El lanzamiento de un pequeño satélite avanza en el experimento de comunicaciones y la colaboración internacional

En el cielo oscuro de la mañana del 21 de marzo sobre las instalaciones de vuelo de la isla Wallops de la NASA frente a la costa de Virginia, el cohete Rocket Lab Electron llevaba el manifiesto de la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO), que cubría tres misiones de investigación colaborativas en la órbita terrestre baja, incluida la más reciente. fragmento. Hardware espacial de cosecha propia de la Escuela de Postgrado Naval (NPS).

Los profesores investigadores asociados del Grupo Académico de Sistemas Espaciales (SSAG) del NPS, el Dr. Wenschel Lan, investigador principal y el Dr. Dirigida por Giovanni Minelli, coinvestigador principal, la misión Mola CubeSat lanzada al espacio en NROL-123 contiene dos cargas útiles. Experimentos construidos por NPS (cámara de imágenes de terahercios (TIC) y carga útil LED en órbita (LOOP)) y un transmisor de radio construido por la Unidad de Ciencia y Tecnología de Defensa de Nueva Zelanda.

El profesor asociado del Departamento de Física de NPS, Fabio Alves, lidera el esfuerzo para avanzar en las TIC y la tecnología detrás de ellas, junto con el profesor asociado Drago Grbovic y el profesor emérito Gamani Karunasiri. Desde 2018, una colaboración en el campus de NPS entre el Laboratorio de investigación de sensores y el Laboratorio de satélites pequeños ha permitido a profesores y estudiantes desarrollar una serie de cargas útiles de vuelo para demostrar esta tecnología de vanguardia.

Un bucle construido por un Ph.D. El candidato a Mayor del Cuerpo de Marines de los EE. UU., Dillon Pierce, es el primer paso hacia la capacidad de comunicaciones y seguimiento óptico.

El esfuerzo a largo plazo busca avanzar en la investigación de NPS en comunicaciones ópticas en espacios abiertos para cubesats y satélites pequeños, utilizando láseres ópticos altamente direccionales para aumentar la velocidad y la seguridad de las comunicaciones en órbita terrestre baja (LEO) y al mismo tiempo evitar frecuencias de radio congestionadas.

Uno de los primeros experimentos con LOOP consistió en observar visualmente los LED ultrabrillantes del satélite. Planes para eventualmente rastrear el circuito con un telescopio terminal óptico de 70 centímetros en el techo del Spannagel Hall de NPS.

«La misión del NPS es educar a nuestros eruditos guerreros, y Mola ciertamente continuará logrando esa misión», dijo Lan.

«En los últimos años, hemos integrado esta investigación en los cursos de sistemas espaciales para que los estudiantes puedan trabajar con hardware de vuelos espaciales reales como parte de su plan de estudios habitual junto con la investigación de tesis. Hemos tenido una gran experiencia trabajando con nuestros socios de Five Eyes y nos ha dado la oportunidad de colaborar con nuestros colegas en el campus».

Las cargas útiles de Mola cuentan con el respaldo directo de la red Mobile CubeSat Command and Control (MC3) de NPS, un esfuerzo patrocinado por el Departamento de Defensa lanzado en NPS en 2011.

A lo largo de los años, SSAG ha desarrollado asociaciones con otras nueve instalaciones de seguimiento, lo que dio lugar a una red de estaciones terrestres comunitarias y patrocinadas por el gobierno de EE. UU. para satélites pequeños, o SmallSats. Estos incluyen otras tres universidades de servicios del DOD, organizaciones civiles, socios industriales y agencias gubernamentales en todo el país, que operan en una red de operaciones distribuidas que comparten responsabilidades de seguimiento a través de estaciones terrestres paralelas.

El proyecto MC3 contribuye a la importante relación de colaboración de Five Eyes (FVEY), una alianza de inteligencia entre Australia, Canadá, Nueva Zelanda, Reino Unido y Estados Unidos. Estos países son partes de un acuerdo de cooperación conjunta en inteligencia de señales, y la red MC3 planea cooperar eventualmente con la Red Internacional de Comando y Control de Smallsat FVEY (ISC2N).

Casualmente, Minnelli y el asociado de investigación de la facultad de SSAG, Alex Savattone, estaban en Auckland, Nueva Zelanda, para el lanzamiento del NROL-123.

«Estábamos en Auckland para una reunión cara a cara para apoyar el programa FVEY. El lanzamiento de MOLA fue una suerte para nosotros, ya que uno de los objetivos clave de MOLA es demostrar la comunicación con las estaciones terrestres de FVEY», dijo Minelli.

Las primeras horas después del lanzamiento de Mola fueron intensas y emocionantes mientras el equipo buscaba establecer comunicación con el satélite. Y funcionó muy bien.

«Un equipo dirigido por el Dr. Wenschel Lan y el Dr. Gio Minelli adquirió datos de CubeSat en la primera pasada después del despliegue», dijo el presidente de SSAG, Dr. dijo Jim Newman.

Suena simple, pero no lo es: el cohete Electron tiene que completar múltiples pasos de procedimiento después de desplegar sus cargas útiles en la órbita terrestre baja (LEO).

«Cuando la nave espacial es expulsada, se alimenta a sí misma», explicó Minnelli antes del lanzamiento. «Enciende su receptor GPS para determinar su posición. Su rastreador de estrellas toma fotografías de las estrellas, determina la orientación del satélite basándose en un mapa estelar precargado. Si los niveles de batería son suficientes, el satélite activa sus bucles de retroalimentación. Y sus paneles solares Mire hacia el Sol para estabilizarse. Inténtelo.»

Las emociones fueron algo tensas durante el lanzamiento y despliegue de Mola, ya que años de arduo trabajo por parte de estudiantes e investigadores se habían acumulado hasta ese momento, cuando el satélite pasó sobre NPS, listo para intentar comunicarse unos 90 minutos después del lanzamiento.

«Ha sido un largo camino: originalmente escribimos un documento técnico que describía el concepto en 2019. Finalmente obtuvimos el financiamiento, superamos la pandemia y lo construimos», dijo Minelli. «Somos un equipo muy pequeño y muchos de nosotros estamos involucrados en una misión como esta. Cada miembro del equipo y cada estudiante ha contribuido significativamente; de ​​lo contrario, no funcionaría».

El aprendizaje experiencial de los estudiantes ha sido la principal prioridad de SSAG desde su fundación en 1982. Este último lanzamiento marca el primer intento de NPS de lanzar satélites al espacio. En la década de 1990, el antiguo presidente del SSAG, el Dr. Rudy Panholzer dirigió el diseño, desarrollo, construcción y lanzamiento del PANSAT, o Petit Amateur Navy Satellite. El programa apoyó más de 50 maestrías y formó a muchos más.

PANSAT fue desplegado por el transbordador espacial Discovery en la misión STS-95 en 1998, el mismo vuelo que llevó al ex astronauta del Proyecto Mercurio y senador estadounidense John Glenn, y su desempeño superó todas las expectativas. Con una duración de batería y sistemas a bordo que se estima que funcionan durante unos 36 meses, PANSAT se comunicó con las estaciones terrestres del NPS durante casi ocho años.

El equipo SSAG ha lanzado cargas útiles en la nave espacial, varios CubeSats, pequeños satélites y tecnologías innovadoras de implementación de CubeSat. Y Mola y los proyectos futuros seguirán basándose en esta importante historia de vuelo.

Según Lan, esta historia ha existido en el pasado y apoyará el aprendizaje relacionado con la marina en el futuro, no solo brindando oportunidades de aprendizaje para los estudiantes, sino también demostrando tecnologías escalables para operaciones navales y de defensa en el espacio.

«Uno de nuestros objetivos para SSAG es tener satélites operables para que los estudiantes aprendan las operaciones de las naves espaciales», dijo Lan. «Ya hemos tenido varios estudiantes contribuyendo a Mola y los próximos grupos seguirán cosechando los beneficios».

Las capacidades navales en el ámbito marítimo dependen en gran medida de conocimientos y habilidades eficaces, como los que se enseñan en el NPS, para desplegar y operar sistemas en el ámbito espacial.

«NPS brinda una experiencia de aprendizaje con aplicación directa a la misión de la que se benefició nuestro Secretario de Marina, Carlos del Toro, cuando era estudiante de NPS Space Systems, y queremos ofrecer esas oportunidades a nuestros estudiantes de futuro», dijo Newman.