Q-PACE

El experimento de agregación y colisión de partículas CubeSat ( Q-PACE ) o Cu-PACE , ^{[ 4 ]} fue una misión de nave espacial orbital que habría estudiado las primeras etapas de la acreción protoplanetaria mediante la observación de la agregación dinámica de partículas durante varios años. ^{[ 5 ]}

Las hipótesis actuales tienen dificultades para explicar cómo las partículas pueden crecer más allá de unos pocos centímetros. Esto se conoce como la barrera del metro de tamaño . Esta misión fue seleccionada en 2015 como parte del programa ELaNa de la NASA y se lanzó el 17 de enero de 2021. ^{[ 6 ]} Sin embargo, en marzo de 2021, aún no se había establecido contacto con el satélite y se temía que la misión se hubiera perdido. Finalmente, la misión fue cancelada.

Q-PACE fue liderado por Joshua Colwell en la Universidad de Florida Central y fue seleccionado por la Iniciativa de Lanzamiento de CubeSats (CSLI) de la NASA, que lo colocó en el Lanzamiento Educativo de Nanosatélites ELaNa XX. ^{[ 7 ]} El desarrollo de la misión fue financiado a través del programa de Misiones Innovadoras Pequeñas para la Exploración Planetaria (SIMPLEx) de la NASA. ^{[ 5 ] [ 8 ]}

Las observaciones de la evolución colisional y la acreción de partículas en un entorno de microgravedad son necesarias para dilucidar los procesos que conducen a la formación de planetesimales (los componentes básicos de los planetas), cuerpos de tamaño kilométrico y mayores, dentro del disco protoplanetario . Las hipótesis actuales sobre la formación de planetesimales tienen dificultades para explicar cómo las partículas crecen más allá de un centímetro de tamaño, por lo que es necesario realizar experimentos repetidos en condiciones relevantes. ^{[ 9 ]}

Q-PACE tenía como objetivo explorar las propiedades fundamentales de las colisiones de partículas de baja velocidad (< 10 cm/s (3,9 in/s) ) en un entorno de microgravedad con el fin de comprender mejor la acreción en el disco protoplanetario . ^{[ 10 ]} Se realizaron varias pruebas precursoras y misiones de vuelo en vuelos suborbitales, así como en la Estación Espacial Internacional . ^{[ 1 ] [ 11 ]} La pequeña nave espacial no necesita apuntamiento ni propulsión precisos, lo que simplificó el diseño.  

El 17 de enero de 2021, Q-PACE fue lanzado en un Virgin Orbit Launcher One , un cohete de lanzamiento aéreo a órbita que fue soltado desde el avión Cosmic Girl sobre el Océano Pacífico . ^{[ 12 ]} Sin embargo, en marzo de 2021, no se estableció contacto con el satélite después de que alcanzó la órbita, ^{[ 13 ]} y la nave espacial fue declarada perdida y la misión terminó.

El objetivo principal de Q-PACE era comprender el crecimiento protoplanetario desde guijarros hasta rocas mediante la realización de experimentos de colisión en microgravedad de larga duración. Los objetivos específicos son: ^{[ 1 ]}

• Cuantificar la amortiguación de energía en sistemas de múltiples partículas a bajas velocidades de colisión (< 1 mm/s (0,039 pulg/s) a 10 cm/s (3,9 pulg/s) ).    
• Identificar la influencia de la distribución del tamaño en el resultado de una colisión.
• Observe la influencia del polvo en un sistema de múltiples partículas.
• Cuantificar eventos estadísticamente raros: observar un gran número de colisiones similares para llegar a una descripción probabilística de los resultados de las colisiones.

Q-PACE era un CubeSat 3U con una cámara de pruebas de colisión y varios depósitos de partículas que contenían cóndrulos meteoríticos , partículas de polvo, agregados de polvo y partículas esféricas de mayor tamaño. Se introducirán partículas en la cámara de pruebas para una serie de ensayos experimentales independientes.

Los científicos diseñaron una serie de experimentos que involucran una amplia gama de tamaños de partículas, densidades, propiedades de superficie y velocidades de colisión para observar los resultados de las colisiones, desde rebotes hasta adherencias, así como la disrupción de agregados en decenas de miles de colisiones. ^{[ 9 ] [ 14 ]} La cámara de prueba se agitará mecánicamente para inducir colisiones que serán registradas por video a bordo para su transmisión y análisis. ^{[ 10 ]} La microgravedad de larga duración permite estudiar una gran cantidad de colisiones y producir datos estadísticamente significativos. ^{[ 1 ]}