De interplanetaire missie is niet langer enkel het domein van grote, logge satellieten: de CubeSat wil ook mee.

Rond de millenniumwisseling wordt de allereerste nanosatelliet of CubeSat gelanceerd. Inmiddels zijn we bijna 20 jaar verder en hebben al meer dan 1000 van deze piepkleine satellieten het luchtruim gekozen. Het merendeel ervan bevindt zich in een baan rond de aarde. Maar ook voor interplanetaire missies lijken de kleine satellieten heel geschikt. Het is dan ook een kwestie van tijd voor deze satellieten – die vaak niet veel groter zijn dan een aktetas – het zonnestelsel gekoloniseerd hebben.

Afbeelding: Rasmus G. Sæderup AAUSAT Team (University of Aalborg, Denmark).

Wat is een CubeSat?
Een CubeSat of nanosatelliet is een kleine satelliet die is opgebouwd uit één of meerdere eenheden die slechts 10 bij 10 bij 10 centimeter groot zijn. De kleine satellieten hebben verschillende voordelen ten opzichte van de grote satellieten die de mensheid al decennialang inzet om bijvoorbeeld de aarde en andere hemellichamen te monitoren. Het ontwikkelen van de kleinere satellieten kost minder tijd en is veel goedkoper. Maar wat nog veel belangrijker is, is dat de lanceerkosten heel laag liggen. Dat heeft twee redenen. Allereerst wegen de CubeSats heel weinig (en bij een lancering betaal je per kilo). Daarnaast is het vanwege de geringe omvang van de CubeSats heel goed mogelijk om deze tegelijkertijd met andere satellieten te lanceren. Zo heeft de Indiase ruimtevaartorganisatie het gepresteerd om meer dan 100 nanosatellieten tegelijkertijd te lanceren!

Hoe het begon
In eerste instantie werden CubeSats voornamelijk geprezen om hun educatieve waarde. Doordat ze in vrij korte tijd ontwikkeld en goedkoop gelanceerd kunnen worden, bieden CubeSats studenten de kans om hun eigen satelliet te ontwikkelen, lanceren en daadwerkelijk in de ruimte te testen en zelfs data te laten verzamelen. Maar hoewel studenten wereldwijd nog altijd aan CubeSats knutselen, begint de nanosatelliet zijn studentikoze karakter langzaam van zich af te werpen. Ook ruimtevaartorganisaties en -bedrijven zien namelijk grote mogelijkheden voor de CubeSat. En niet alleen in een baan rond de aarde…


Naar Mars
Vorig jaar toonde NASA al aan dat CubeSats ook ingezet kunnen worden tijdens interplanetaire missies. De ruimtevaartorganisatie lanceerde in mei 2018 niet alleen Marslander InSight, maar ook de allereerste twee interplanetaire CubeSats: MarCO-A en MarCO-B. Beide CubeSats maakten zich kort na de lancering los van InSight en vlogen vervolgens op eigen houtje naar de rode planeet, waar ze de landing van InSight monitorden. De missie van de twee CubeSats verliep geheel volgens het boekje: ze overleefden de lange reis, maakten onderweg foto’s en stuurden die naar de aarde, waren getuige van InSights landing en vlogen nog maandenlang verder alvorens zich in radiostilte te hullen.

Beelden gemaakt door één van de twee CubeSats die recent op Mars afstevenden. Afbeelding: Afbeelding: NASA / JPL-Caltech.

Naar een planetoïde
Het succes van die missie smaakt naar meer. En inmiddels worden verschillende ruimtemissies ontwikkeld waarbij er plek is voor een extra, kleine verstekeling. Zo werkt ESA momenteel aan de Hera-missie die naast een ruimtesonde uit twee CubeSats zal bestaan. Het gezelschap moet in 2023 afreizen naar het Didymos-systeem: een 780 meter grote planetoïde waar een 160 meter grote maan omheen cirkelt. Beide CubeSats zullen worden uitgerust met verschillende instrumenten en uitgebreid onderzoek doen naar het Didymos-systeem en zelfs op één van de twee planetoïden landen.

Een artistieke impressie laat zien hoe Hera en twee CubeSats rond Didymos cirkelen. Afbeelding: ESA – ScienceOffice.org.

Europa
En ook NASA speelt met het idee om CubeSats in te zetten tijdens een toekomstige interplanetaire missie. Zo zouden er in 2023 enkele mee kunnen liften met de Europa Clipper: een ruimtesonde die onderzoek gaat doen naar Jupiters maan Europa. De kleine satellieten zouden onder meer ingezet kunnen worden om dwars door Europa’s geisers te vliegen en meer inzicht te geven in de samenstelling van Europa’s ondergrondse oceaan.

Verlengstuk
De CubeSat lijkt het dus steeds verder te schoppen. Maar blijft daarbij wel een verlengstuk van een veel grotere ruimtesonde. Dat is niet zo gek; de ruimte die zo’n CubeSat te bieden heeft, is maar beperkt. En als je eenmaal miljoenen kilometers hebt afgelegd om een bepaald hemellichaam te bereiken, wil je daar natuurlijk wel de beschikking hebben over een breed scala aan instrumenten. De CubeSat maakt de grote ruimtesondes en satellieten dus zeker (nog) niet overbodig. Of dat in de toekomst gaat veranderen? De tijd zal het leren.

Sprite: een satellietje dat slechts enkele centimeters groot is. Afbeelding: Robotic Exploration Lab / Stanford University.

Mag het nog ietsje kleiner?
Terwijl de CubeSat langzaam maar zeker zijn grenzen verlegt, sleutelen onderzoekers ook nog aan nóg kleinere satellietjes die het uiteindelijk mogelijk nog veel verder gaan schoppen dan de CubeSat: de Sprites. Deze satellietjes lijken meer op een chip en zijn ongeveer 3,5 bij 3,5 centimeter groot. Ze kunnen wel eens heel geschikt zijn voor interstellaire reizen. Doordat ze piepklein en licht zijn, kunnen ze aangedreven door bijvoorbeeld zonnezeilen enorme snelheden bereiken en afstanden afleggen. Onder meer het Breakthrough Starshot-project – dat een ruimtemissie naar het dichtstbijzijnde stersysteem Alpha Centauri op poten wil zetten – zou met zo’n piepkleine ruimtesonde geholpen kunnen zijn.

Ook voor satellieten geldt dus: klein, maar fijn. En terwijl CubeSats ons zonnestelsel verkennen, lijken nog kleinere satellieten zich aan de interstellaire ruimte te gaan wagen. Grote kans dus dat er straks enkele opzienbarende ontdekkingen op naam van deze satellieten komen te staan. Niet slecht voor zulke kleintjes!