L'Estonia prevede di lanciare un CubeSat nello spazio all'inizio del 2019 con l'obiettivo di testare tecnologie avanzate, compreso un freno al plasma per la deorbita dei satelliti e la propulsione elettrica della vela. La missione, denominato ESTCube-2, servirà come prototipo della futura navicella spaziale in orbita lunare dell'Estonia.

ESTCube-2 è un CubeSat di tre unità sviluppato principalmente dagli studenti dell'Università di Tartu in Estonia e da altri studenti in tutto il mondo nel programma ESTCube. Il satellite è costituito dai seguenti sottosistemi:sistema di alimentazione elettrica (EPS), sottosistema di comunicazione (COM), computer di bordo (OBC), sistema di controllo dell'assetto e dell'orbita (AOCS) e struttura (STR).

Tutti i sottosistemi si inseriscono all'interno di 0,6 unità CubeSat e saranno integrati con il bus del satellite costruito dall'Estonian Student Satellite Foundation (ESTCube Foundation) in collaborazione con l'Osservatorio di Tartu e l'Università di Tartu.

Questa struttura integrata avrà diversi obiettivi importanti una volta raggiunta l'orbita terrestre. Gli obiettivi principali del veicolo spaziale sono testare le capacità di deorbita del freno al plasma e la propulsione elettrica a vento solare (E-sail). Inoltre, il satellite scatterà anche immagini della Terra, testare un sottosistema di comunicazione ad alta velocità e testare un rivestimento resistente alla corrosione nello spazio.

"L'obiettivo principale della missione è il test della tecnologia di deorbitazione dei freni al plasma che è molto simile alla vela eolica solare elettrica, "Andris Slavinskis, ESTCube-2 Satellite Project Manager ha detto ad Astrowatch.net.

La deorbita del freno al plasma si basa sull'effetto di trascinamento elettrostatico di Coulomb che si traduce in uno scambio di momento tra un corpo caricato negativamente e un flusso di ioni utilizzando un cavo lungo e sottile caricato elettricamente. Ecco perché ESTCube-2 schiererà e caricherà un cavo di 300 metri (300 metri), che verrà utilizzato per ridurre l'altitudine orbitale del satellite. Questo lungo cavo potrebbe deorbitare un satellite da un'altitudine di 435 miglia (700 chilometri) a 310 miglia (500 chilometri) in un semestre.

"Ci aspettiamo di deorbitare ESTCube-2 molto più velocemente di quanto accadrebbe con l'aerotrasporto naturale. Ci vogliono più di 20 anni per deorbitare da un'orbita di 650 chilometri. Stimiamo che un freno al plasma con un cavo di 300 metri farebbe il lavoro in meno di un anno Quando testato, il freno al plasma sarebbe una componente importante nella mitigazione dei detriti spaziali, " ha detto Slavinskis.

Il cavo dovrebbe avere una massa di circa 1,06 once. (30 grammi) secondo le stime. Perciò, il freno al plasma è un peso leggero, efficiente, conveniente, e un sistema di deorbita scalabile con il potenziale per affrontare il problema dei detriti spaziali ad altitudini critiche di 560 miglia (900 chilometri) e meno.

E-sail è una tecnologia di propulsione basata sull'estrazione di quantità di moto dal flusso di plasma del vento solare e utilizza un cavo caricato positivamente, mentre il freno al plasma è caricato negativamente. Un precedente test di questa tecnologia è stato tentato dal predecessore di ESTCube-2, l'ESTCube-1, lanciato nello spazio nel maggio 2013. Tuttavia, il tentativo non è andato a buon fine, poiché la meccanica di svolgimento del cavo della vela non è sopravvissuta alla vibrazione del decollo del razzo. Quindi, gli scienziati estoni ripongono grandi speranze sull'ESTCube-2, aspettandosi di poter testare con successo questa nuova tecnologia, essenziale per il futuro a buon mercato, rapida esplorazione dello spazio. Inoltre, vedono questo CubeSat come un prototipo di una missione più complessa e difficile sulla luna.

"L'obiettivo principale di ESTCube-2 è testare le tecnologie per ESTCube-3 per evitare problemi in un'orbita lunare molto meno tollerante e più costosa. Il motivo per cui vogliamo lanciare ESTCube-3 nell'orbita lunare è che l'ambiente autentico di E-sail è il vento solare, che in orbita terrestre bassa è bloccato dalla magnetosfera terrestre. Dal punto di vista della progettazione satellitare, la mancanza di un campo magnetico cambia il modo in cui possiamo controllare l'assetto del satellite. Invece di bobine elettromagnetiche e magnetometri dobbiamo usare la ruota di reazione, propulsione e inseguitore di stelle, "Ha rivelato Slavinskis.

Oltre a testare la propulsione E-sail e Plasma Brake, ESTCube-2 scatterà immagini del nostro pianeta. Sarà dotato dell'imager per l'osservazione della Terra (EOI), un piccolo, leggero, sistema di imaging a due spettri. Le bande spettrali del vicino infrarosso (650-680 nm) e dell'infrarosso (855-875 nm) di questo strumento potrebbero essere molto utili per il monitoraggio della vegetazione.

ESTCube-2 sarà anche utilizzato per condurre un esperimento di protezione dalla corrosione al fine di testare la resistenza alla corrosione dei materiali nello spazio. Inoltre, il satellite testerà un sistema di comunicazione ad alta velocità che utilizza un FPGA (field-programmable gate array), consentendo "radio definita dal firmware".

Attualmente, il team ESTCube-2 sta ora testando i prototipi e sta lavorando al modello di ingegneria che dovrebbe essere pronto nell'estate 2017. Quindi, vorrebbero avere il modello di volo pronto nell'estate del 2018, che darà al team circa un anno e mezzo per testarlo e consegnarlo alla fine del 2018.

"Speriamo di lanciare il satellite all'inizio del 2019. Stiamo negoziando il lancio ora. Se tutto va bene con ESTCube-2, quindi ESTCube-3 potrebbe essere lanciato all'inizio del prossimo decennio, ma non sappiamo ancora quanto sia difficile ottenere un lancio nell'orbita lunare, " ha detto Slavinskis.