Un satélite pequeño , satélite miniaturizado o pequeño satélite es un satélite de masa y tamaño reducidos, normalmente de menos de 1200 kg (2600 lb). [1] Si bien todos estos satélites pueden denominarse "pequeños", se utilizan diferentes clasificaciones para clasificarlos según su masa . Los satélites se pueden construir pequeños para reducir el gran costo económico de los vehículos de lanzamiento y los costos asociados con la construcción. Los satélites en miniatura, especialmente en grandes cantidades, pueden ser más útiles que unos pocos y más grandes para algunos fines (por ejemplo, la recopilación de datos científicos y la retransmisión de radio ). Los desafíos técnicos en la construcción de satélites pequeños pueden incluir la falta de suficiente almacenamiento de energía o de espacio para un sistema de propulsión .
Una razón para miniaturizar los satélites es reducir el costo; Los satélites más pesados requieren cohetes más grandes y con mayor empuje, que también tienen un mayor coste de financiación. Por el contrario, los satélites más pequeños y ligeros requieren vehículos de lanzamiento más pequeños y baratos y, en ocasiones, pueden lanzarse en múltiples ocasiones. También se pueden lanzar "a cuestas", utilizando el exceso de capacidad de vehículos de lanzamiento más grandes. Los satélites miniaturizados permiten diseños más baratos y facilitan la producción en masa.
Otra razón importante para desarrollar satélites pequeños es la oportunidad de permitir misiones que un satélite más grande no podría realizar, como:
Los segmentos de nanosatélites y microsatélites de la industria del lanzamiento de satélites han crecido rápidamente en los últimos años. La actividad de desarrollo en el rango de 1 a 50 kg (2,2 a 110,2 lb) ha superado significativamente a la del rango de 50 a 100 kg (110 a 220 lb). [2]
Sólo en el rango de 1 a 50 kg , se lanzaron menos de 15 satélites al año entre 2000 y 2005, 34 en 2006 y, luego, menos de 30 lanzamientos al año entre 2007 y 2011. Esta cifra aumentó a 34 lanzados en 2012 y 92 en 2013. [ 2]
El analista europeo Euroconsult proyecta que se lanzarán más de 500 satélites pequeños entre 2015 y 2019 con un valor de mercado estimado en 7.400 millones de dólares . [3]
A mediados de 2015, había muchas más opciones de lanzamiento disponibles para satélites pequeños, y los viajes como cargas útiles secundarias eran cada vez mayores en cantidad y más fáciles de programar en menos tiempo. [4]
En un giro sorprendente de los acontecimientos, el Departamento de Defensa de EE. UU. , que durante décadas ha adquirido satélites pesados en ciclos de adquisiciones de una década de duración, está haciendo una transición a satélites pequeños en la década de 2020. La oficina de adquisición e integración espacial dijo en enero de 2023 que "la era de los satélites masivos debe quedar en el espejo retrovisor del Departamento de Defensa" [5] y que se adquirirán satélites pequeños para las necesidades del Departamento de Defensa en todos los regímenes orbitales, independientemente de "ya sea LEO MEO o GEO " mientras apuntamos a adquisiciones en menos de tres años. [5] Se considera que los satélites más pequeños son más difíciles de atacar para el enemigo, además de proporcionar más resiliencia a través de la redundancia en el diseño de una gran red distribuida de activos satelitales . [5]
El término "pequeño satélite", [2] o, a veces, "minisatélite", a menudo se refiere a un satélite artificial con una masa húmeda (incluido el combustible) de entre 100 y 500 kg (220 y 1100 lb), [6] [7] pero en otro uso ha llegado a significar cualquier satélite de menos de 500 kg (1100 lb). [3]
Ejemplos de pequeños satélites [¿ según quién? ] incluyen los satélites Demeter , Essaim , Parasol , Picard , MICROSCOPE , TARANIS , ELISA , SSOT , SMART-1 , Spirale-A y -B , y Starlink . [ cita necesaria ]
Aunque tradicionalmente los satélites pequeños se han lanzado como cargas útiles secundarias en vehículos de lanzamiento más grandes, actualmente varias empresas están desarrollando o han desarrollado vehículos de lanzamiento específicamente dirigidos al mercado de satélites pequeños. En particular, el paradigma de carga útil secundaria no proporciona la especificidad requerida para muchos satélites pequeños que tienen requisitos orbitales y de sincronización de lanzamiento únicos. [8]
Algunas empresas privadas con sede en EE. UU. que en algún momento han lanzado comercialmente vehículos de lanzamiento de satélites pequeños:
El término "microsatélite" o "microsatélite" suele aplicarse al nombre de un satélite artificial con una masa húmeda de entre 10 y 100 kg (22 y 220 lb). [2] [6] [7] Sin embargo, esta no es una convención oficial y, a veces, esos términos pueden referirse a satélites más grandes o más pequeños (por ejemplo, de 1 a 50 kg (2,2 a 110,2 lb)). [2] En ocasiones, los diseños o diseños propuestos de algunos satélites de este tipo tienen microsatélites trabajando juntos o en formación . [12] A veces también se utiliza el término genérico "pequeño satélite" o "smallsat", [13] al igual que "satlet". [14]
Ejemplos: Astrid-1 y Astrid-2, [15] así como el conjunto de satélites actualmente anunciados para LauncherOne (abajo) [13]
En 2018, los dos microsatélites Mars Cube One , con una masa de solo 13,5 kg (30 lb) cada uno, se convirtieron en los primeros CubeSats en abandonar la órbita terrestre para su uso en el espacio interplanetario. Volaron de camino a Marte junto con la exitosa misión de aterrizaje Mars InSight . [16] Los dos microsatélites lograron un sobrevuelo de Marte en noviembre de 2018, y ambos continuaron comunicándose con estaciones terrestres en la Tierra hasta finales de diciembre. Ambos guardaron silencio a principios de enero de 2019. [17]
Actualmente , varias empresas contratistas comerciales y militares están desarrollando vehículos de lanzamiento de microsatélites para cumplir con los requisitos de lanzamiento cada vez más específicos de los microsatélites. Si bien los microsatélites se han llevado al espacio durante muchos años como cargas útiles secundarias a bordo de lanzadores más grandes , el paradigma de carga útil secundaria no proporciona la especificidad requerida para muchos satélites pequeños cada vez más sofisticados que tienen requisitos orbitales y de sincronización de lanzamiento únicos. [8]
En julio de 2012, Virgin Orbit anunció LauncherOne , un vehículo de lanzamiento orbital diseñado para lanzar cargas útiles primarias "smallsat" de 100 kg (220 lb) a la órbita terrestre baja , y se prevé que los lanzamientos comiencen en 2016. Varios clientes comerciales ya han contratado lanzamientos. incluyendo GeoOptics, Skybox Imaging , Spaceflight Industries y Planetary Resources . Tanto Surrey Satellite Technology como Sierra Nevada Space Systems están desarrollando autobuses satelitales "optimizados para el diseño de LauncherOne". [13] Virgin Orbit ha estado trabajando en el concepto LauncherOne desde finales de 2008, [18] y, a partir de 2015 [actualizar], lo está convirtiendo en una parte más importante del plan de negocios principal de Virgin, ya que el programa de vuelos espaciales tripulados de Virgin ha experimentado múltiples retrasos y un accidente fatal en 2014. [19]
En diciembre de 2012, DARPA anunció que el programa Airborne Launch Assist Space Access proporcionaría el cohete propulsor de microsatélites para el programa DARPA SeeMe que pretendía lanzar una " constelación de 24 microsatélites (alcance de ~ 20 kg (44 lb)) cada uno con 1 -m resolución de imagen ". [20] El programa fue cancelado en diciembre de 2015. [21]
En abril de 2013, Garvey Spacecraft recibió un contrato de 200.000 dólares estadounidenses para convertir su tecnología de vehículo de lanzamiento suborbital Prospector 18 en un vehículo de lanzamiento orbital de nanosatélites capaz de entregar una carga útil de 10 kg (22 lb) en una órbita de 250 km (160 millas) a una velocidad uniforme. - "Vehículo de lanzamiento de nano/micro satélites 20/450" (NMSLV) agrupado con más capacidad capaz de entregar cargas útiles de 20 kg (44 lb) en órbitas circulares de 450 km (280 mi) . [22]
El Boeing Small Launch Vehicle es un concepto de vehículo de lanzamiento a órbita de tres etapas lanzado desde el aire destinado a lanzar pequeñas cargas útiles de 45 kg (100 lb) a la órbita terrestre baja. Se propone que el programa reduzca los costos de lanzamiento de pequeños satélites militares estadounidenses a tan solo 300.000 dólares por lanzamiento (7.000 dólares/kg) y, si el programa de desarrollo fuera financiado, a partir de 2012 podría estar operativo para 2020. [23][actualizar]
La empresa suiza Swiss Space Systems (S3) anunció planes en 2013 para desarrollar un avión espacial suborbital llamado SOAR que lanzaría un vehículo de lanzamiento microsat capaz de poner una carga útil de hasta 250 kg (550 lb) en la órbita terrestre baja. [24]
La empresa española PLD Space nació en 2011 con el objetivo de desarrollar vehículos de lanzamiento de bajo coste denominados Miura 1 y Miura 5 con capacidad para poner en órbita hasta 150 kg (330 lb). [25]
El término "nanosatélite" o "nanosat" se aplica a un satélite artificial con una masa húmeda de entre 1 y 10 kg (2,2 y 22,0 lb). [2] [6] [7] Los diseños y propuestas de diseños de estos tipos pueden lanzarse individualmente, o pueden tener múltiples nanosatélites trabajando juntos o en formación, en cuyo caso, a veces se utiliza el término "enjambre de satélites" [27] o " fraccionados ". " nave espacial " puede ser aplicada. Algunos diseños requieren un satélite "madre" más grande para comunicarse con los controladores terrestres o para lanzar y acoplar nanosatélites. Hasta diciembre de 2023 se han lanzado más de 2300 nanosatélites. [28] [26]
Un CubeSat [29] es un tipo común de nanosatélite, [26] construido en forma de cubo basado en múltiplos de 10 cm × 10 cm × 10 cm, con una masa de no más de 1,33 kilogramos (2,9 libras) por unidad. [30] El concepto CubeSat fue desarrollado por primera vez en 1999 por un equipo colaborativo de la Universidad Estatal Politécnica de California y la Universidad de Stanford , y este grupo mantiene las especificaciones, para uso de cualquiera que planee lanzar un nanosatélite estilo CubeSat. [30]
Con los continuos avances en la miniaturización y el aumento de la capacidad de la tecnología electrónica y el uso de constelaciones de satélites , los nanosatélites son cada vez más capaces de realizar misiones comerciales que antes requerían microsatélites. [31] Por ejemplo, se ha propuesto un estándar CubeSat 6U para permitir que una constelación de treinta y cinco satélites de imágenes de la Tierra de 8 kg (18 lb) reemplace una constelación de cinco satélites de imágenes de la Tierra RapidEye de 156 kg (344 lb) , en El mismo costo de misión, con tiempos de revisita significativamente mayores: cada área del globo se puede fotografiar cada 3,5 horas en lugar de una vez cada 24 horas con la constelación RapidEye. Los tiempos de revisita más rápidos son una mejora significativa para las naciones que realizan respuesta a desastres, que era el propósito de la constelación RapidEye. Además, la opción nanosat permitiría a más países poseer su propio satélite para la recopilación de datos de imágenes fuera de las horas pico (sin desastres). [31] A medida que los costos bajan y los tiempos de producción se acortan, los nanosatélites se están convirtiendo en empresas cada vez más viables para las empresas. [32]
Nanosatélites de ejemplo: ExoCube (CP-10) , ArduSat , SPROUT [33]
Los desarrolladores y fabricantes de nanosatélites incluyen EnduroSat , GomSpace , NanoAvionics , NanoSpace, Spire , [34] Surrey Satellite Technology , [35] NovaWurks , [36] Dauria Aerospace, [37] Planet Labs [35] y Reaktor . [38]
En los diez años de lanzamientos de nanosats anteriores a 2014, solo se lanzaron 75 nanosats. [26] Las tasas de lanzamiento aumentaron sustancialmente cuando en el período de tres meses comprendido entre noviembre de 2013 y enero de 2014 se lanzaron 94 nanosatélites. [35]
Uno de los desafíos del uso de nanosatélites ha sido el transporte económico de estos pequeños satélites a cualquier lugar más allá de la órbita terrestre baja . A finales de 2014, se estaban desarrollando propuestas para naves espaciales más grandes diseñadas específicamente para enviar enjambres de nanosatélites a trayectorias que están más allá de la órbita terrestre para aplicaciones como la exploración de asteroides distantes. [39]
Con el surgimiento de los avances tecnológicos de la miniaturización y el aumento de capital para respaldar las iniciativas de vuelos espaciales privados en la década de 2010, se han formado varias empresas emergentes para buscar oportunidades en el desarrollo de una variedad de tecnologías de vehículos de lanzamiento de nanosatélites (NLV) de carga útil pequeña.
Los NLV propuestos o en desarrollo incluyen:
Lanzamientos reales de NS:
El término "picosatélite" o "picosat" (que no debe confundirse con la serie de microsatélites PicoSAT ) se suele aplicar a satélites artificiales con una masa húmeda de entre 0,1 y 1 kg (0,22 y 2,2 lb), [6] [7] aunque a veces se utiliza para referirse a cualquier satélite que tenga menos de 1 kg de masa de lanzamiento. [2] Nuevamente, los diseños y diseños propuestos de estos tipos generalmente tienen múltiples picosatélites trabajando juntos o en formación (a veces se aplica el término "enjambre"). Algunos diseños requieren un satélite "madre" más grande para comunicarse con los controladores terrestres o para lanzar y acoplar picosatélites.
Los picosatélites están surgiendo como una nueva alternativa para los constructores de kits de bricolaje . Actualmente, los picosatélites están disponibles comercialmente en todo el rango de 0,1 a 1 kg (0,22 a 2,2 libras). Ahora hay oportunidades de lanzamiento disponibles por entre 12.000 y 18.000 dólares para cargas útiles de picosat de menos de 1 kg que son aproximadamente del tamaño de una lata de refresco. [45]
El término "femtosatélite" o "femtosat" se suele aplicar a satélites artificiales con una masa húmeda inferior a 100 g (3,5 oz). [2] [6] [7] Al igual que los picosatélites, algunos diseños requieren un satélite "madre" más grande para comunicarse con los controladores terrestres.
Se lanzaron tres prototipos de "satélites con chip" a la ISS a bordo del transbordador espacial Endeavour en su misión final en mayo de 2011. Se conectaron a la plataforma externa de la ISS Experimento de la Estación Espacial Internacional de Materiales (MISSE-8) para realizar pruebas. [46] En abril de 2014, el nanosatélite KickSat fue lanzado a bordo de un cohete Falcon 9 con la intención de liberar 104 chipsats del tamaño de femtosatélites, o "Sprites". [47] [48] En el evento, no pudieron completar el despliegue a tiempo debido a una falla de un reloj a bordo y el mecanismo de despliegue volvió a entrar en la atmósfera el 14 de mayo de 2014, sin haber desplegado ninguno de los femtosats de 5 gramos . [49] ThumbSat es otro proyecto que pretende lanzar femtosatélites a finales de la década de 2010. [50] ThumbSat anunció un acuerdo de lanzamiento con CubeCat en 2017 para lanzar hasta 1000 de estos satélites muy pequeños. [51] [ necesita actualización ]
En marzo de 2019, el CubeSat KickSat-2 desplegó 105 femtosats llamados "ChipSats" en la órbita terrestre. Cada uno de los ChipSats pesaba 4 gramos. Los satélites fueron probados durante 3 días y luego volvieron a entrar en la atmósfera y se quemaron. [52] [53]
Los satélites pequeños suelen requerir sistemas innovadores de propulsión, control de actitud , comunicación y computación.
Los satélites más grandes suelen utilizar sistemas de combustión monopropulsores o bipropulsores para la propulsión y el control de actitud; Estos sistemas son complejos y requieren una cantidad mínima de volumen en superficie para disipar el calor. Estos sistemas pueden utilizarse en satélites pequeños de mayor tamaño, mientras que otros micro/nanosats tienen que utilizar propulsión eléctrica, gas comprimido, líquidos vaporizables como el butano o el dióxido de carbono u otros sistemas de propulsión innovadores que sean sencillos, baratos y escalables.
Los satélites pequeños pueden utilizar sistemas de radio convencionales en UHF, VHF, banda S y banda X, aunque a menudo miniaturizados utilizando tecnología más actualizada en comparación con los satélites más grandes. Los satélites diminutos, como los nanosatélites y los microsatélites pequeños, pueden carecer del suministro de energía o de la masa para los grandes transpondedores de radio convencionales , y se han propuesto varios sistemas de comunicaciones miniaturizados o innovadores, como receptores láser, conjuntos de antenas y redes de comunicación de satélite a satélite. Pocos de estos se han demostrado en la práctica.
Los componentes electrónicos deben probarse y modificarse rigurosamente para que sean "resistentes al espacio" o resistentes al entorno del espacio exterior (vacío, microgravedad, temperaturas extremas y exposición a la radiación). Los satélites miniaturizados brindan la oportunidad de probar nuevo hardware con gastos reducidos en las pruebas. Además, dado que el riesgo de costo general en la misión es mucho menor, se puede incorporar a los micro y nanosatélites tecnología más actualizada pero menos probada en el espacio que la que se puede usar en misiones mucho más grandes y costosas con menos apetito por el riesgo.
Los satélites pequeños son difíciles de rastrear con radares terrestres, por lo que es difícil predecir si chocarán con otros satélites o naves espaciales ocupadas por humanos. La Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos ha rechazado al menos una solicitud de lanzamiento de un satélite pequeño por estos motivos de seguridad. [54]
El 19 de noviembre, la empresa estadounidense Orbital Sciences lanzó un cohete desde las instalaciones de vuelo Wallops en Virginia.
Llevó 29 satélites al aire y los lanzó a la órbita terrestre baja, un récord para una sola misión.
Treinta horas más tarde, Kosmotras, una empresa conjunta rusa, llevó 32 satélites a una órbita similar.
Luego, en enero de 2014, Orbital Sciences llevó 33 satélites a la Estación Espacial Internacional (ISS), de donde fueron desechados un mes después.
