ماهوارههای سهتایی اسپانیایی «انسر کیوبست» که مهر سال گذشته با پرتابگر اروپایی وگا به فضا ارسال شدند، مانند دستهای از پرندگان در مدار پرواز میکنند. این سه ماهواره که به اندازه جعبه کفش هستند، از یک ماهواره رهبر پیروی کرده و شکل کلی خود را حفظ میکنند. این مجموعه ماهوارهای، از آبهای ایبریا تصویربرداری میکنند و عملکردشان طوری است که گویی یک ماموریت واحد در اندازه استاندارد هستند. این ماهوارهها برای حفظ موقعیت نسبی خود، بالچههای خود را باز و روی جریان هوای بسیار رقیق بالای جو زمین موجسواری میکنند.
انسر (ANSER سرواژه Advanced Nanosatellite Systems for Earth observation Research) یک سامانه پیشرفته نانوماهوارهای برای تحقیقات در حوزه رصد زمین است. ماهواره انسر را پرتابگر اروپایی وگا (Vega) فرستاد و این ماموریت زیرنظر اینتا (INTA)، موسسه فناوری هوافضای اسپانیا (Spanish Institute of Aerospace Technology)، انجام میشود.
این ماهوارههای مکعبی (Cubesat) سهواحدی در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتری مدار زمین میچرخند و در ساختارشان، فاصله بهینه ۱۰ کیلومتری از یکدیگر را رعایت میکنند، اما در آنها هیچ سامانه پیشرانشی نصب نشده است، در عوض آنها موقعیتهای نسبی خود را با استفاده از مجموعهای از بالچهها (Flap) در برابر هوای بسیار رقیق بالای جو کنترل میکنند. این فلپها به آنها امکان میدهد خودشان را به سمت پایین، بالا یا پهلوها بکشند.
سانتیاگو رودریگز بوستاباد (Santiago Rodriguez Bustabad)، سرپرست این ماموریت، میگوید: «یک الگوریتم ویژه برای برنامهریزی این مانورهای «بالا بردن و کشیدن جزیی» توسعه یافته که از آن برای ارتباط از راه دور با این ماهوارهها استفاده میشود. افزایش اثر نیروی مقاوم هوا (Drag) باعث ایجاد حرکات نسبی قابل توجه در طول مسیر میشود. با توجه به اینکه وزن این ماهوارهها کم است، اثر نیروی بالابر میتواند جابجاییهای عرضی کوچکی ایجاد کند.
مقدار دقیق مقاومت آیرودینامیکی، کاملا به ارتفاع مداری بستگی دارد، اما به نظر میرسد برای ایجاد ۱۰ کیلومتر فاصله بین ماهوارهها، کمتر از ۷۲ ساعت زمان لازم است. ممکن است لازم باشد بعدا در هنگام انجام ماموریت، مانورهای خودکاری نیز انجام شود.»
یکی از این ماهوارههای مکعبی به عنوان یک رهبر عمل میکند، با زمین ارتباطات دارد و با پیوندهای بینماهوارهای نیز به دیگر ماهوارهها متصل میشود. این ماهواره همچنین هدف اصلی رصد مشترک انسر که بررسی کیفیت دریاچهها و مخازن آبی ایبریا و همچنین تودههای آبی قابل توجه در سراسر جهان است را رهبری میکند.
ماهوارههای انسر
بوستاباد میگوید: «تصویرساز ابرطیفی سینکلاس (CINCLUS) (که این هم نام یک گونه دیگر پرنده است)، یک محموله چندبخشی شده است که هر بخش آن در یکی از این ماهوارهها قرار دارد. ماهواره رهبر یک دوربین پانکروماتیک دارد که از آن برای تشخیص ابرها و اعتبارسنجی اولیه کاربرد تصاویر ابرطیفی قبل از پردازش روی زمین استفاده میکند. دو ماهواره پیرو میزبان دوربینهای ابرطیفی کوچکی هستند که به طیفسنجهای میکرو متصلند.
این چهار طیفسنج، ناحیه مرئی تا زیرقرمز نزدیک را پوشش میدهند که دوربین پانکروماتیک (Panchromatic) یا حساس نسبت به نور از آن پشتیبانی میکند و وضوح فضایی ۶۰ متر را ارائه میدهد.
این وضوح تصویر، محتویات معلق آبها، از جمله مقدار آلودگی آن یا وجود میکروارگانیسمهای سمی مانند تودههای فیتوپلانکتونهای (Phytoplankton) زیانبار را برای ما آشکار میکند. فیتوپلانکتونها موجودات غالبا ریزی هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمیشوند، اما اگر شمار بسیار زیادی از آنها در آب تجمع داشته باشند ممکن است رنگ آب را به سبز (به علت داشتن سبزینه) یا رنگهای دیگر تبدیل کنند.
سانتیاگو خاطرنشان میکند: «در سالهای اخیر ماهوارههای مکعبی و نانوماهوارههای زیر ۱۰ کیلوگرم از ابزار آموزشی به فضاپیماهای باارزشی برای بسیاری از بخشهای تجاری و دولتی تبدیل شدهاند که به دلیل زمان کوتاه توسعه، ادغام سریع اجزای جدید و حسگرهای کوچک و هزینههای کمتر (از جمله هزینههای راهاندازی) و عملکرد بهتر، مورد توجه قرار گرفتهاند.»
به گفته او دستیابی به عملکرد عملیاتی همچنان میتواند برای چنین ماهوارههای کوچکی چالشبرانگیز باشد؛ زیرا محدودیتهایی دارند از جمله توان در دسترس، سطحی از زمین که میتوانند پوشش دهند، وضوح تصویر، زمان بازدید مجدد و غیره. همچنین استفاده از قطعات تجاری اختصاصی و وجود قطعاتی که کیفیت قطعات ابزارهای فضایی را ندارند، دشواریهای این برنامه را بیشتر میکند.
او ادامه میدهد: «بنابراین برای دستیابی به یک ماموریت انجامشدنی رصد زمین، ما به سمت سامانههای توزیع شده به شکل خوشهای، همراه با کوچکسازی میرویم.»
بدون وجود نیروی پیشران مستقر در این ماهوارهها، طول عمر عملیاتی یک خوشه انسر بسته به ارتفاع اولیه آن، حداکثر دو یا سه سال است، اما رویکرد پلتفرم چندبخشی، بیشتر یک نقطه قوت محسوب میشود تا یک نقطه ضعف؛ زیرا ماهوارههای مکعبی جایگزین را میتوان به طور منظم به خوشه اضافه کرد که این کار فرصتی برای انجام ارتقای سختافزاری در مدار فراهم میکند.
سانتیاگو توضیح میدهد: «به مرور زمان، ماهوارههای مکعبی منفرد همگی از مدار خارج میشوند، اما در این مدت نسخههای بهروزتر جانشین آنها میشوند تا ماموریت کلی آنها بدون وقفه ادامه یابد.»
این برنامه که کمیسیون «واحد سکوی ماهوارهای کوچک اسا» (ESA’s Small Satellite Platform Unit) آن را مدیریت میکند، امکان آزمایش مداری اولیه فناوریهای جدید را برای رقابتیتر کردن بخش فضای اروپا فراهم میکند.
سانتیاگو میگوید: «انسر با استفاده از بودجه داخلی اینتا توسعه یافته است، اما یکی از مهمترین نقاط قوت حمایت از پروژه ما در طول چهار سال کار، انتخاب آن برای پرواز پس از رقابت آزاد با سایر پیشنهادهای اروپایی بوده است. انسر با استفاده از این حمایت، میتواند بر مشکلات مختلف (از جمله مسائل مالی و تاثیر همهگیری کووید)، غلبه کند؛ بدون اینکه از هدف اصلی خود که نمایش در مدار است، عقب بماند.
پرواز وگا VV23 مهر سال گذشته از فرودگاه فضایی اروپا در گویان فرانسه انجام شد. این ماموریت علاوه بر محمولههای ماهوارهای اصلی خود، چندین ماهواره مکعبی دیگر را با خود به فضا برد، از جمله ماموریت PRETTY ESA راهیاب ماهوارهای (satnav) برای نظارت بر محیطزیست و Proba-V که عملکرد تصویربردار طیفی ماهوارههای دیگری را که قبلا پرواز کرده بودند، آزمایش میکند.