谈谈航天器的有效载荷

航天器的有效载荷为乘载于航天器平台上的直接执行特定航天任务的人和物。本文讨论航天器有效载荷的种类和组成、有效载荷在航天器系统内的层次和地位以及有效裁荷在航天器设计中的角色和作用。种类和组成航天是直接探测研究太空环境和利用开发太空资源的唯一手段,航天器则是直接探测研究太空环境和利用开发太空资源的主要工具。发展航天技术、研制和发射航天器的任务和目的,就在于开发信息、物质和能量类产品,以满足人类文明进步和社会日渐繁荣的需求。利用航天器开发信息类产品,     

美国自主交会技术验证卫星

自主交会技术验证(DART)卫星是美国航宇局(NASA)研制的一种自主交会试验卫星,其研制目的是试验未来美国航天器接近其它航天器时执行复杂机动操作所需的传感器、推进系统及制导软件。DART卫星是一个长约1.8米、直径为1米的圆柱形卫星(如图1所示),其重量为360千克(包括肼和氮燃料)。DART任务的试验是在没有人干涉的情况下,自主发现和捕获目标,并通过自主引导,接近美国的“多路径超视距通信”(MUBLCOM)卫星,接近距离达几米。DART的试验结果对于未来美国深空探测任务和太空军事活动具有极其重要的意义。     

小卫星模块化设计技术分析

小卫星具有功能密度高、研制成本低、有效载荷种类多等特点,而传统的卫星设计方法都是根据具体任务对分系统进行定制化设计,导致设计出的卫星系统各异、接口形式多样、质量大、成本高,难以实现小卫星高性能、短周期和低成本的研制目标。文章针对小卫星的发展特点,结合应用实例,对美国、德国等研发的模块化小卫星的设计方法及关键技术,包括线性堆栈式分层模块化结构设计、即插即感知软件技术、标准化飞行器总线技术等进行分析和总结,并提出了我国模块化小卫星的设计建议,其中融入了通用化接口、标准化平台与部件等设计理念。     

美国空间快响小卫星载荷技术现状与分析

为保障未来战争中能及时补充和维护失效军用卫星,美国正在全面推进空间快速响应(ORS)小卫星计划。该计划主要围绕低成本、灵活性、快速响应能力发展。简述美军的ORS计划发展现状,指出其在2025年前的ORS技术预测,分析ORS侦察小卫星有效载荷技术。     

基于成熟度评价的航天器跨领域成熟产品集成管理模式

针对低成本卫星市场的需求,综合考虑功能、性能、价格和进度等约束条件,提出了基于成熟度评价的"低成本、短周期、全可靠"航天器集成研制管理模式。该管理模式应用成熟度评价方法指导航天器产品的跨领域、跨平台、跨等级选用,以较低投入、较快进度、全系统可靠为目标实现航天器系统的集成与运行。管理模式已成功应用于实践十号卫星的研制管理过程,有效降低了研制经费,缩短了研制周期,且卫星任务获得了圆满成功,可为低成本航天器的研制提供参考。     

2009年各国航天发射活动回顾(下)

<正>欧洲欧洲成功发射了2台太空望远镜、10颗通信卫星(7颗商业通信卫星,2颗军事通信卫星)、2颗遥感卫星、1颗光学侦察卫星和11颗科学技术卫星。2月12日,阿里安5ECA火箭在库鲁发射了"新天空卫星"(NSS)9和"热鸟"10商业通信卫星以及法国军方的"红外预警准备系统"(SPIRALE)A和B小型导弹预警试验卫星。     

中国数据中继卫星系统及其应用拓展

论述了中国天链一号数据中继卫星系统的建设历程和特点、应用实践和对中国航天事业发展的贡献。对中国未来数据中继卫星系统在大系统层面(包括优化顶层设计、提高工作效率和扩大覆盖区等)和卫星层面(包括相关的先进有效载荷和平台技术)的技术发展提出了建议,对今后应用领域的拓展(如地球同步转移轨道(GTO)/地球静止轨道(GEO)用户航天器、再入通信、深空通信和特殊卫星星座管理等)进行了讨论。     

2014年全球航天活动简要回顾(下)

<正>7月美国政府问责局一篇报告警告说,NASA的"航天发射系统"(SLS)计划存在成本和进度风险。美国空军向14家航天公司签发合同,以为在商业卫星上搭载军事有效载荷提供便利。太空探索公司的"猎鹰"9火箭成功发射首批6颗第二代"轨道通信"机器间信息传送卫星。美国空军发射两颗GSSAP卫星,使其现有的地基和在轨空间物体跟踪传感器网络得到加强。美国空军正式就国家侦察办公室的一项发射任务进行招标。这是其"渐进一次性运载器"(EELV)计划2006年以来首次进行竞标。NASA就拟议中的一项木卫二探测任务的仪     

波音“鬼怪快车”方案中标美军航天飞机项目

<正>美国国防高级研究项目局(DARPA)5月24日宣布选定由波音公司来承担"实验性航天飞机"(XS)1项目第二和第三阶段研制工作,以研制一种有望降低中型有效载荷发射成本的实验性可重复使用第一级。XS-1项目的目标是要能在10天内飞行10次,验证快速反应和低成本航天发射能力。第二阶段包括飞行器研制和地面试验,时间到2019年。将在2020年开展     

NASA首个激光通信系统与月球探测器集成

据美国NASA网站报道,NASA开发了一个新型激光太空通信系统,能将卫星通信的速率提高到类似于地球上高速光纤网络的水平。"月球激光通信演示验证"(LLCD)的太空终端是NASA首个高数据速率激光通信系统,近期NASA艾姆氏研究中心将其集成到了"月球大气与尘埃环境探测器"(LADEE)航天器上。     

“凤凰”计划关键技术及其启示

为了充分利用地球静止轨道(GEO)的轨道资源,美国于2012年启动了针对GEO卫星的重复利用验证计划——"凤凰"计划。文章介绍了"凤凰"计划的概况,重点对其系统组成、任务等方面进行了介绍,归纳了其中的关键技术,如模块卫星总体设计技术、无线能源传输技术和新型在轨捕获技术等。最后,给出了美国发展在轨服务的若干启示:卫星重用将带来航天器发展的重大变革,注重创新技术开发等。     

Mature systems for small satellite missions

Over the past several years Satellites International has developed an integrated suite of satellite sub-systems and small satellite buses. The sub-systems include S-band communications, attitude sensing and control, power conversion and distribution, and on-board data handling. They are inherently modular and readily adaptable to different satellite configurations, a concept known as semi-standardisation. This concept has been adopted by two generic low-cost buses: MicroSIL for satellites in the mass range 40–80kg; and MiniSIL for satellites in the range 100–500kg. Their architecture is based on the semi-standard sub-systems, but easily modified to utilise sub-systems from other manufacturers. They can support all stabilisation methods including spinning, 3-axis control and gravity gradient and are adaptable to a wide variety of missions including Earth resources, scientific, communications and technology demonstration. The Company also manufactures a range of low cost ground support equipment and complete ground stations to complement the space-borne systems.     

Economics of telecommunications space segments

This paper proposes a complete model for assessing the economics of telecommunications satellite systems, accounting for spacecraft development and manufacturing, launch and operations in orbit. This allows to account for such parameters as the mass and lifetime of the satellites, the number and type of payloads, the number of satellites procured and launched, the spare policy, the launch vehicle, the insurances, the satellite average MTTF and the management of the space segment efforts.

The model is divided into four parts: the spacecraft mass model, the spacecraft procurement cost model, the MTTF model and the space segment cost-effectiveness model. It provides for the rapid solution of a number of problems within a wide range of parameters such as assessing the influence on space segment economics of —certain satellite technologies, —satellite and payload mass, —number of payloads per spacecraft, —satellite lifetime, or —spare policy.     

A low-cost femtosatellite to enable distributed space missions

A new class of distributed space missions is emerging which requires hundreds to thousands of satellites for real-time, distributed, multi-point sensing to accomplish long-awaited remote sensing and science objectives. These missions, stymied by the lack of a low-cost mass-producible solution, can become reality by merging the concepts of distributed satellite systems and terrestrial wireless sensor networks. However, unlike terrestrial sensor nodes, space-based nodes must survive unique environmental hazards while undergoing complex orbital dynamics. A novel sub-kilogram very small satellite design is needed to meet these requirements. Sub-kilogram satellite concepts are developing elsewhere, such as traditional picosatellites and microengineered aerospace systems. Although viable technical solutions, these technologies currently come at a high cost due to their reliance on high-density technology or custom manufacturing processes. While evaluating these technologies, two untapped technology areas became evident that uniquely encompass low cost and mass producibility by leveraging existing commercial production techniques: satellite-on-a-chip (SpaceChip) and satellite-on-a-printed circuit board (PCBSat). This paper focuses on the design, build, and test results of a prototype PCBSat with a prototype unit cost less than $300. The paper concludes with mission applications and future direction.     

卫星编队多Agent软件结构仿真研究

随着小卫星技术的发展,今后由多颗微小卫星近距离编队飞行将成为在轨航天器部署的主要形式。本文把多Agent思想引入卫星编队,提出了基于多Agent卫星编队软件结构,根据编队中不同卫星Agent的智能水平和相互关系给出了4种分布形式,在把智能水平最高的主星Agent模块化结构做重点介绍的同时,以避免两星碰撞为例阐述了模糊控制逻辑在主星决策Agent中的应用。     

现代小卫星的发展及轨道垃圾问题

文章首先综述半个多世纪以来传统和现代小卫星的技术发展,特别是现代小卫星在对地观测、通信导航、空间技术实验与演示、深空探测、军事等方面的应用取得很多成就,尤其是对地观测高分辨率成像系统取得了突破性技术成就;其次讨论小卫星所产生的轨道垃圾及其影响和处理;最后提出未来小卫星技术发展十个原则,对未来小卫星的应用作了展望。     

Cost reduction trends in space communications by larger satellites/platforms

The paper analyses first the satellite growth trend in the past and the specific characteristics of communication satellites, as there are specific mass per channel and payload share vs. spacecraft mass.

With assistance of a cost model (derived from actual spacecraft cost) it is shown that larger satellites are more cost effective. The same applies to the launch cost, also showing a reduction in specific cost (per kg or per channel-year) for larger payloads.

Finally different types of communication satellites/platforms are compared (two smaller satellites, one large satellite, modular docked assemblies) for the same total communication capacity of 72 000 dual telephone channels. It is shown that for each orbital communication capacity a certain optimum spacecraft size exists which leads to minimum space segment cost.     

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国＂跟踪与数据中继卫星系统＂（TDRSS）和欧洲＂阿特米斯＂（ARTEMIS）中继卫星对＂自动转移飞行器＂（ATV）与＂国际空间站＂（ISS）交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接...     

大型低轨航天器与星座卫星的碰撞风险研究

针对商业小卫星星座迅猛发展对航天器飞行安全造成潜在威胁的问题,以600 km高度星座和大型低轨航天器为研究对象,通过区域方法(BOX)和碰撞概率风险评估方法,分析了星座与大型低轨航天器的碰撞风险。根据星座轨道演化分析表明,整个星座卫星与大型低轨航天器可能发生碰撞的时间相对集中,持续时间约 1~ 2年。BOX方法计算结果表明,每颗卫星与大型低轨航天器交会,并进入红色预警门限的交会次数约10次左右。碰撞概率计算结果表明,约有5%的卫星进入红色预警门限,星座如果在寿命末期采取无控再入将对大型低轨航天器在1~2年内产生较大的威胁。