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Winzige Satelliten sind die Zukunft der Weltraumforschung

Winzige Satelliten sind die Zukunft der Weltraumforschung


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Die Erforschung des Weltraums hat seit Jahrzehnten Generationen in ihren Bann gezogen. Was als Wettlauf um die Beherrschung menschlicher Leistungen zwischen Supermächten begann, hat sich zu einem menschlichen Unterfangen entwickelt, das sich mit der Zukunft der Menschheit befasst. Für die gesamte Geschichte der Erforschung des menschlichen Weltraums hat der Prozess eines erforderlich gemacht: Geld.

Die Ökonomie des Weltraums

Als das Shuttle-Programm zwischen 1981 und 2011 zwischen den Starts in vollem Umfang in Kraft war, beliefen sich die durchschnittlichen Kosten für den Versand eines Pfund Materials in den Weltraum nach Angaben von Business Insider nach vorsichtigen Schätzungen auf etwa 10.000 US-Dollar. Seitdem ist das Weltraumrennen weitgehend privat geworden, und mit dieser Verschiebung senkt der Wettbewerb diese Kosten pro Pfund.

Elon Musk behauptet, dass der Falcon Heavy in der Lage sein wird, 1 Pfund Fracht für nur 1000 Dollar in den Weltraum zu bringen. Obwohl dies noch nicht gesehen wurde, bedeutet dies letztendlich eine 10-fache Kostenreduzierung gegenüber vor einem Jahrzehnt.

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Dies bedeutet nicht nur, dass die Kosten für den Start von Menschen in die Umlaufbahn billiger werden, sondern auch die Kosten für den Transport von Technologie wie Satelliten in den Weltraum. SpaceX berechnet derzeit rund 62 Millionen US-Dollar für den Start eines Satelliten in die geostationäre Transferbahn (GTO) im Jahr 2018. ULA, der Hauptkonkurrent von SpaceX, berechnet Berichten zufolge durchschnittlich rund 225 Millionen US-Dollar pro Start, wobei der billigste bei rund 100 Millionen US-Dollar liegt.

Das Argument für Mikrosats

All dies für riesige Satelliten, die GPS, Fernsehen und Kommunikationstechnologien bereitstellen - all dies, um die Welt mit der modernen Technologie zu versorgen, die sie in Bewegung setzt. Diese hohen Kosten haben die Branche im Grunde nur zu großen Unternehmen verbannt, aber es stellt sich eine Frage. Was wäre, wenn Sie diese große einzelne Ladung in zehn oder Hunderte kleinerer Satelliten aufteilen würden? Würden die Kosten pro Satellitenstart nicht sinken und den Raum für einen leistungsstarken Menschen zugänglicher machen, wenn nicht für den Durchschnittsmenschen?

Ja es würde.

Betreten Sie die Microsat-Branche. Diese winzigen kleinen Geräte, die allgemein als Mikrosats oder CubeSats bezeichnet werden, passen in Ihre Handfläche. Beurteilen Sie winzige Satelliten nicht nach ihrer Größe, sie sind vollgepackt mit Temperatursensoren, Kommunikationstechnologien und chemischen Sensoren, wie Sie es nennen, und sie können in einen Raum mit einer Größe von 10 x 10 x 10 cm oder weniger gepackt werden.

Der einzige Nachteil beim Bau so kleiner Satelliten besteht im Allgemeinen darin, dass jeder einen bestimmten Zweck haben muss, z. B. das Erkennen von Wasserstoffwerten, das Studieren von Geolokalisierungsdaten oder andere Beobachtungen. Zum größten Teil können diese kleinen Satelliten nur wenige Dinge erkennen und übertragen, aber laut NASA ist dies kein Problem.

Der aktuelle Stand der Mikrosats

Mikrosats haben sich ihren Weg in ein klaffendes Loch in den Weltraumforschungsfeldern gebahnt, und das gibt es schon seit einiger Zeit. Derzeit befinden sich 2200 CubeSats und NanoSats im Orbit um die Erde, die alle auf dieser Website hier verfolgt und zusammengestellt werden. Ein kurzer Blick zeigt die Einsatzmöglichkeiten dieser winzigen Satelliten, von der Erdbildgebung bis zur Strahlungsüberwachung.

Während sich die meisten der derzeit gestarteten Mikrosats im Orbit um die Erde befinden, hat die NASA viele Vorschläge für CubeSat-Missionen zum Mars, zu Asteroiden und zum Mond auf dem Tisch.

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Ein typischer CubeSat wird einen kleinen Bordcomputer, ein Energieverwaltungssystem, eine Solarzelle, ein Gasantriebssystem, ein Kommunikationssystem und Sensoren haben. Das spezifische Layout und die Ergänzungen zu jedem dieser Systeme variieren je nach Verwendungszweck. Letztendlich hat die schrumpfende Elektronik die Welt von CubeSats ermöglicht. Diese Schrumpftechnologie bedeutet auch weniger Gewicht für den Transport in den Weltraum, daher günstigere Startkosten für die Weltraumforschung.

Da die Kosten billiger werden und die Eintrittsbarrieren sinken, sehen wir eine massive akademische Akzeptanz der MicroSat-Weltraumforschung. Universitäten auf der ganzen Welt haben und planen die Einführung von MicroSats, um die Forschung in einer Vielzahl von Branchen mit einigen großen Namen zu erleichtern. Einige von ihnen, ehemalige Astronauten und Weltraumführer selbst, wie der Astronaut Byron Lichtenberg.

Als zweifacher Shuttle-Astronaut war er 1983 der erste Nutzlastspezialist, der mit dem Shuttle flog. Als Gründer vieler weltraumorientierter Unternehmen wie der Zero Gravity Corporation, die willige Teilnehmer auf parabolische "Zero-G" -Flüge mitnimmt Für relativ niedrige Kosten sind seine Interessen nicht weit vom Weltraum entfernt. Er ist außerdem Professor für Maschinenbau an der LeTourneau University, wo er eine Gruppe hochrangiger Ingenieure leitet, die daran arbeiten, ihren eigenen MicroSat in den Weltraum zu schicken.

Das Projekt mit dem TitelLetSatwurde mit der Absicht geschmiedet, eine der ersten Gruppen zu sein, die eine funktionierende GPU im erdnahen Orbit fliegen.

Während Sie vielleicht denken, dass GPUs oder Grafikprozessoren nur für Spiele gedacht sind, würden Sie sich irren. Diese Rechenkomponenten ähneln CPUs, unterscheiden sich jedoch darin, dass mehrere Prozesse gleichzeitig ausgeführt werden können. Stellen Sie sich das so vor: Eine CPU ist zwar leistungsstark, kann aber nur wenige Dinge gleichzeitig verwalten. GPUs hingegen können Tausende von Dingen gleichzeitig erledigen, was die Rechengeschwindigkeit erhöht und auf andere Weise die Funktionalität verbessert.

Traditionell haben sich GPUs aus der Mikrosat- und Raumfahrtindustrie herausgehalten, weil sie viel Strom verbrauchen. Das LetSat-Team hat jedoch eine Architektur entwickelt, mit der eine GPU in einem Mikrosat im Weltraum betrieben werden kann, sodass künstliche Intelligenz die Erde umkreist.

Durch das Öffnen der Tür zur GPU-Nutzung im Weltraum auf einer Plattform, die so erschwinglich wie ein Mikrosat ist, kann die Forschung, die stattfinden kann, innerhalb der Branche im Vergleich zu herkömmlichen Computerplattformen exponentiell gesteigert werden.

Der Nachweis, dass eine GPU im Weltraum betrieben werden kann, ist eines der Hauptziele von LetSat. Um dies zu demonstrieren, mussten sie ihren Geräten einen Zweck geben. Für diese Mission konzentrieren sie sich auf die Verarbeitung von Bildern von einer Bordkamera, um den genauen Standort ihres Satelliten in der Erdumlaufbahn genau vorherzusagen. Obwohl dies nicht viel klingt, würde eine Verbesserung dieser Funktion Satelliten eine genaue Möglichkeit bieten, die Erdumlaufbahn an Orten zu navigieren, an denen kein GPS verfügbar ist.

Das LetSat-Team hofft derzeit auf den Start in den frühen 2020er Jahren und wartet auf Zuschüsse, um dies zu erreichen.

Dieses Projekt ist auf dem neuesten Stand und wird von erfahrenen Ingenieurstudenten durchgeführt - vielleicht die zugänglichste Weltraumforschung, die es je gab.

Was Ihren großen Wunsch betrifft, ins All zu gehen oder Weltraumforschung zu betreiben? Sie können es kaum erwarten, in den nächsten Jahrzehnten einen Weltraumtourismusflug zu grandiosen Kosten zu unternehmen (Link Space Tourism Video - Start 3. Dezember), oder Sie könnten sich an einem Mikrosat-Projekt beteiligen und die Grenzen der Weltraumforschung erweitern. Ihr Anruf.

Ein großes Dankeschön an das LetSat-Team und die LeTourneau University, die mit mir über das Projekt gesprochen und mich filmen lassen. Weitere Informationen zum LetSat-Projekt oder zur LeTourneau University finden Sie unter den Links in der Beschreibung oder hier.


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