Een stap dichter bij een CubeSat-zwermmissie

Het was een drukke middag in het technische centrum van ESA, ESTEC. Meer dan dertig deelnemers van een reeks onderzoeksinstellingen en ruimtevaartbedrijven in heel Europa kwamen samen bij ESTEC 's Concurrent Design Facility (CDF) om hun innovatieve ideeën te delen over hoe CubeSat-zwermen ruimtevaarttechnologie kunnen revolutioneren.

De zeven teams namen deel aan de SysNova Challenge getiteld 'Innovative Mission Concepts Enabled by Swarms of CubeSats' en presenteerden hun studies tijdens een wedstrijdevenement. Elk team kreeg 90 minuten om hun resultaten van zes maanden werk en hun gebruik van ESA Discovery & Preparation financiering (tot 100.000 €) te presenteren aan een panel van ESA-experts die de ideeën op basis van een reeks evaluatiecriteria moest beoordelen en de winnaars moest selecteren. Vervolgens hadden ze elk 30 minuten om hun conclusies samen te vatten voor alle andere teams en voor een breder ESA-publiek.

“Het ESA-beoordelingspanel was onder de indruk van de hoge kwaliteit van het werk dat de teams in zo 'n korte tijd leverden”, zegt Camille Pirat, systeemingenieur bij de CubeSat Systems Unit. "Deze studies hebben een uitstekende eerste stap geleverd om aan te tonen hoe zwermen CubeSats toekomstige operationele missieconcepten op verschillende gebieden kunnen ondersteunen, zoals telecommunicatie, aardobservatie, astrofysica, ruimteweer of op de ruimte gebaseerde zonne-energie. Technologische hiaten die specifiek zijn voor de missieconcepten werden door de teams geïdentificeerd en geloofwaardige ontwikkelingsplannen voor een demonstratiemissie in een baan om de aarde werden voorgesteld."

Voorbereiden op de toekomst

De zeven activiteiten die het Voorbereidingselement van de basisactiviteiten van ESA ondersteunde in het kader van de SysnNova Challenge kwamen voort uit de Open Space Innovation Platform (OSIP) campagne voor ideeën voor Innovative Mission Concepts Enabled by Swarms of CubeSats.

"Het voorbereidingselement als uitgangspunt voor nieuwe missies richt zich op het bieden van

ESA-programma 's, lidstaten en de wetenschappelijke gemeenschap met de nodige informatie voor het selecteren van nieuwe missieconcepten", zegt Moritz Fontaine, ESA 's Discovery & Preparation Officer. "Het was een spannende oefening om alle deelnemers hun ideeën te zien delen voor mogelijke toekomstige demonstratiemissies in een baan om de aarde voor CubeSats-zwermen, en we zouden zo 'n missie al in 2027 kunnen zien. Het aankondigen van de winnaars was het hoogtepunt van de dag, omdat iedereen in de kamer vol spanning afwachtte."

In de geest van het SysNova-initiatief zijn alle ideeën het resultaat van samenwerking tussen onderzoeksinstellingen en commerciële bedrijven. "We hebben voorstellen van consortia - samenwerkingsverbanden tussen industrie en onderzoeksinstituten - echt aangemoedigd, omdat dit in onze ervaring leidt tot concepten die realistisch zijn vanuit technisch oogpunt en met een solide implementatieplan, terwijl deze gericht zijn op nieuwe innovatieve toepassingen. De diversiteit, creativiteit en kwaliteit van de voorgestelde missieconcepten was werkelijk indrukwekkend. We kijken ernaar uit om nauw samen te werken met de winnende onderzoeksteams om hun concepten uit te werken, de technologie verder te ontwikkelen en uiteindelijk baanbrekende IOD-missies voor toekomstige operationele zwermen uit te voeren ", legt Roger Walker, hoofd van ESA's CubeSat Systems Unit, uit.

De ideeën omvatten een breed scala aan onderwerpen. Een van de geselecteerde ideeën gebruikte CubeSat-zwermen om zonne-energie naar de aarde te stralen, een ander deed hetzelfde voor snel internet. Vier ideeën waren gericht op het uitvoeren van metingen met een hogere resolutie of nieuwe soorten metingen, hetzij naar beneden kijkend naar de aarde of in de ruimte. Het zevende idee bestudeerde hoe de bovenste atmosfeer van de aarde en de satellieten die erdoorheen vliegen worden beïnvloed door ruimteweer, zodat er verzachtende maatregelen kunnen worden genomen voor toekomstige satellieten. Lees hier meer over de geselecteerde ideeën.

En de winnaars zijn...

In een spannende wending selecteerde het ESA-evaluatiepanel twee winnaars, aangezien beide voorstellen topscores kregen: COMCUBE-S en AltiCube +. Het panel was onder de indruk van alle kandidaten, de uitgebreide conceptuele ontwerpen, afwegingen die zorgvuldig werden overwogen en analyses die in korte tijd en met weinig budget werden uitgevoerd.

COMCUBE-S is een zwerm CubeSat-satellieten die ons zal helpen de constructie van het heelal en de uitbreiding ervan te begrijpen door de polarisatie van gammaflitsen (GRB's) te bestuderen. Het zal ook snel andere observatoria waarschuwen wanneer GRB-gebeurtenissen plaatsvinden, zodat deze tijdens hun korte bestaan vanuit alle hoeken kunnen worden bestudeerd. Het idee werd voorgesteld door het University College Dublin Centre for Space Research, samen met IJCLab en Clyde Space.

Alticube+ heeft tot doel een tijdige en nauwkeurige monitoring van de wereldwijde oceaan - en binnenwaterstanden mogelijk te maken en daarom mensen te helpen tegen watergerelateerde gevaren. Door meerdere CubeSats aan elkaar te koppelen via lange en inzetbare gieken, biedt het AltiCube+ concept een goedkope, lange, vaste basislijnoplossing (van 10 meter of meer) voor radarhoogtemeters met behulp van een geaggregeerde CubeSat-zwerm. Het idee werd voorgesteld door de Technische Universiteit Delft samen met industriële partners COMET Ingenieria en ISISPACE.

Wat komt hierna?

Elk team krijgt speciale sessies in de faciliteit voor gelijktijdig ontwerp bij de Concurrent Design Facility in ESTEC  met de hulp van ESA-deskundigen om hun concepten verder uit te werken en te ontwikkelen, voordat haalbaarheidsstudies worden uitgevoerd voor hun in-Orbit Demonstration (IOD) - missies. ESA hoopt tegen 2027 de eerste zwerm IOD-missies te lanceren en tegen het einde van het decennium de eerste operationele missie te hebben gelanceerd.