Nanojuhtme lahtikerimine maalähedasel orbiidil

Nanojuhtme väljakerimine satelliidi kontrollitud pöörlemise kaudu tekitatud tsentrifugaaljõu abil on ESTCube-1 missiooni E-faasi üheks kõige kriitilisemaks osaks. E-faasiga tähistatakse kosmoseprojektides seda osa, mis algab kosmoselaeva orbiidile toimetamisega ja lõpeb selle kasuliku eluea lõppemisega. ESTCube-1 missioon läbib peale kanderaketi starti alljärgnevad etapid:

1) Satellidi eraldumine kanderaketist. Tavaliselt on kanderakettide põhilastiks suuremad teaduslikud või kommertsiaalsed satelliidid ning neile lisatakse nö hääletajatena kaasa kolm kuni üheksa kuupsatelliiti. Kuupsatelliitide eraldumine toimub kaheminutiliste vaheaegadega vedru tõukejõu abil spetsiaalsest salvest.

2) Satelliidi stabiliseerimine. Salvest eraldunud kuupsatelliidi pöörlemise suund ja kiirus ei ole ette teada. Varasematest kogemustest on teada, et pöörlemissagedus võib olla suurusjärgus 0,01 Hz-1 Hz. Kuupsatelliidi eraldumisel kanderaketist vabastatakse katkestuslüliti, mille kaudu ühendub satelliidi elektrisüsteem. Paari minuti jooksul käivitub satelliidi juhtprotsessor, keritakse lahti kokkupakitud antennid ning päikesepatareidest saadava elektrienergiaga laetakse satelliidi akud. Seejärel asutakse satelliidi pöörlemist stabiliseerima, milleks kasutatakse satelliidi külgseintesse paigaldatud elektromagneti ja maa magnetvälja vastasmõju.

3) Satelliidi orienteerimine koordinaatsüsteemis. Stabiliseerimisele järgneb satelliidi orienteerimine maa suhtes. Eesmärgiks on keerata satelliit positsiooni, kus antennide telg on paralleelne maapinnaga ning risti orbiiditasandiga. Satelliidi positsioon määratakse päikesesensorite ja magnetsensorite abil. Satelliidi pööramiseks vastavasse suunda kasutatakse magnetilist vastasmõju. Satelliidi stabiliseerimine ja orientatsioon toimuvad autamaatrežiimil, sest antennide vale asendi korral ei ole kindel kas maapealse tugijaamaga õnnestuks ühendust saada.

4) Kontrollitud pöörlemine. Peale satelliidi stabiliseerimist peetakse esimene sideseanss maapealse juhtimiskeskusega ning edastatakse sagedusel 442 MHz satelliidi sensorite lugemid. Nende põhjal kontrollitakse, kas kõik süsteemid toimivad nagu ette nähtud. Kõigi parameetrite positiivsete lugemite alusel võetakse vastu otsus põhieksperimendi alustamise kohta. Selleks käivitatakse vastav programm magnetpoolide juhtimiseks, mille kaudu vastasmõju tõttu maa magnetväljaga saavutatakse kontrollitud pöörlemine ümber satelliidi antennide telje kiirusega üks pööre sekundis.

5) Nanojuhtme kontrollitud lahtikerimine. Stabiilse pöörlemise saavutamisel alustatakse nanojuhtme lahtikerimist satelliidi poolilt. Nanojuhtme otsas asetsev ligikaudu viiegrammine raskus tõmbab nanojuhtme satelliidist eemale; poolilt nanojuhtme väljakerimine toimub umbes 10 sentimeetriste etappidena mille lõpus edastatakse mõõtetulemused juhtimiskeskusesse. Iga etapi lõppedes võetakse vastu otsus järgmise etapi käivitamiseks. Juhtme lahtikerimise edukust mõõdetakse süsteemi pöörlemiskiiruse muutuse kaudu.

6) Mõõteprotsess. Käivitatakse elektronkahur mille abil eemaldatakse nanojuhtmelt negatiivselt laetud elektrone. Selle tagajärjel saab juhe positiivse laengu. Positiivselt laetud nanojuhtme pöörlemist mõjutab positiivselt laetud ioonide konsentratsioon atmosfääri ülakihtides. Eksperimendi käigus mõõdetakse süsteemi pöörlemiskiiruse muutust ning nanojuhtme positiivse laengu muutust. Mõõteprotsessi kestvuseks on prognoositus seitse päeva.