DiskSat ยานอวกาศขนาดเล็กทรงกลมแบบใหม่

DiskSat คือยานอวกาศขนาดเล็กรูปทรงจานแบนที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและกำลังผลิตไฟฟ้าสำหรับติดตั้งเครื่องมือวิทยาศาสตร์ ทำให้ภารกิจยานขนาดเล็กของ NASA สามารถตั้งเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่สูงขึ้น เทคโนโลยีสาธิต DiskSat พัฒนาโดย The Aerospace Corporation เมือง El Segundo รัฐแคลิฟอร์เนีย ภายใต้การสนับสนุนทุนจาก NASA เพื่อเป็นทางเลือกใหม่แทน CubeSat มาตรฐาน โดยยังคงข้อดีเดิมไว้พร้อมแก้ไขข้อจำกัดสำคัญของรูปทรง

CubeSat ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีรูปทรง ขนาด และมาตรฐานการออกแบบที่ชัดเจน ทำให้สามารถบรรจุในคอนเทนเนอร์มาตรฐาน โดยใช้อินเทอร์เฟซเชื่อมต่อกับจรวดที่เรียบง่าย และเหมาะกับการปล่อยแบบแชร์พิกัด (rideshare) ซึ่งมีต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม รูปทรงกล่องขนาดเล็กทำให้มีพื้นที่ผิวจำกัด ผลิตกำลังไฟฟ้าได้น้อยและมีพื้นที่หน้าตัดไม่เพียงพอสำหรับเสาอากาศหรือเครื่องมือที่ต้องการพื้นที่ จึงไม่เหมาะกับภารกิจที่ต้องใช้พลังงานสูงหรือเครื่องมือขนาดใหญ่

แพลตฟอร์ม DiskSat ยังคงแนวคิดการใช้ระบบบรรจุและปล่อยมาตรฐานแบบ CubeSat แต่ปรับเปลี่ยนรูปทรงเป็นจานแบน ยานมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 เมตร และความหนาประมาณ 2.5 เซนติเมตร ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานเดียวกับ CubeSat และสามารถซ้อนยานหลายลำภายในจรวด เพื่อปล่อยเป็นกลุ่มจากยานปล่อยเดียวกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

DiskSat สามารถปรับขนาดให้สอดคล้องกับมิติของจรวดได้โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนระบบปล่อยเป็นหลัก เช่นเดียวกับ CubeSat แบบดั้งเดิม แต่ระบบอิเล็กทรอนิกส์และชิ้นส่วนย่อยถูกจัดวางอยู่ภายในปริมาตรของจาน ทำให้มีพื้นที่บรรทุกอุปกรณ์มากกว่า CubeSat และการจัดวางในแนวแบนยังช่วยให้การติดตั้ง การประกอบและการทดสอบระบบทำได้สะดวกยิ่งขึ้น ด้วยพื้นที่ผิวที่มากขึ้น DiskSat จึงรองรับการผลิตกำลังไฟฟ้าที่สูงกว่า และมีพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่สำหรับติดตั้งเสาอากาศหรือเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ CubeSat ไม่สามารถรองรับได้ ขณะเดียวกันก็ยังคงข้อดีสำคัญของ CubeSat เช่น อินเทอร์เฟซการปล่อยที่เชื่อมต่อกับจรวดได้ง่าย ต้นทุนการปล่อยต่ำ และโครงสร้างเชิงกลที่เรียบง่าย

โครงสร้างของ DiskSat ซึ่งทำจากอะลูมิเนียมรูปทรงรังผึ้งและห่อหุ้มด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ 

ภารกิจของ DiskSat

DiskSat เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนากลุ่มดาวเทียมขนาดเล็กที่ต้องการกำลังไฟฟ้าสูง พื้นที่รับ–ส่งสัญญาณขนาดใหญ่และมวลต่ำ อาทิ ภารกิจด้านการสื่อสารและเรดาร์ที่ต้องใช้เสาอากาศกำลังขยายสูงหรือรองรับการทำงานหลายย่านความถี่พร้อมกัน รวมถึงภารกิจส่งสัญญาณรูปแบบต่าง ๆ ที่ได้ประโยชน์โดยตรงจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของโครงสร้างทรงจาน

นอกจากนี้ เมื่อบูรณาการระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า DiskSat จะสามารถรองรับภารกิจที่ต้องการการควบคุมวงโคจรอย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็นการรักษาวงโคจร การยกหรือลดระดับวงโคจร การเบี่ยงออกจากวงโคจรเมื่อสิ้นสุดภารกิจ (deorbiting) ตลอดจนการเดินทางจากวงโคจรรอบโลกไปสู่วงโคจรรอบดวงจันทร์ อีกทั้งการออกแบบให้หันด้านหนึ่งเข้าหาโลกช่วยลดแรงต้านอากาศอย่างมาก ทำให้ DiskSat เหมาะสำหรับภารกิจในวงโคจรต่ำมาก (ต่ำกว่า 300 กิโลเมตร) เช่น ภารกิจติดตามและสำรวจโลกที่ต้องการความแม่นยำสูง

โครงการ Small Spacecraft & Distributed Systems (SSDS) ได้จัดสรรงบประมาณเพื่อออกแบบและพัฒนาเทคโนโลยีสาธิต DiskSat โดยใช้ดาวเทียม DiskSat จำนวน 4 ดวง เพื่อพิสูจน์สมรรถนะของแพลตฟอร์มใหม่นี้ รวมถึงทดสอบกลไกตัวจ่ายดาวเทียม (launch dispenser) ดาวเทียมแต่ละดวงติดตั้งระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าสำหรับปรับและรักษาวงโคจร โดยหลังจากถูกปล่อยในระดับความสูงเริ่มต้นเท่ากัน จะมีอย่างน้อยหนึ่งดวงถูกปรับลดลงสู่วงโคจรที่ต่ำกว่า เพื่อสาธิตความคล่องตัวของระบบและการปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมวงโคจรต่ำมาก (very low Earth orbit) ทั้งนี้ การปล่อยภารกิจสาธิตชุดแรกคาดว่าจะเกิดขึ้นในเดือนธันวาคม 2025 หรือหลังจากนั้น

  _________

ที่มา:

What is a DiskSat?, www.nasa.gov/smallspacecraft/disksat