Революция малых спутников открывает возможности для улучшения жизни на Земле

  • 13-11-2020
  • комментариев

Устройство для развертывания малых спутников на орбите (SSOD), находящееся в руках лабораторного робота-манипулятора Kibo, развертывает набор NanoRacks CubeSats. Stocktrek Images / Getty Images

На высоте 99–1200 миль над нами в области, известной как Нижняя околоземная орбита, назревает шторм. LEO является домом для нового сегмента космического сектора, состоящего из значительно меньших по размеру и менее дорогих спутников, которые возобновляют энергетику глобального спутникового сектора стоимостью 200 миллиардов долларов. Эти спутники меняют наш взгляд на планету.

Большинство телекоммуникационных спутников, обеспечивающих радио и телевидение, стоят сотни миллионов долларов и обычно находятся на орбите в диапазоне высот от 1200 миль (1243 км) до 22 236 миль (35 786 км) над Землей. Напротив, SmallSats обычно работают гораздо ближе к Земле и могут нанести ущерб спутниковой индустрии.

Спутники приносят пользу всем

Спутники представляют огромную экономическую и социальную ценность для человечества в самых разных сферах - от навигации до прогнозирования погоды и оказания помощи при бедствиях. Однако со спутниками мы можем сделать гораздо больше. Примеры включают повышение производительности сельского хозяйства, предоставление доступа к Интернету миллиардам людей, более эффективное управление конечными природными ресурсами Земли и отслеживание миграции людей.

Вместо того чтобы сосредотачиваться на пространстве исключительно как на месте, давайте добавим к нашему определению пространства, что это область бесконечных возможностей, которую я должен поблагодарить моего бывшего коллегу Амареша Коллипара за то, что он привил мне его.

Космос - это возвышенность, которая позволяет нам по-новому взглянуть на наш мир, солнечную систему и не только. Использование пространства позволяет нам получить новые перспективы и глубже понять наш меняющийся мир. Спутники, которые обычно представляют собой беспилотные космические аппараты, вращающиеся вокруг Земли, стали незаменимыми инструментами.

Жизнь без спутников откроет путь к проблемам, которые потенциально могут нанести вред жизни, какой мы ее знаем.

Сделать мой мини-спутник

Миниатюризация электроники сделала спутники дешевле и меньшего размера. Эти SmallSats могут варьироваться от 10 000 до 9 миллионов долларов. Цены на запуск не включены.

Более крупные традиционные спутники, которые предоставляют услуги навигации, погоды и навигации, обычно стоят сотни миллионов долларов за спутник. Примеры включают Национальное управление океанической атмосферы (NOAA) и Iridium. Соответствующие спутники спроектированы и построены для обеспечения высокой производительности и надежности.

SmallSats менее мощные, чем их более крупные братья и сестры. Однако при использовании в большом количестве их возможности могут соперничать с их более крупными братьями и сестрами.

Спутник на ладони

Один из классов SmallSat - это CubeSat, который был «эталонным дизайном», разработанным профессорами Бобом Твиггсом и Джорди Пуиг-Суари. Изначально конструкция CubeSat предназначалась для использования в качестве учебного пособия для студентов университетов. Эти CubeSats поместятся на ладони (10 × 10 × 11,35 см.)

Первоначально кубСаты не предназначались для полетов в космос, но в 2003 году один из них был успешно запущен в космос. Эти ранние спутники CubSat не обладали почти такими же возможностями, как большие телекоммуникационные и погодные спутники; у них не было двигателя и ограниченная мощность. Однако у CubeSats был потенциал.

Такие проекты, как PhoneSat и другие эксперименты с SmallSat, внесли свой вклад в представление о том, что это поколение более мелких и менее дорогих спутников может быть жизнеспособным для коммерческих и научных миссий.

Эти маленькие спутники были спроектированы и построены так, чтобы иметь более короткий срок службы, чем их обычные собратья и сестры, и обычно сгорали в атмосфере отчасти из-за их относительно низкой орбиты и отсутствия тяги.

Пора обновляться

SmallSats можно было бы чаще заменять более новыми версиями. Разработчики SmallSat вкладывают средства в развивающуюся платформу по мере появления новых технологий. В этом секторе нет ничего необычного в том, что новые итерации появляются в течение недель, а не лет.

Оглядываясь на Землю

Если мы поместим телескопы на эти SmallSats и сфокусируем их на Земле, мы сможем проводить миссии по наблюдению за Землей. Они позволят нам отслеживать вырубку лесов, строительные проекты, обнаружение судов, лесные пожары, миграцию людей и многое другое.

Мы можем получить новое понимание и понимание Земли и наших отношений с ней, используя инструменты на этих малых спутниках. Они позволяют нам измерять трансформацию и распознавать возникающие закономерности.

За пределами видимого

Если мы включим такие датчики, как гипер- и многоспектральные датчики, которые позволяют нам видеть за пределами видимого светового спектра, мы можем использовать SmallSats для картографирования поверхности, обнаружения снега и льда, картографирования ночных облаков и для измерения температуры поверхности моря.

Специально для сельскохозяйственного сектора эти датчики могут также обеспечивать обнаружение вредителей, прогноз урожайности, обнаружение азота и другие полезные данные для оптимизации сельского хозяйства.

Антенна против спутников

Наблюдения за Землей не являются исключительной прерогативой спутников. Наблюдения за Землей могут производиться с помощью воздушных платформ, включая беспилотные летательные аппараты, вертолеты и самолеты. Критики спутников утверждают, что этих воздушных платформ достаточно, а в спутниках нет необходимости.

Воздушные платформы нашли свое место в отрасли и дополняют спутники. Однако у этих бортовых систем просто нет такого масштаба, как у спутников. Самолеты могут иметь высокую частоту повторных посещений и работать в облачных слоях. Спутники с радаром могут видеть сквозь облака. Сейчас мы наблюдаем конвергенцию различных технологий, что затруднит определение того, какой метод лучше. Однако сейчас они дополняют друг друга.

Прогнозы погоды за наличные

Метеорологические услуги традиционно предоставляются правительствами бесплатно в качестве формы мягкой дипломатии. Однако на рынок выходят новые коммерческие предприятия, которые расширяют и расширяют возможности прогнозирования погоды.

Такие стартапы, как Planetiq, Spire Global и GeoOptics, находятся на разных уровнях разработки и операций. Только время покажет, смогут ли они успешно дополнить существующие государственные погодные активы устойчивым образом.

Умные данные

Приложения и другие разработчики геопространственных данных осознают, что заказчиков и пользователей этих данных на самом деле не волнует, откуда берутся данные, но их больше интересуют сведения и аналитика, которые можно извлечь из них. Возникает целая подгруппа спутниковой индустрии, которая использует машинное обучение, искусственный интеллект и другие аналитические методы для получения более глубоких знаний.

Независимо от того, являетесь ли вы градостроителем, разработчиком энергетики, специалистом по охране лесов или специалистом в области инвестиций, вы можете получить доступ к богатым спутниковым данным.

Данные, полученные со спутников, стоят недешево, учитывая высокие капитальные затраты на разработку и запуск спутника. Однако с появлением новых спутников SmallSats разумно предположить, что цены на спутниковые данные окажутся понижательными. Для тех, у кого практически нет бюджета на данные, есть даже источники бесплатных изображений и геопространственных данных.

Миллиарды онлайн

Три компании - OneWeb, SpaceX и O3B Networks - намерены предоставить миру Интернет через группировку спутников на низкой околоземной орбите. Целевой рынок - это миллиарды людей, не имеющих доступа к Интернету. Поговорка «время покажет» верна в отношении того, насколько эффективными будут вышеупомянутые организации в предоставлении спутниковых интернет-услуг.

Интернет всего (IoE)

Также наблюдается растущее движение Интернета вещей (IoT) и машины к машине (M2M), когда спутники используются для связи и отслеживания физических устройств на Земле. Одним из наиболее ярких примеров является компания Orb Comm, которая была основана в 1993 году и «предоставляет аппаратные устройства, модемы, веб-приложения и услуги передачи данных по множеству спутниковых и сотовых сетей». Появляются стартапы IoT с поддержкой космоса, такие как австралийский Fleet, который намеревается создать группировку SmallSats, чтобы помочь подключать устройства по всему миру.

Будущие лекарства из космоса

В течение многих лет рекламировалось, что фармацевтические и другие научные открытия могут быть сделаны в условиях микрогравитации. Соответствующие эксперименты и испытания на Международной космической станции (МКС) имеют значительные ограничения и проблемы. Важным фактором является доступ к времени экипажа на МКС. Эти и другие факторы заставляют ученых и организации искать новые способы проверки своих экспериментов в космосе с учетом существующих ограничений на МКС.

SpacePharmaSA разрабатывает SmallSats, предназначенные для проведения различных испытаний в космосе (например, трехмерное культивирование клеток, кристаллизация белка, стволовые клетки, микробиология, физика жидкостей).

Rocket Rideshare

Для большинства разработчиков SmallSat по-прежнему слишком дорого использовать специальные ракеты для полета в космос. Вместо этого они, как правило, используют поставщиков логистических услуг, таких как NanoRacks и SpaceFlight. Эти группы определяют варианты запуска, при которых SmallSats может зацепиться за поездку в качестве дополнительной полезной нагрузки.

Космические приложения для человечества

По мере того как все больше людей и организаций узнают о преимуществах использования космических данных, использование пространства будет расти параллельно. Затем мы увидим развивающуюся тенденцию в космических приложениях или приложениях, использующих космические технологии, от которых в конечном итоге выиграет человечество.

Текущие приложения, полученные со спутников, включают анализ судоходства, оптимизацию размещения солнечных панелей, создание базовых карт для городских планировщиков, планирование и восстановление в случае стихийных бедствий и бедствий, отслеживание самолетов, отслеживание продуктивности воды, оценку запасов поверхностных вод, мониторинг незаконных рубок и вырубки лесов. , а также обнаружение подземных вод и минеральных источников.

Хотя многие из стартапов, использующих технологию SmallSat, все еще находятся в стадии разработки, я с осторожным оптимизмом смотрю на то, что революция SmallSat положительно повлияет на общество. В настоящее время SmallSats будет продолжать играть вспомогательную роль для своего более крупного и более дорогого собрата. С увеличением доступности данных и изображений, полученных с этих малых спутников, появляются новые возможности для создания приложений, которые могут улучшить качество жизни здесь, на Земле.

Роберт Джейкобсон - эксперт по развивающейся космической индустрии, выступавший на XPRIZE, форуме Air Force Futures Forum и на многочисленных конференциях по космической индустрии. Выпускник программы космических исследований Международного космического университета 2016 года, Роберт пишет книгу о способах развития космического сектора до мировой индустрии с оборотом в триллион долларов. Якобсон является соучредителем Aerospace & Defense Forum, глобального аэрокосмического сообщества и SpatialTrust, которое разрабатывает надежные системы для лучшего управления земельными ресурсами. Музыка играет важную роль в жизни Роберта через исполнение и композицию.

комментариев

Добавить комментарий