علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

بررسی وضعیت علمی و مروری بر آخرین دستاوردهای علمی در حوزه کیوب‌ست

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسنده
دانشگاه صنعتی مالک اشتر مجتمع دانشگاهی مکانیک شاهین شهر ایران
10.22034/jssta.2026.500931.1224
چکیده
کیوب‌ست‌ها ماهواره‌های کوچک با هزینه کم و مقیاس‌پذیری بالا هستند که در سال‌های اخیر به ابزاری حیاتی در تحقیقات فضایی، آموزشی و تجاری تبدیل شده‌اند. این ماهواره‌ها به دلیل اندازه کوچک و استفاده از فناوری‌های کوچک‌شده ، هزینه‌های پایین‌تری دارند و امکان اجرای پروژه‌های فضایی را با منابع محدود فراهم می‌کنند. با وجود مزایای فراوان، چالش‌هایی نظیر محدودیت توان، مدیریت حرارتی، و زباله‌های فضایی همچنان پابرجا هستند. پژوهش حاضر از نوع کاربردی، داده‌کاوی و علم‌سنجی است و در انجام آن از تکنیک‌های تحلیل پایگاه‌های داده علمی و تحلیل هم واژگانی استفاده شده است. داده‌ها و کلیدواژه‌های مرتبط با پژوهش در فاصله بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۴ با استفاده از پایگاه اطلاعاتی وب آف‌ساینس جستجو و ارزیابی شدند. برای تحلیل داده‌ها و مصورسازی اطلاعات به دست آمده، از نرم‌افزار Vosviewer استفاده شده است. جامعه آماری پژوهش ۱۴۹۹ مقاله در زمینه فناوری مرتبط و درگیر با کیوب‌ست بوده است. نتایج بررسی نشان می‌دهد، روند توسعه فناوری‌های مرتبط شامل کوچک‌سازی و بهینه‌سازی تجهیزات، پیشرفت در منابع انرژی، توسعه سامانه‌های پیشرانه میکروالکتریکی، و استفاده از فناوری‌های پیشرفته مخابراتی مانند ارتباطات لیزری است. مطالعات نشان می‌دهد که حوزه کیوب‌ست‌ها از تحقیقات پایه به سمت فناوری‌های نوین و کاربردی‌تر پیش رفته و اخیراً توجه بیشتری به آموزش و ظرفیت‌سازی جهانی شده است. همچنین، فناوری‌های پیشرفته مانند پالس پلاسما به‌عنوان روند آینده این حوزه مطرح شده‌اند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] R. P. Welle, “Overview of CubeSat technology,” in Handbook of Small Satellites, Cham, Switzerland: Springer, 2020, pp. 1–17.
[2] A. Johnstone, CubeSat Design Specification REV 14.1. San Luis Obispo, CA, USA: California Polytechnic State University, 2022.
[3] D.-H. Cho, W.-S. Choi, M.-K. Kim, J.-H. Kim, and E. Sim, “High-resolution image and video CubeSat (HiREV): Development of space technology test platform using a low-cost CubeSat platform,” Int. J. Aerosp. Eng., pp. 1–17, 2019.
[4] C. Francisco, R. Henriques, and S. Barbosa, “A review on CubeSat missions for ionospheric science,” Aerospace, vol. 10, no. 7, pp. 1–23, 2023.
[5] J. Lukkari, “Automated functional system integration testing of Suomi 100 satellite,” M.S. thesis, Aalto Univ., Espoo, Finland, 2023.
[6] Nanosats Database, “Nanosats.eu.” Accessed: 2024. [Online]. Available: https://www.nanosats.eu/
[7] M. Swartwout, “CubeSats and mission success: 2017 update,” in Proc. Electron. Technol. Workshop, NASA Electron. Parts Packag. Program (NEPP), Greenbelt, MD, USA, 2017.
[8] G. Morettini, G. Zucca, C. Braccesi, F. Cianetti, and M. Dionigi, “CubeSat spatial expedition: An overview from design to experimental verification,” in IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 1038, Genova, Italy, 2021.
[9] B. M. M. Bomani, CubeSat Technology Past and Present: Current State-of-the-Art Survey. Cleveland, OH, USA: NASA Glenn Research Center, NASA/TP-20210000201, 2021.
[10] C. Nieto-Peroy and M. R. Emami, “CubeSat mission: From design to operation,” Appl. Sci., vol. 9, no. 15, Art. no. 3110, 2019.
[11] N. M. Suhadis, “Statistical overview of CubeSat mission,” in Proc. Int. Conf. Aerosp. Mech. Eng. (ICAME 2019), Singapore, 2020.
[12] C. Girardello, M. Tajmar, and C. Scharlemann, “GREATCUBE+: Conceptual design tool for CubeSat design,” CEAS Space J., vol. 16, pp. 375–392, 2024.
[13] L. Alkalai, C. Norton, and A. Freeman, “CubeSats and small satellites as a vehicle for space innovation and exploration of space beyond Earth orbit,” in Proc. 4th IAA Conf. Univ. Satellite Missions CubeSat Workshop, Rome, Italy, 2023.
[14] A. Poghosyan and A. Golkar, “CubeSat evolution: Analyzing CubeSat capabilities for conducting science missions,” Acta Astronaut., vol. 88, pp. 59–83, 2017.
[15] A. Kanapskyte, E. M. Hawkins, L. C. Liddell, S. R. Bhardwaj, and D. Gentry, “Space biology research and biosensor technologies: Past, present, and future,” Biosensors, vol. 11, no. 31, pp. 23–45, 2021.
[16] M. R. Padgen, L. C. Liddell, S. R. Bhardwaj, D. Gentry, D. Marina, M. Parra, et al., “BioSentinel: A biofluidic nanosatellite monitoring microbial growth and activity in deep space,” Astrobiology, vol. 21, pp. 23–52, 2021.
[17] F. Arneodo and A. Di Giovanni, “A review of requirements for gamma radiation detection in space using CubeSats,” Appl. Sci., vol. 11, no. 2659, pp. 34–59, 2021.
[18] A. A. Chernyshov, D. V. Chugunin, M. Mogilevsky, and A. Petrukovich, “Studies of the ionosphere using radiophysical methods on ultra-small spacecraft,” Acta Astronaut., vol. 167, pp. 455–459, 2020.
[19] S. Alnaqbi, D. Darfilal, and S. S. M. Swei, “Propulsion technologies for CubeSats: Review,” Aerospace, vol. 11, no. 7, pp. 52–64, 2024.
[20] T.-C. Lin and Y.-H. Lee, “Review of electric propulsion in CubeSat,” in Proc. Int. Conf. Astronautics Space Explor. (iCASE), Hsinchu, Taiwan, 2022.
[21] R. Rüddenklau and G. Schitter, “Optimization of acquisition patterns for establishing inter-CubeSat optical communications,” J. Opt. Commun. Netw., vol. 16, pp. 814–821, 2024.
[22] S. Abulgasem, F. E. M. M. Tubbal, R. Raad, and P. I. Theoharis, “Antenna designs for CubeSats: A review,” IEEE Access, vol. 9, pp. 1–25, 2021.
[23] Y. Wong, O. Kegege, S. Schaire, G. Bussey, S. Altunc, Y. Zhang, C. Patel, “An Optimum Space-to-Ground Communication Concept for CubeSat Platform Utilizing NASA Space Network and Near Earth Network,” 30th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, UT, August 2016.
[24] N. Chahat, CubeSat Antenna Design. Hoboken, NJ, USA: Wiley-IEEE Press, 2020.
[25] I. F. Akyildiz, J. M. Jornet, and S. Nie, “A new CubeSat design with reconfigurable multi-band radios for dynamic spectrum satellite communication networks,” Ad Hoc Netw., vol. 86, pp. 166–178, 2019.
[26] I. Levchenko, O. Baranov, M. Keidar, C. Riccardi, H. E. Roman, S. Xu, et al., “Additive technologies and materials for the next-generation CubeSats and small satellites,” Adv. Funct. Mater., vol. 34, no. 45, 2024.
[27] L. Xiao, W. Shi, X. Li, C. Shen, and Y. Wang, “A novel design of a deployable CubeSat for material exposure missions in low Earth orbit,” CEAS Space J., vol. 15, pp. 641–653, 2023.
[28] F. J. T. Coaquira, X. Wang, and K. W. V. Torrez, “Model-based design and testbed for CubeSat attitude determination and control system with magnetic actuation,” Appl. Sci., vol. 14, no. 14, pp. 12–34, 2024.
[29 Fuschino, F.; Campana, R.; Labanti, C. HERMES: An ultra-wide band X and gamma-ray transient monitor on board a nano-satellite constellation. Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. Accel. Spectrometers Detect. Assoc. Equip. 2019, 936, 199–203
[30] J. Gieseler and P. Oleynik, “Radiation monitor RADMON aboard Aalto-1 CubeSat: First results,” Adv. Space Res., vol. 66, pp. 52–65, 2020.
[31] A. J. Jara Cespedes, B. H. B. Pangestu, and A. Hanazawa, “Performance evaluation of machine learning methods for anomaly detection in CubeSat solar panels,” Appl. Sci., vol. 12, no. 7, 2022.
[32] D. A. Zeleke and H.-D. Kim, “A new strategy of satellite autonomy with machine learning for efficient resource utilization of a standard-performance CubeSat,” Aerospace, vol. 10, no. 1, 2023.
[33] O. Liubimov, I. Turkin, V. Pavlikov, and L. Volobuyeva, “Agile software development lifecycle and containerization technology for CubeSat command and data handling module implementation,” Computation, vol. 11, no. 9, 2023.
[34] Nieto-Peroy, C.; Emami, M.R. CubeSat Mission: From Design to Operation. Appl. Sci. 2019, ۹, 3110.
[35] A. Cratere, L. Gagliardi, G. A. Sanca, F. Golmar, and F. Dell'Olio, “On-board computer for CubeSats: State-of-the-art and future trends,” IEEE Access, vol. 12, pp. 99537–99569, 2024.
[36] G. Luccisano, S. Salas Cordero, and T. Gateau, “Open-source data formalization through model-based systems engineering for concurrent preliminary design of CubeSats,” Aerospace, vol. 11, no. 9, 2024.
[37] M. Mozzato, G. Bemporad, S. Enzo, F. Filippini, R. Lazzaro, M. Minato, et al., “Concept and feasibility analysis of the Alba CubeSat mission,” Aerotecnica Missili Spazio, vol. 103, pp. 377–389, 2024.
[38] S. M. Tieze, L. C. Liddell, S. R. Santa Maria, and S. Bhattacharya, “BioSentinel: A biological CubeSat for deep space exploration,” Astrobiology, vol. 23, no. 6, pp. 18–34, 2023.
[39] E. Koksalmis and G. H. Koksalmis, “Artificial intelligence in air and space technologies: A scientometric analysis,” in Proc. Int. Conf. Recent Adv. Space Technol. (RAST), 2023.
 
 
دوره 5، شماره 2
شماره دهم - اسفند 1404
اسفند 1404
صفحه 103-122

  • تاریخ دریافت 30 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 21 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 06 تیر 1405