Artemis 1 cubesats: los 10 pequeños satélites que viajan de la NASA a la luna

La misión Artemis 1 lanzará 10 cubesats revolucionarios al espacio.

Como parte de la misión Artemis 1, que se lanzará el 29 de agosto de 2022, el Space Launch System (SLS), el cohete más poderoso jamás construido, está a punto de catapultar la nave espacial Orion más lejos en el espacio que cualquier vehículo construido por humanos. llevar astronautas se ha aventurado antes.

La misión servirá como prueba antes de que las futuras misiones de Artemis envíen humanos a la luna y más allá, y en el proceso entregará hitos como la primera mujer y persona de color en caminar sobre la superficie lunar, y el primer humano en pisar Marte.

Sin embargo, no todo sobre la misión Artemis 1 se trata de batir récords. El SLS también llevará una carga útil secundaria, una serie de satélites del tamaño de cajas de zapatos que desechará mientras viaja hacia la luna. Aunque el SLS puede albergar 17 de estos diminutos experimentos científicos, la carga útil de Artemis 1 estará compuesta por 10 unidades.

Aunque son pequeños en tamaño, no subestimes las grandes implicaciones que estos pequeños satélites en cubo podrían tener para la ciencia. Recopilarán resultados que ayudarán a guiar proyectos futuros, protegerán a nuestros astronautas pioneros y ayudarán a monitorear nuestro mundo.

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Robert Lea tiene una licenciatura en ciencias en física y astronomía de la Universidad Abierta del Reino Unido. Robert ha contribuido a Space.com durante más de una década y su trabajo ha aparecido en Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space y más.

Los cubesats son un tipo de nanosatélite, una nave espacial miniaturizada con un gran potencial para la ciencia espacial, la exploración, el soporte de ingeniería, la observación de la Tierra y la comunicación de retransmisión.

Los Cubesats son notables por su eficiencia, bajo costo y compatibilidad con cargas útiles más grandes. Aunque su masa suele estar restringida a entre 2,2 y 22 libras (1 y 10 kilogramos), los cubesats suelen medirse y clasificarse por "unidades" (U) y cada unidad representa un cubo de 10 centímetros (3,93 pulgadas) de cada lado.

La mayoría de los cubesats en la misión Artemis 1 tienen un tamaño de 6U, uniendo seis de estas unidades dan como resultado unas dimensiones de alrededor de 20 cm × 10 cm × 34,05 cm (7,8 pulgadas x 3,93 pulgadas x 13,4 pulgadas).

Uno de los objetivos clave de las misiones Artemis es el establecimiento de una infraestructura en el espacio, en y alrededor de la luna, que permita misiones espaciales más largas. La consigna clave para esta ambición es 'sostenibilidad'.

Desarrollado por la Universidad Estatal de Morehead en asociación con el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y la Compañía Busek, el cubesat Lunar IceCube 6U podría ayudar a lograr este objetivo.

Este cubesat utilizará instrumentos sofisticados para 'olfatear' el agua y otros recursos tanto en la luna como sobre la superficie lunar, lo que podría ayudar a nuestros astronautas en futuras misiones. Los recursos in situ reducen la cantidad de materias primas que deben transportarse al espacio, lo que hace que las misiones sean más rentables.

El agua en la luna podría incluso usarse para generar combustible para cohetes que se usará para regresar a la Tierra o aventurarse más en el sistema solar.

IceCube, que pesa solo 31 libras (14 kg), tendrá una órbita de siete horas alrededor de la luna, propulsado por un sistema de propulsión de iones. Durante esta órbita para proteger su instrumentación de la radiación solar, se abre una pequeña 'puerta de garaje' que permite solo una hora de observaciones de la superficie lunar en cada órbita.

El agua lunar existe principalmente en forma de hielo y el Lunar IceCube lleva un instrumento de la NASA llamado Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration Spectrometer (BIRCHES) que puede investigar la distribución de esta agua en la luna.

BICHES también es capaz de detectar agua en la delgada atmósfera de la luna: la exosfera. Esto podría ayudarnos a comprender mejor cómo el regolito en la luna, análogo al suelo en la Tierra, absorbe y libera agua.

Esto ayudará a mapear los cambios que está experimentando la luna, lo que, según la NASA, es clave para una presencia lunar sostenida.

Varios otros cubesats Artemis 1 se unirán a IceCube para echar un buen vistazo a la luna.

Diseñado por investigadores y estudiantes de la Universidad Estatal de Arizona, el Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map) investigará la abundancia de hidrógeno en las regiones oscuras de la luna.

Esto incluirá la creación de un mapa de hidrógeno a una escala espacial de alrededor de 6 millas (unos 10 kilómetros) y la evaluación de la cantidad de este elemento encerrado en el hielo de agua que se encuentra en cráteres lunares oscuros y profundos.

También un cubesat 6U, la misión científica de LunaH-Map durará 60 días con la pequeña nave espacial haciendo 141 órbitas altamente elípticas de la luna a una altitud baja que la acercará a 3 a 6 millas (4,8 a 9,6 km) de la superficie lunar. Esta órbita estará centrada en el cráter Shackleton, un cráter de impacto ubicado en el polo sur de la luna.

El instrumento principal de LunaH-Map es un detector de neutrones que utiliza un material Cs2YLiCl6:Ce (CLYC) para detectar neutrones, normalmente encerrados en núcleos atómicos con protones, y evaluar si han interactuado con el elemento hidrógeno.

La NASA dice que durante su operación de dos meses, LunaH-Map mapeará el contenido de hidrógeno de todo el polo sur de la luna, y también medirá el contenido de hidrógeno a granel un metro por debajo de la superficie lunar.

El cubesat LunIR de 6U de Lockheed Martin, anteriormente conocido como SkyFire, también hará sobrevuelos de la luna mapeando su superficie.

LunIR se desplegará desde la etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS) proporcionada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y contiene tecnología que capturará imágenes de la superficie lunar que ayudarán a caracterizar su estructura de composición y cómo interactúa con el espacio.

Estos datos podrían ayudar a seleccionar sitios de aterrizaje para futuras misiones lunares, así como ayudar en la evaluación de riesgos potenciales para los astronautas que se aventuran a la superficie lunar para estadías más largas.

Después de su sobrevuelo, LunIR realizará maniobras y operaciones que también podrían ayudar a diseñar futuras misiones espaciales, tanto tripuladas como robóticas.

Las tecnologías excepcionales de exploración lunar demostradas por Nano Semi-Hard Impactor (OMOTENASHI) CubeSat se propone demostrar que los módulos de aterrizaje lunares pueden venir en todos los tamaños y costos.

La Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) creó un cubesat 6U, que pesa 27,7 lb (12,6 kg) en total, expulsará un nanolander de 2,2 lb (1 kg) impulsado por un motor de cohete sólido desechable que pesa 13,2 lb (6 kg), que descender a la superficie lunar.

Poco antes del impacto, el nanolander viajará a unos 98 pies por segundo (30 metros por segundo) y desechará el cohete vendido y luego desplegará una bolsa de aire de dos lóbulos para amortiguarlo mientras aterriza.

Una vez en la Luna, OMOTENASHI, cuyo nombre significa "hospitalidad" en japonés, medirá la radiación de la superficie lunar e investigará la mecánica del suelo utilizando acelerómetros.

Estos dispositivos miden la vibración o la aceleración usando un cambio en la masa para 'comprimir' un material piezoeléctrico y crear una carga eléctrica que es proporcional a la fuerza que experimenta el material.

La luna no es el único objeto alrededor de la Tierra que Artemis 1 cubesats investigará.

Los asteroides cercanos a la Tierra (NEA) serán el objetivo de las observaciones realizadas por NEA Scout, una misión de reconocimiento robótico para volar y devolver datos de un asteroide.

NEA Scout se desplegará desde el SLS después de haber lanzado la nave Orion hacia la luna, comenzando un viaje de dos años para el cubesat de tamaño 6U hacia un asteroide objetivo.

Un elemento clave de la misión será una vela solar, un material delgado y liviano que usa fotones del sol y su impulso para impulsar la pequeña nave.

A pesar de desplegarse desde un cubo del tamaño de una caja de zapatos, la vela desplegada alcanza un tamaño de 925 pies cuadrados (86 metros cuadrados) y está sostenida por cuatro botavaras metálicas de 24 pies (7,3 m). Esta gran área de superficie es necesaria para capturar una gran cantidad de fotones, cada uno de los cuales solo imparte una pequeña cantidad de empuje.

Una vez que alcance una distancia de alrededor de 25 000 a 31 000 millas (aproximadamente 40 000 a 50 000 km) de su objetivo, identificará el asteroide. A una distancia de entre 62 y 75 millas (100 a 120 km) del asteroide, NEA Scout usará su cámara, NEACam, un sensor de imagen CMOS de 20 megapíxeles con un tamaño de matriz de 3840 x 3840 píxeles, para capturar imágenes y enviarlas. a la tierra.

La NASA dice que esto ayudará a determinar las propiedades del asteroide, como su posición en el espacio, la forma y la rotación, además de medir el campo de polvo y escombros que lo rodea. Esta información podría resultar útil para futuras misiones que apunten a aterrizar en NEA.

La nave espacial EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U (EQUULEUS) también es un cubesat creado para Artemis 1 por JAXA con la asistencia de la Universidad de Tokio. Su objetivo es comprender la radiación en el entorno espacial alrededor de la Tierra.

EQUULEUS utilizará técnicas de control de trayectoria de baja energía, incluido un sistema de propulsión de agua con un empuje bajo que utiliza muy poco líquido propulsor para colocar la nave en una órbita entre la Tierra y la Luna.

Desde aquí, el cubesat observará la plasmasfera de la Tierra, la región interna de la magnetosfera que consiste en plasma frío, gas en el que los átomos han sido despojados de electrones.

Además de ayudarnos a comprender mejor las técnicas de control de trayectoria de baja energía y los sobrevuelos lunares en la región Tierra-Luna, EQUULEUS podría proporcionar información vital que ayude a proteger la electrónica y a los astronautas durante las misiones espaciales a largo plazo.

Otro cubesat Artemis 1 también está listo para recopilar información que podría proteger a los astronautas de la radiación.

BioSentinel es un proyecto que permitirá a los científicos del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley, California, comprender mejor el efecto de la radiación sobre los organismos en el espacio.

La misión utiliza levadura, familiar para panaderos y cerveceros, como un "organismo modelo" para comprender cómo la radiación de alta energía puede causar rupturas en el ADN, que transporta información genética en las células de todos los organismos vivos, incluidos los humanos.

Se seleccionó la levadura porque los investigadores no solo la entienden muy bien, sino que la forma en que se repara el daño en su ADN es similar a cómo se lleva a cabo el proceso en los humanos.

Dos cepas de la levadura Saccharomyces cerevisiae, una de las cuales repara el daño del ADN mucho mejor que la otra, se activarán para crecer una vez que BioSentinel esté fuera de la magnetosfera de la Tierra, lo que ayuda a protegernos de la fuerte radiación solar.

El cubesat 6U que pesa alrededor de 30 libras (13 kg) llevará a cabo su misión durante unos 18 meses y volará más allá de la luna en su camino para orbitar el sol. El proyecto representa la primera vez en 40 años que se envían organismos al espacio profundo.

El cubesat para estudiar partículas solares (CuSP) también estará orbitando el sol después de que salga de la atmósfera terrestre.

El papel de CuSP será estudiar la radiación de la estrella, los vientos solares y los eventos solares que pueden tener efectos en y alrededor de la Tierra, como interferir con las comunicaciones de radio, dañar la electrónica de los satélites e incluso golpear nuestras redes eléctricas.

El cubesat 6U lleva tres instrumentos que pueden medir este "clima espacial" antes de que llegue a la Tierra golpeando su magnetosfera y potencialmente desencadenando una tormenta geomagnética dañina.

El espectrógrafo de iones supratérmicos (SIS) detecta y clasifica partículas energéticas solares de baja energía, mientras que el telescopio miniaturizado de electrones y protones (MERiT) cuenta partículas solares de alta energía y el magnetómetro vectorial de helio (VHM) monitorea la fuerza y ​​la dirección de los campos magnéticos. .

Juntos, los tres instrumentos CuSP permitirán a los científicos rastrear cómo cambia el entorno del espacio entre el sol y la Tierra y cómo estos cambios afectan a nuestro planeta. CuSP también proporciona a los investigadores una forma de probar cómo funcionaría una red de cubesats de monitoreo espacial, lo que revela el potencial de una gran cantidad de cubesats de monitoreo del clima espacial.

El cubesat Team Miles ha tenido uno de los viajes más interesantes a la plataforma de lanzamiento de todas las cargas útiles secundarias de Artemis 1, y su viaje después del lanzamiento debería resultar igual de emocionante.

El proyecto fue seleccionado para unirse con Orion y el SLS después de que sus diseñadores científicos ciudadanos en Miles Space y Fluid & Reason, LLC, lo ingresaron en el Desafío CubeQuest de la NASA.

Team Miles utilizará innovadores propulsores de yodo de plasma, que utilizan ondas electromagnéticas de baja frecuencia como propulsión, para viajar alrededor de 37 millones de millas (60 millones de km) desde la Tierra en una trayectoria hacia Marte en lo que el líder del equipo, Wesley Faler, describe como una "carrera de resistencia a la luna."

Viajando más lejos que cualquier nave de este tamaño diminuto que haya llegado antes, el cubesat de tamaño 6U volado por un sofisticado sistema informático a bordo también probará el software para las comunicaciones por radio con la Tierra.

ArgoMoon es un cubesat de 6U diseñado por la Agencia Espacial Italiana (ASI) y seleccionado por la ESA para volar con Artemis 1. Después de desplegarse desde el ICPS, se convertirá en uno de los primeros cubesats europeos en abandonar la órbita terrestre.

ArgoMoon no solo demostrará la capacidad de realizar operaciones por parte del ICPS, sino que también recopilará datos del escenario mientras envía a Orion hacia la luna y cuando lanza su otra carga útil secundaria cubesat.

El hecho de que ArgoMoon registre imágenes del ICPS mientras realiza estas tareas significa que su contribución a Artemis 1 podría ayudar a definir la historia de una de las misiones más importantes en la historia de la exploración espacial y el próximo paso de la humanidad hacia el universo.

La misión Artemis no sería posible con el Space Launch System (SLS), el cohete más poderoso ideado por la humanidad.

La nave espacial Orion viajará más lejos en el espacio que cualquier otra nave destinada a humanos.

"Artemisa". NASA (2022).

"Artemis 1: Acerca de la carga útil de CubeSat". Centro Espacial Houston (2021).

"Misión Lunar IceCube para localizar, estudiar los recursos necesarios para una presencia sostenida en la Luna". NASA (2019).

"LunaH-Map: CubeSat construido por la universidad para mapear agua-hielo en la Luna". NASA (2016). "LunaH-mapa". Universidad Estatal de Arizona (2022).

"La NASA selecciona el LunIR CubeSat de Lockheed Martin para la carga útil secundaria de Artemis 1". NASA (2016).

"CABALLO y OMOTENASHI". eoPortal (2022).“NEA Scout”. NASA (2022).

"¿Qué es BioSentinel?" NASA (2022)

"¿Qué es un CubeSat y otros picosatélites?" Base de datos de nanosatélites (2022).

"ArgoLuna". eoPortal (2022).

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Robert Lea es un periodista científico del Reino Unido cuyos artículos se han publicado en Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek y ZME Science. También escribe sobre comunicación científica para Elsevier y el European Journal of Physics. Rob tiene una licenciatura en ciencias en física y astronomía de la Universidad Abierta del Reino Unido. Sígalo en Twitter @sciencef1rst.

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