L'Estonie prévoit de lancer un CubeSat dans l'espace début 2019 afin de tester des technologies avancées, comprenant un frein plasma pour le désorbitation des satellites et la propulsion électrique des voiles. La mission, nommé ESTCube-2, servira de prototype du futur vaisseau spatial estonien en orbite lunaire.
ESTCube-2 est un CubeSat à trois unités développé principalement par les étudiants de l'Université de Tartu en Estonie ainsi que d'autres étudiants du monde entier dans le programme ESTCube. Le satellite se compose des sous-systèmes suivants :système d'alimentation électrique (EPS), sous-système de communication (COM), ordinateur de bord (OBC), système de contrôle d'attitude et d'orbite (AOCS) et structure (STR).
Tous les sous-systèmes s'intègrent dans des unités de 0,6 CubeSat et seront intégrés au bus du satellite construit par la Fondation des étudiants estoniens pour les satellites (Fondation ESTCube) en coopération avec l'Observatoire de Tartu et l'Université de Tartu.
Cette structure intégrée aura plusieurs objectifs importants une fois qu'elle atteindra l'orbite terrestre. Les principaux objectifs du vaisseau spatial sont de tester les capacités de désorbitation des freins à plasma et la propulsion électrique à voile solaire (E-sail). De plus, le satellite prendra également des images de la Terre, tester un sous-système de communication à haut débit et tester un revêtement résistant à la corrosion dans l'espace.
"L'objectif principal de la mission est le test de la technologie de désorbitation des freins à plasma qui est très similaire à la voile solaire électrique, " Andris Slavinskis, Le responsable du projet satellite ESTCube-2 a déclaré à Astrowatch.net.
La désorbite du frein plasma est basée sur l'effet de traînée de Coulomb électrostatique qui entraîne un échange de quantité de mouvement entre un corps chargé négativement et un flux d'ions en utilisant une longue attache fine chargée électriquement. C'est pourquoi ESTCube-2 déploiera et chargera une attache de 984 pieds (300 mètres), qui servira à réduire l'altitude de l'orbite du satellite. Cette longue attache pourrait désorbiter un satellite d'une altitude de 435 miles (700 kilomètres) à 310 miles (500 kilomètres) en six mois.
"Nous prévoyons de désorbiter ESTCube-2 beaucoup plus rapidement qu'avec un aérodrag naturel. Il faut plus de 20 ans pour sortir d'une orbite de 650 kilomètres. Nous estimons qu'un frein à plasma avec une attache de 300 mètres ferait le travail dans moins d'un an. le frein à plasma serait un élément fort dans la réduction des débris spatiaux, ", a déclaré Slavinskis.
Schémas de l'expérience de freinage à plasma. Crédit :Iakubivskyi et al., 2017/Observatoire de Tartu
L'attache doit avoir une masse d'environ 1,06 oz. (30 grammes) selon les estimations. Par conséquent, le frein plasma est un poids léger, efficace, rentable, et un système de désorbitation évolutif avec le potentiel de résoudre le problème des débris spatiaux à des altitudes critiques de 560 miles (900 kilomètres) et moins.
E-sail est une technologie de propulsion basée sur l'extraction de l'élan du flux de plasma du vent solaire et utilise une attache chargée positivement, tandis que le frein plasma est chargé négativement. Un test précédent de cette technologie a été tenté par le prédécesseur d'ESTCube-2, l'ESTCube-1, qui a été lancé dans l'espace en mai 2013. Cependant, la tentative a échoué, car la mécanique de déroulement du câble de voile n'a pas survécu aux vibrations du décollage de la fusée. D'où, les scientifiques estoniens placent de grands espoirs sur l'ESTCube-2, espérant pouvoir tester avec succès cette nouvelle technologie, indispensable pour l'avenir pas cher, exploration spatiale rapide. De plus, ils voient ce CubeSat comme un prototype d'une mission plus complexe et difficile vers la lune.
"L'objectif principal d'ESTCube-2 est de tester les technologies pour ESTCube-3 afin d'éviter les problèmes sur une orbite lunaire beaucoup moins indulgente et plus chère. La raison pour laquelle nous voulons lancer ESTCube-3 sur l'orbite lunaire est que l'environnement authentique d'E-sail est le vent solaire, qui, en orbite terrestre basse, est bloquée par la magnétosphère terrestre. Du point de vue de la conception des satellites, l'absence de champ magnétique modifie la façon dont nous pouvons contrôler l'attitude du satellite. Au lieu de bobines électromagnétiques et de magnétomètres, nous devons utiliser une roue de réaction, propulsion et traqueur d'étoiles, " a révélé Slavinskis.
En plus de tester la propulsion des voiles électriques et des freins plasma, ESTCube-2 prendra des images de notre planète. Il sera équipé de l'imageur d'observation de la Terre (EOI), un petit, poids léger, système d'imagerie à deux spectres. Les bandes spectrales proche infrarouge (650-680 nm) et infrarouge (855-875 nm) de cet instrument pourraient être très utiles à des fins de surveillance de la végétation.
ESTCube-2 sera également utilisé pour mener une expérience de protection contre la corrosion afin de tester la résistance à la corrosion des matériaux dans l'espace. De plus, le satellite testera un système de communication à grande vitesse qui utilise un réseau de portes programmable sur le terrain (FPGA), autorisant la "radio définie par le micrologiciel".
Actuellement, l'équipe ESTCube-2 teste maintenant des prototypes et travaille sur un modèle d'ingénierie qui devrait être prêt à l'été 2017. Ensuite, ils aimeraient que le modèle de vol soit prêt à l'été 2018, ce qui laissera à l'équipe environ une demi-année pour le tester et le remettre fin 2018.
"Nous espérons lancer le satellite début 2019. Nous négocions le lancement maintenant. Si tout se passe bien avec ESTCube-2, puis ESTCube-3 pourrait être lancé au début de la prochaine décennie, mais nous ne savons pas encore combien il est difficile d'obtenir un lancement en orbite lunaire, ", a déclaré Slavinskis.
