Eesti esimene kosmosesatelliit võtab kuju

Estcube-1. Foto: TPM

Pisut enam kui aasta pärast peaks Indias Satish Dhawani kosmosekeskuses hakkama mürisema ja tuld sülgama kanderakett, mis viib Maa orbiidile Eesti tudengite minisatelliidi katsetama Soomes leiutatud päikesepurje.

Maailma esimene tehiskaaslane, 1957. aasta 4. oktoobril kolmeks kuuks Maa ümber tiirlema lastud Sputnik-1 polnud mingi hiiglane. 58-sentimeetrise läbimõõduga kerajas korpus koos nelja antenniga kaalus 83,6 kilo.

Tartus sadade üliõpilaste osavõtul kokkupandav, praegu prototüübina mitmesuguseid katseid läbiv Estcube-1 on aga lausa kääbus, mida võiks võrrelda veidi välja venitatud Rubicu kuubikuga või väravpalliga, millel kumerused maha lõigatud.

Väiksusest ja kõigest kilosest massist hoolimata tuleb satelliidi üleslaskjale maksta 60 000 eurot. Missioon loetakse õnnestunuks, kui kuupsatelliidist õnnestub avakosmoses välja kerida 10-meetrine alumiiniumist nanojuhe – elektriline päikesepuri – ning tõestada, et laetud osakeste ja purje vastasmõju tulemusel tõukab puri satelliiti.

Suure asja algus

Soome meteoroloogiainstituudi teadlase Pekka Janhuneni 2004. aastal avaldatud idee järgi saab juuksekarvast kaks-kolm korda peenemate nanojuhtmetega panna kosmoseaparaadid liikuma, kasutades Päikesest lähtuvat laetud osakeste voogu.

Estcube’i programmi juhi füüsikadoktorant Silver Läti sõnul on kaugem eesmärk selgitada, kas analoogselt, kuigi kümneid kordi pikemate juhtmetega võiks liigutada ka suuri tehiskaaslasi.

«Praegu venitavad satelliidid kosmoses välja kümmekond aastat, kuni nad alla kukuvad ja atmosfääris ära põlevad,» selgitab Lätt. «Päikesepurje laadne uuendus võiks pikendada nende eluiga mitu korda.»

Lätt lisab, et teoorias saaks saata Estcube’i-suguse satelliidi missioonile Jupiterile, kui tema küljes tolkneks üle saja sellise traadi, igaüks 20 kilomeetrit pikk.

Täisringi ümber Maa teeb Estcube-1 pooleteise tunniga, olles Eestis antennidele järjest püütav kümmekond minutit.

Peaaegu valmis kujul on Estcube’i rühmal praegu ette näidata tulevase satelliidi prototüüp. Peaaegu tähendab, et tööle on pandud ja osa katseid läbinud detailid – pardaarvuti, kaamera jne –, kuid omavahel neid ühendatud pole.

Näiteks peab pardaarvuti jääma kosmoses kindla peale tööle ka mõne miinuskraadi juures ja 60-kraadises soojuses. Kliimakambri katsed on varuga, ekstreemsemad. Arvuti peab elama üle nii 40 kraadi külma kui 80 kraadi sooja.

«Üht-teist, mida tuleb parandada, oleme ka juba leidnud,» räägib pardaarvuti spetsialist Indrek Sünter. «Kahtlustan, et olen jootnud protsessorit liiga kõrgel temperatuuril.»

Väga tähtsad on ka vibrostendikatsed, mis matkivad kanderaketi stardiga kaasnevat mehaanilist ja akustilist värinat. Lisaks kontrollitakse prototüübi, hiljem loomulikult ka valmis satelliidi käitumist vaakumis ning magnetväljas.

«Vaakumiga arvestamine on ülioluline, sest kui näiteks kasutada detailide ühendamisel liimi, milles on õhumulle, võivad need satelliidi jõudmisel kosmosesse tehiskaaslase ühenduskohtadest lahti pressida,» toob näite Silver Lätt.

Antenniks mõõdulint

Prototüüp on viis korda suurem kui kosmosesse lennutatav satelliit, mille korpuse mõõtmed on 10 x 10 x 10 sentimeetrit. Kohe väikest satelliiti teha pole arukas, sest seal on palju imepeent näputööd, kuid katsete tulemusel võib see kõik osutuda kasutuskõlbmatuks.

Väiksus on mingil määral seotud küll satelliidi kaaluga ja sellest johtuvalt ka üleslaskjale makstava summaga, kuid esmatähtis on tudengisatelliidi vastavus Cube-SAT standardile, mille kasutamisega on kogemused. Nimelt paigutub Estcube-1 spetsiaalsesse salve, kust paisatakse paariminutiliste vahedega kosmosesse veel kümmekond kuupi nagu herneid hernepüssist.

Alumiiniumraamiga satelliidi iga tahku katavad 0,1 millimeetri paksusest ränikihist päikesepaneelid. Silver Lätt tõdeb, et titaanist karkass oleks tugevam ja kergem, aga kättesaamatult kallis. Alumiinium ajab asja ära.
Kosmoses mõõdulindina lahti rulluvaks antenniks passitataksegi ilmselt mõõdulint. Just selline, nagu me igaüks võime osta ehituspoest: berülliumi ja vase sulam.

Katse päädib hävitusega

Estcube’i satelliit asub kava kohaselt orbiidile Maast 600–800 kilomeetri kaugusel ning hakkab seal kihutama 7,8 kilomeetrit sekundis ehk 28 000 kilomeetrit tunnis. Täisringi ümber Maa teeb tehiskaaslane 90 minutiga, olles Eestis raadioantennidele püütav kõige rohkem kümme minutit korraga.

Teadlaste rehkendused ütlevad, et õhutakistuse tõttu, kuigi see on üliväike, peaks tudengisatelliidi orbiit vähenema 25 aastaga sedavõrd, et satelliit kukub ise alla. Oma väiksuse juures peaks ta atmosfääri sisenemisel täielikult ära põlema.

Kui aga side satelliidiga osutub kvaliteetseks, ei kavatse tudengite kosmosemeeskond veerandsada aastat oodata. Missiooni plaanitav kestus on aasta. Niipea, kui päikesepurje on küllalt katsetatud, püütakse satelliiti purje enda abil aeglustada, et see kiiremini häviks ega jääks kosmosesse prügiks.

Eesti kaasatus Euroopa Kosmoseagentuuri paneb küllap nii mõnegi küsima, miks aetakse asju Indiaga. Silver Läti sõnul on põhiküsimus just suhteline osavus, kuid ka teiste võimaluste piiratus. Nimelt on kuupsatelliitide üleslaskmiseks paslik kanderakett Euroopa Kosmoseagentuuris alles loomisel.

Estcube’i tegijad
•    Tartu Ülikooli füüsika-, IT- ning geenitehnoloogia tudengid.
•    Tallinna Tehnikaülikooli tootearenduse ja telekommunikatsiooni eriala tudengid.
•    Lennuakadeemia side ja navigatsiooni eriala tudengid.
•    Logica Eesti aitab kirjutada tarkvara, mis hakkab haldama satelliidiga peetavaid sideseansse.
•    Protolab paneb kokku raami, mis peab satelliiti koos hoidma.
•    Estcube’i projektist käib läbi ligi 200 üliõpilast. Korraga on tegevad 20–25 tudengit ning kuni kümme eksperti, kes tudengeid nõustavad.
•    Estcube’i suuremad toetajad on EAS, Tartu Observatoorium, Farnell Eesti, Logica Eesti ja Atlassian.