Кіріспе
Төмен массалы және кіші габаритті спутниктер, әдетте 500 кг-дан төмен. Шағын спутник, миниатюралы спутник немесе smallsat – бұл төмен массалы және кіші габаритті спутник, әдетте. Мұндай спутниктердің барлығын "шағын" деп атауға болады, бірақ оларды массасы бойынша жіктеу үшін әртүрлі жіктемелер қолданылады. Спутниктерді құрылыс және ұшыру құралдарының жоғары экономикалық құнын азайту үшін кішкентай етіп жасауға болады. Кейбір жағдайларда, көптеген кіші спутниктер, аз ғана үлкен спутниктерге қарағанда тиімдірек болуы мүмкін – мысалы, ғылыми деректерді жинау және радиорелелік байланыс үшін. Кіші спутниктерді құрастырудағы техникалық қиындықтар жеткілікті қуат қоймасының немесе қозғалтқыш жүйесіне орынның жетіспеуімен байланысты болуы мүмкін.
A small satellite, miniaturized satellite, or smallsat is a satellite of low mass and size, usually under While all such satellites can be referred to as "small", different classifications are used to categorize them based on mass. Satellites can be built small to reduce the large economic cost of launch vehicles and the costs associated with construction. Miniature satellites, especially in large numbers, may be more useful than fewer, larger ones for some purposes – for example, gathering of scientific data and radio relay. Technical challenges in the construction of small satellites may include the lack of sufficient power storage or of room for a propulsion system.
Микроспутниктерді ұшыру құралы
Бірқатар коммерциялық және әскери мердігер компаниялар қазіргі уақытта микроспутниктердің ұшыру талаптарын арттырып, оларды орындау үшін микроспутниктерді ұшыруға арналған құрылғыларды әзірлеп жатыр. Микроспутниктер көп жылдар бойы үлкенірек ұшыру аппараттарында қосымша жүк ретінде ғарышқа шығарылған болса да, қосымша жүк парадигмасы бірегей орбиталық және ұшыру уақытын талап ететін, күрделілігі артып келе жатқан көптеген шағын спутниктерге қажетті ерекшеліктерді қамтамасыз етпейді. 2012 жылдың шілдесінде Virgin Orbit компаниясы Жердің төменгі орбитасына «кіші спутниктерді» ұшыруға арналған LauncherOne орбиталық ұшыру құрылғысын жариялады. GeoOptics, Skybox Imaging, Spaceflight Industries және Planetary Resources сияқты бірнеше коммерциялық клиенттер ұшыруға келісімшарт жасады. Surrey Satellite Technology және Sierra Nevada Space Systems компаниялары «LauncherOne дизайнына оңтайландырылған» спутниктік автобустарды әзірлеп жатыр. Virgin Orbit 2008 жылдың соңынан бері LauncherOne тұжырымдамасы бойынша жұмыс істеп келеді және Virgin компаниясының адамды ғарышқа ұшу бағдарламасы кешігулерге ұшыраған және 2014 жылы қайғылы оқиғаға тап болғандықтан, оны Virgin компаниясының негізгі бизнес жоспарының маңызды бөлігіне айналдырып жатыр. 2012 жылдың желтоқсан айында DARPA Airborne Launch Assist Space Access бағдарламасы DARPA SeeMe бағдарламасы үшін микроспутниктік ракета күштерін қамтамасыз ететінін хабарлады, ол «1 м бейнелеу ажыратымдылығы бар ~ арақашықтықтағы 24 микроспутниктен тұратын шоқжұлдызын» шығаруды жоспарлаған. Бағдарлама 2015 жылдың желтоқсан айында тоқтатылды. 2013 жылдың сәуір айында Garvey Spacecraft компаниясына олардың Prospector 18 суборбитальдық ұшыру құрылғысы технологиясын орбиталық наноспутник ұшыру құрылғысына жетілдіруге келісімшарт берілді, ол жүкті орбитаға жеткізе алады. Швейцариялық Swiss Space Systems (S3) компаниясы 2013 жылы SOAR деп аталатын суборбитальды ғарыш ұшағын әзірлеу жоспарларын жариялады, ол жүкті Жердің төменгі орбитасына шығара алатын микроспутниктерді ұшыруға қабілетті. 2011 жылы құрылған испандық PLD Space компаниясы Miura 1 және Miura 5 деп аталатын төмен құнмен ұшыруға арналған құрылғыларды әзірлеуді мақсат етіп отыр, олардың қабілеті орбитаға шығаруға жетеді.
Наноспутниктер нарығы
2014 жылға дейінгі он жылда барлығы 75 наноспутниктер ғарышқа ұшырылды. Наноспутниктерді пайдаланудағы бір қиындық – осындай кішкентай спутниктерді Жердің төменгі орбитасынан тыс жерлерге экономикалық тұрғыдан тиімді жеткізу болды. 2014 жылдың соңына қарай, алыс астероидтарды зерттеу сияқты Жер орбитасынан тыс траекторияларға наноспутниктердің топтарын жеткізуге арналған, үлкен ғарыш кемелерінің жобалары жасала бастады.
Фемтоспутниктер
"Фемтоспутник" немесе "фемтосат" термині әдетте ылғалды массасы төмен жасанды спутниктерге қолданылады. Пикоспутниктер сияқты, кейбір жобалар жердегі басқару орталықтарымен байланыс үшін үлкен "аналық" спутник қажет етеді. 2011 жылдың мамыр айында ISS-ке соңғы миссиясы барысында үш прототиптік "чип спутнигі" ұшырылды. Олар сынақтар үшін Халықаралық ғарыш станциясының Материалдық Ғарыш Эксперименті (MISSE 8) сыртқы платформасына бекітілді. 2014 жылдың сәуір айында KickSat наноспутнигі Falcon 9 зымыранымен 104 фемтоспутник өлшемді чипсатты, немесе "Спрайттарды" шығару мақсатымен ұшырылды. Алайда, борттағы сағаттың бұзылуына байланысты олар уақытында шығаруды аяқтауға қол жеткізе алмады және шығару механизмі 2014 жылдың 14 мамырында атмосфераға қайта кірді, 5 граммдық фемтосаттардың ешқайсысын шығармастан. ThumbSat – 2010 жылдардың соңында фемтоспутниктерді ұшыруды жоспарлап отырған тағы бір жоба. ThumbSat 2017 жылы CubeCat компаниясымен 1000-ға дейін өте кішкентай спутниктерді ұшыру туралы келісімге келді. 2019 жылдың наурыз айында CubeSat KickSat 2 Жер орбитасына "ChipSats" деп аталған 105 фемтоспутникті шығарды. Әрбір ChipSat-тың салмағы 4 граммды құрады. Спутниктер 3 күн бойы сынақтан өтті, содан кейін атмосфераға қайта кіріп, жанып кетті.
Техникалық қиындықтар
Шағын спутниктерге әдетте инновациялық қозғалтқыш, қатынас бақылауы, байланыс және есептеу жүйелері қажет. Ірі спутниктер көбінесе қозғалтқыш пен қатынасты басқару үшін моножелтоқсанды немесе екі желтоқсанды жану жүйелерін пайдаланады; бұл жүйелер күрделі және жылуды тарату үшін көлем мен бетінің арақатынасы минималды болуын қажет етеді. Бұл жүйелер ірі шағын спутниктерде қолданылуы мүмкін, ал басқа микро/нано спутниктер электрлік қозғалтқыш, сығылған газ, бутан немесе көмірқышқыл сияқты буланатын сұйықтықтар немесе қарапайым, арзан және кеңейтілген басқа инновациялық қозғалтқыш жүйелерін пайдалануы керек. Шағын спутниктер UHF, VHF, S және X диапазондарындағы дәстүрлі радио жүйелерін пайдалана алады, бірақ көбінесе ірі спутниктерге қарағанда жаңа технологияларды қолдана отырып, кішірейтілген болады. Наноспутниктер мен кіші микроспутниктерге үлкен дәстүрлі радиотранспондерлер үшін жеткілікті қуат көзі немесе массасы болмауы мүмкін, сондықтан лазерлік қабылдағыштар, антенналар тізімі және спутниктер арасындағы байланыс желілері сияқты түрлі кішірейтілген немесе инновациялық байланыс жүйелері ұсынылған. Олардың көпшілігі әлі тәжірибеде көрсетілген жоқ. Электрониканы ғарыш ортасына (вакуум, микрогравитация, температураның шектен тыс өзгеруі және радиация) төзімді болу үшін "ғарышқа төзімді" ету үшін қатаң түрде сынап, өзгерту қажет. Кішірейтілген спутниктер жаңа құрылғыларды сынауға мүмкіндік береді, сынау шығындары да төмендеуі мүмкін. Сонымен қатар, миссияның жалпы құн тәуекелі айтарлықтай төмен болғандықтан, микро және наноспутниктерге ірі, қымбат миссиялардағыдан гөрі қазіргі заманғы, бірақ ғарышта аз сынақтан өткен технологияны енгізуге болады, себебі олар тәуекелге төзімділігі аз.
Тез соқтығысу қауіпсіздігі
Шағын спутниктерді жердегі радармен қадағалау қиын, сондықтан олардың басқа спутниктермен немесе адам бар ғарыш кемелерімен соқтығысу мүмкіндігін болжау қиын. АҚШ Федералды байланыс комиссиясы осы қауіпсіздік негіздері бойынша кем дегенде бір шағын спутниктің ұшырылуына қатысты өтінішті қабылдамады.