[CubeSat] #2 "P-POD Launcher"

กระทู้ข่าว

กระทู้ก่อนหน้านี้ [CubeSat] #1 "เมื่ออวกาศอยู่ใกล้เรามากกว่าในอดีต" http://ppantip.com/topic/33035399

โดยปกติแล้ว จรวด 1 ลำ มักจะส่งดาวเทียมขึ้นไปเพียง 1 ดวง เนื่องจากความสามารถในการรับน้ำหนัก และขนาดที่จำกัดของจรวด
แต่สำหรับ โครงการ CubeSat ที่ดาวเทียมแต่ละดวงนั้น มีขนาดเล็กมากๆ คงจะเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากร หากจะต้องส่งมันทีละดวง
ดังนั้น ศาตราจารย์ Bob Twiggs จากมหาวิทยาลัย Stanford University จึงได้พัฒนา Launcher ต่อจากโครงการ OPAL
ให้สามารถใช้ในโครงการ CubeSat ได้

โดยโครงสร้างของ Launcher นั้น จะยังคงแนวความคิด "ซับซ้อนแบบไม่ต้องหวัง - hopelessly complicated" ใว้อยู่
นั่นคือ โครงสร้างของตัว Launcher นั้น จะต้องทำงานอย่างเรียบง่ายมาก
ไม่ต้องใช้ความหวัง หรือต้องลุ้นว่า มันจะทำงานได้ดีรึเปล่ามากนัก
และนอกจากนั้นแล้ว มันยังจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเพื่อความปลอดภัยของยานที่ขนส่งมัน
และอุปกรณ์อื่นๆที่ถูกขนส่งขึ้นไปพร้อมกันด้วย

โดย ระบบ Launcher นั้น
- จะต้องไม่ก่อความเสียหายใดๆ หรือสร้างการรบกวนใดๆ ทั้งทางกายภาพ ระบบสัญญาณไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก
ต่อระบบ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ถูกส่งขึ้นไปด้วยกัน แม้แต่ในกรณีที่ CubeSat หรือ Launcher เกิดความล้มเหลวขึ้น

- หลังจากที่ CubeSat ถูกส่งออกจาก Launcher แล้วจะต้องมีโอกาสต่ำที่จะเกิดการปะทะ หรือชนกัน
กับทั้ง CubeSat ด้วยกัน อุปกรณ์อื่นที่ถูกส่งขึ้นมาพร้อมกัน หรือตัวยานขนส่งเอง

- จะต้องสามารถใช้งานกับยานขนส่งได้หลากหลาย โดยมีการปรับเปลี่ยน ดัดแปลงน้อยที่สุด และจะไม่มีการดัดแปลงมาตราฐาน CubeSat

- Launcher จะต้องมีมวลน้อยที่สุด เท่าที่จะเป็นไปได้

- จะต้องสามารถรองรับความแตกต่างของจำนวน CubeSat ในแต่ละครั้งของการส่งได้

- และจะต้องผลิตได้ง่าย ราคาไม่แพง และไม่ใช้เทคนิก หรือวัสดุพิเศษในการผลิต

จากความต้องการข้างต้น ทำให้สุดท้ายแล้วสิ่งที่ได้คือระบบ Launcher ที่เรียกว่า P-POD (Poly Picosat Orbital Deployer)
ซึ่งในตอนออกแบบ P-POD นั้น พวกเขาอยากจะให้มันสามารถบรรจุ CubeSat ได้ 6 กล่องใน ท่อ 2 ท่อคู่กัน
และนั่นทำให้มันสามารถส่ง CubeSat ขนาด 4U และ 6U ได้ด้วย

ขั้นตอนการทำงานของ P-POD นั้น
จะเริ่มที่การเปิดฝา P-POD ออก โดยการตัดสาย Vectran ที่ออกแบบใว้ยึดปิดให้ฝากับตัวท่ออยู่ด้วยกัน
ซึ่งสาย Vectran** นี้ จะถูกตัดออกโดยใช้ความร้อนละลาย
ทั้งนี้ระบบตัดสาย Vectran นี้ พัฒนาและผลิตโดย Planetary Systems Corporation
หลังจากนั้นฝาของท่อก็จะเปิดออก โดยไม่มีโอกาสเกิดประกายไฟจากการทำงาน
ซึ่งแนวคิดนี้สามารถทำงานได้ดีในการทดลองบนสภาวะไร้น้ำหนักบนเครื่อง KC-135

โครงสร้างของ P-POD นั้น ใช้อะลูมินั่มมาตราฐาน 7075-T73 ที่มีความแข็งสูง สามารถหาได้ง่าย และราคาไม่แพง
P-POD นั้นถูกออกแบบให้มีความแข็งแรงมากพอที่รองรับชิ้นส่วนของ CubeSat ที่อาจจะหลุดออกมา ขณะถูกดีดออกจากท่อ
และยังมีการป้องกันยานขนส่ง และอุปกรณ์อื่น จากการรบกวนทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยการออกแบบท่อให้เป็น Faraday cage

ความกังวลส่วนใหญ่ในการออกแบบคือ การลดโอกาสที่จะเกิดการขัดกันของ CubeSat ในท่อ ซึ่งจะทำให้การดีดออกล้มเหลวได้
ในตอนนี้ใช้วิธีการใส่ระยะห่างระหว่างรางกับรอบๆ CubeSat ใว้ 0.6 มม แต่หากเกิดการกระแทก ความสั่นสะเทือนขึ้น
อาจจะทำให้ระยะห่างนี้ขยายตัวออกไปได้ ซึ่งจะต้องมีการทดสอบเรื่องผลกระทบจาก การกระแทก และความสั่นสะเทือน
จากโครงสร้างภายใน CubeSat ต่อตัวยานขนส่งในอนาคตอีกที

อ้างอิง
http://ww3w.cubesat.org/images/LaunchProviders/p-pod_mkiiireve_userguide_cp-ppodug-1.0-1_rev1.pdf
http://www-personal.umich.edu/~mjregan/MCubed/Pages/Documents/CubeSatDesignDocument.pdf
http://www.amsat.org.ar/cubesat/Cubesat_ppod_paper.pdf

**สาย Vectran เป็นสายสังเคราะห์ประเทภโพลีเมอร์ ที่มีความแข็งแรง ทนทานต่ออุณหภูมิและความชื้น และมีเสถียรทางเคมีที่ดี
ทำให้มันเหมาะสมที่จะใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่เลวร้าย Vectran นั้น จะเริ่มสูญเสียความแข็งแรงที่อุณหภูมิ 220 องศาเซลเซียส
และหลอมละลายที่ 330 องศาเซลเซียส