desplegador Nanoracks y lo colocará a través de la esclusa de aire del módulo Kibo de Japón. Desde aquí, el brazo robótico del módulo, el sistema manipulador remoto del módulo experimental japonés, colocará al desplegador para una orientación segura lejos de la estación. entonces Qarman será disparado al espacio.
"A partir de ahí, creemos que llevará unos seis meses volver a entrar en la atmósfera; descubrir con qué precisión podemos pronosticar la desintegración orbital de Qarman es parte de la razón por la que estamos volando en la misión". relevante para el estudio de los desechos espaciales, "explica el profesor Olivier Chazot, al frente del Departamento de Aeronáutica / Aeroespacial del Instituto Von Karman en Bélgica. Este centro de excelencia para la dinámica de fluidos patrocinado internacionalmente desarrolló la misión Qarman en asociación con los especialistas técnicos de la ESA en la Dirección de Tecnología, Ingeniería y Calidad en ESTEC en Holanda.
Un CubeSat de tres unidades que se desplegará desde la Estación Espacial Internacional, Qarman ha sido diseñado para la ESA por el Instituto Von Karman de Bélgica. Su nombre significa QubeSat para investigación aerotermodinámica y mediciones en ablación, la misión utilizará la temperatura interna, sensores de presión y brillo para recopilar datos valiosos sobre las condiciones extremas de reentrada, ya que sus bordes de ataque están envueltos en plasma abrasador. El frente de nariz roma de Qarman contiene la mayoría de sus sensores, protegido por un escudo térmico a base de corcho. Se espera que el CubeSat sobreviva a su reentrada, aunque no su posterior caída a la Tierra, por lo que es imperativo que sus resultados regresen en el tiempo intermedio, utilizando la red de satélites comerciales Iridium. Crédito:Dr. Gilles Bailet, Universidad de Glasgow
La forma sigue a la función:el distintivo perfil similar a un volante de Qarman, con su cuarteto de paneles cubiertos de paneles solares desplegables, está diseñado para aumentar la resistencia atmosférica en el diminuto CubeSat, acelerando su caída de regreso a la Tierra.
"Luego, una vez que comience el proceso de reentrada, a unos 90 km de altitud, estos paneles mantendrán estable la orientación del satélite, minimizando cualquier caída, "añade el Prof. Chazot.
"Para una máxima estabilidad, necesitamos tener su centro de gravedad hacia el frente y el centro de presión hacia atrás, y desplegar los paneles mueve el centro de presión hacia atrás.
"Esto ayudará a enfocar el calentamiento en la nariz cuadrada de Qarman, que está hecho de corcho, no del tipo que se encuentra en las botellas de champán, sino de una variedad aeroespacial cuidadosamente diseñada, suministrado por la empresa portuguesa Amorim y utilizado en numerosos sistemas de protección térmica de naves espaciales ".
La próxima misión CubeSat de la ESA soportará el calor abrasador de la reentrada atmosférica simulada dentro del túnel de viento de plasma más grande del mundo. Equipado con un protector térmico a base de corcho, paredes laterales de titanio y paneles desplegables de carburo de silicio, el Qarman (QubeSat para investigación aerotermodinámica y mediciones de ablación) CubeSat sobrevivió seis minutos y medio de pruebas dentro del túnel de viento de plasma Scirocco de Italia. Un chorro de arco que usa hasta 70 megavatios de potencia, suficiente para iluminar una ciudad de 80000 personas, convirtió el aire en plasma caliente a temperaturas de varios miles de grados Celsius. que aceleró hacia Qarman a siete veces la velocidad del sonido. Crédito:Agencia Espacial Europea
Cuando el corcho se calienta, el material se hincha por primera vez, luego los caracteres y finalmente se descascaran, llevándose consigo el calor no deseado. Es este proceso de "ablación" lo que el equipo de Qarman quiere estudiar.
"La ablación es un método de protección térmica probado y comprobado, utilizado, por ejemplo, por el Vehículo Experimental Intermedio de la ESA, IXV, ", dice el profesor Chazot." Comprobaremos nuestra comprensión clásica del proceso con la realidad observada utilizando termopares, sensores de presión y también un espectrómetro incrustado debajo del corcho en la nariz de Qarman. Mirando con una pequeña cámara, podremos medir los espectros de la radiación de flujo en la capa de choque, así como las especies emitidas por el corcho en llamas ".
La estabilidad proporcionada por los paneles laterales de Qarman y el centro de gravedad frontal también debería permitir que el CubeSat transmita sus hallazgos a los satélites comerciales de telecomunicaciones Iridium, planeando transmitir alrededor de 20 minutos de datos de reentrada en tres a cinco minutos.
Un CubeSat de tres unidades que se desplegará desde la Estación Espacial Internacional, Qarman ha sido diseñado para la ESA por el Instituto Von Karman de Bélgica. Su nombre significa QubeSat para investigación aerotermodinámica y mediciones en ablación, la misión utilizará la temperatura interna, sensores de presión y brillo para recopilar datos valiosos sobre las condiciones extremas de reentrada, ya que sus bordes de ataque están envueltos en plasma abrasador. El frente de nariz roma de Qarman contiene la mayoría de sus sensores, protegido por un escudo térmico a base de corcho. Se espera que el CubeSat sobreviva a su reentrada, aunque no su posterior caída a la Tierra, por lo que es imperativo que sus resultados regresen en el tiempo intermedio, utilizando la red de satélites comerciales Iridium. Crédito:ESA – F. Zonno
Un 'kit de supervivencia' interno que contenga instrumentos y componentes electrónicos y forrado con una matriz protectora de carbono cerámico con protección de aerogel probablemente sobrevivirá a la reentrada, pero no se recuperará. muy probablemente chapoteando en el mar.
"Hemos desempeñado un papel en muchos programas de la ESA, como el IXV, la próxima nave espacial reutilizable Space Rider, así como los lanzadores Vega-C y Ariane 6, "señala el profesor Chazot, "pero hasta ahora nos hemos centrado en el modelado y la simulación experimental.
"Sin embargo, este tipo de pruebas no pueden decirle todo lo que queremos saber, para validar realmente nuestros códigos y comprender la realidad de la física involucrada, realmente necesitamos volar en el espacio.
"La idea surgió de diseñar nuestro propio CubeSat cuando estábamos ejecutando el programa QB50 liderado por la Comisión Europea, que era una red internacional de CubeSat para realizar investigaciones de reentrada y en la atmósfera inferior. Diseñamos y construimos toda la misión, comprar piezas y experiencia según sea necesario, con un valioso apoyo técnico y organizativo de la ESA. Como seguimiento, estamos interesados en diseñar una misión de reentrada de 'caja negra' recuperable ".
