ChipSat (Sprite)

Tanım

Bir ChipSat, bir uydunun bütün işlevlerini (güç, algılama, hesaplama ve telsiz) tek bir küçük devre kartına sığdırır. En bilinen örnek, Cornell Üniversitesi’nde Mason Peck yönetiminde geliştirilen Sprite’tır: yaklaşık 3,5 cm’lik, 4 gram ağırlığında bir kart[1].

KickSat görevleri

Sprite’ları yörüngeye taşımak için Zachary Manchester’ın yürüttüğü KickSat projesi, kitle fonlamasıyla finanse edilen 3U’luk bir CubeSat taşıyıcı üretti[2]. İlk deneme KickSat-1, 18 Nisan 2014’te SpaceX CRS-3 ile fırlatıldı; ancak radyasyonun yol açtığı bir sıfırlama ana saatini geri attı, bırakma zamanlayıcısı ertelendi ve taşıyıcı 14 Mayıs 2014’te Sprite’larını bırakamadan atmosfere girdi[3].

KickSat-2, 17 Kasım 2018’de Cygnus NG-10 ile fırlatıldı, 13 Şubat 2019’da yaklaşık 300 km’de Cygnus’tan ayrıldı ve 18 Mart 2019’da 105 Sprite bıraktı. İlk sinyaller ertesi gece geldi; Sprite’lar da tasarlandığı gibi birkaç gün içinde atmosfere girdi[3].

Bir PocketQube üzerinde ChipSat

Ocak 2025’te Lüksemburg Üniversitesi’nin 185 g’lık PocketQube’ü POQUITO bağımsız bir ChipSat taşıdı ve bir PocketQube ile bir ChipSat arasındaki ilk görünür ışık bağlantısını gösterdi[4]. Görev en küçük iki sınıfı bir araya getirir: PocketQube güç, telsiz ve yönelimi, ChipSat ise birkaç gram ağırlığında serbest uçan bir düğümü sağlar[5].

Neden önemli?

Sprite’lar, bir uydunun parça maliyetinin yüz doların altına inebileceğini ve çok sayıda düğümün aynı anda bırakılıp tek bir kanalda dinlenebileceğini gösterdi. Bu yaklaşım, atmosfer ve uzay havası ölçümleri için çok noktalı ağlara ve gezegen keşfinde tek kullanımlık sondalara işaret eder.

Sprite

Bağlantı bütçesi

Miliwattlık bir verici, LEO’dan ancak çok düşük veri hızlarında ve yayılı spektrum işlem kazancıyla bağlantı kurabilir. Tipik bir 1P vericisinin 0,5 W’ıyla karşılaştırıldığında fark 20 dB’i aşar; bu da aynı pay için yüz kattan daha düşük bir veri hızı demektir. Bağlantı bütçesi makalesi her terimin nasıl ölçeklendiğini gösterir.

İzleme

Birkaç santimetrelik bir kart, LEO radarlarının düzenli olarak izlediği boyutun çok altındadır. KickSat-2 Sprite’ları bu yüzden çok alçakta bırakıldı ve birkaç gün içinde atmosfere girdi; uzun ömürlü ChipSat görevleri izleme ve çarpışma riski konusunda düzenleyici kaygılar doğurur.

Form faktörü	Kütle (kg)	Balistik parametre (m²/kg)	250 km’den	300 km’den	350 km’den	400 km’den
Sprite	0,00	0,3946	< 1 gün	< 1 gün	2 gün	7 gün
1P	0,25	0,0330	2 gün	9 gün	28 gün	3 ay

Kennewell yoğunluk modeli, sürüklenme katsayısı 2,2, ortalama serbest dönme alanı A_tot/4, 180 km’de yeniden giriş, uydu standardının kütle sınırında. Güneş etkinliği: düşük F10.7 = 70 sfu, Ap = 6; orta 140 sfu, Ap = 12; yüksek 210 sfu, Ap = 18.

Yönelim ve güç

Sprite’ların yönelim kontrolü yoktur. Kart döndükçe hem güneş girdisi hem anten kazancı sürekli değişir; bu yüzden görev kesintili güç ve kesintili bir bağlantıyla çalışmak zorundadır.

Radyasyon

KickSat-1, yedeksiz tek bir denetleyicinin radyasyonun yol açtığı tek bir sıfırlamayla bütün görevi kaybedebileceğini gösterdi. Gram ölçeğinde bile kritik zamanlayıcılar bağımsız bir donanım yolunu hak eder.