小卫星真能实用吗?

一、引言十多年来,萨里大学航天器工程研究部一直在为多载荷任务设计、建造并操作高级而廉价的微型卫星(UoSAT)。微电子学的发展和新的发射机会使小卫星的潜力发生了重大变革,通过其廉价、优良性能和快速反应的特点来弥补大型卫星计划;不仅为已建立的航天工业和部门服务,也可为那些以前无力从事航天计划的机构服务。 UoSAT与该大学附属的技术转让公司——萨里卫星技术有限公司(SSTL)一起已设计、建造并操作了5颗在轨微型卫星。本文介绍一下所取得的经验,以说明小卫星的应用前景。本文还将重点说明如何通过采用与传统航天工业常规方法不同的方案使廉价小卫星计划     

新世纪技术验证计划的小卫星通信

NASA下一世纪科学探索方式将基于廉价频繁的卫星发射,这些卫星将是轻型、低成本、高度自主的小卫星。通过“新世纪计划”(NMP),NASA准备创建一种新的高度综合的方法,对实现这些卫星目标的一系列技术进行开发和空间验证。要满足这些想象的任务要求,并突出降低寿命期成本的目标,对卫星设计、制造和操作各方面将提出挑战。本文集中讨论先进通信系统的体系结构和技术,这些都是NMP已明确的关键性能需求,也是空间验证计划当前选定的内容。这些系统主要分三大类:小型深空通信,极高码速率近地通信和短程通信。其应用包括:空—地链路,行星间飞行器及其着陆器和漫游年之间数据中继的航天器间链路,以及通过星间交叉链路和数据中继卫星的近地卫星通信。本文将从用途和关键性能参数(如质量、体积、效率和成本)来讨论射频(400MHz-32GHz)和光通信技术。     

应答机缩小体积以满足小卫星需要

2001年7月,最先进的、用于未来先进小卫星的小型空-地链路系统(SGLS)应答机已完成其一年的在轨飞行。由美国海军研究实验室(NRL)开发并安装于美国空军 MightySatⅡ.1卫星的SGLS应答机是至今设计和投入使用的最小型、性能最完整且具有空间应用资格的应答机。 SGLS应答机重3.3磅,总体积为90立方英寸,比现有系统在重量和体积上减少70％。NRL小型SGLS应答机以及NRL设计的小型天线、双工器、电缆和耦合器代表下一代国防部小卫星将采用的射频技术。     

激光微推进器用于微小卫星的姿轨控仿真

为研究激光微推进器用于微小卫星在轨空间飞行任务的可行性,利用已建立的激光推进微小卫星仿真平台,对微小卫星在轨姿态调整、轨道维持和轨道转移等飞行任务进行了仿真和分析。仿真结果表明,星载激光微推进器可满足在轨微小卫星的高控制精度姿态调整、近地观测轨道维持以及较长时间要求的轨道转移等空间任务对推进系统的要求。     

“实践”八号卫星高等植物培养箱

介绍"实践"八号科学实验卫星高等植物培养箱的技术特点和空间飞行实验情况,重点是生物实验内容、系统组成,以及显微相机自动调焦算法、培养装置内部环境条件保障、植物花朵柱头成像光路与柔性定位等关键技术应用,并总结空间飞行实验的收获与不足,提出今后的改进方向。     

SJ-17卫星LHT-100霍尔电推进系统飞行试验工作性能评价

为了验证霍尔电推进系统的空间环境适应性、与航天器的相互兼容性、空间工作特性及空间飞行性能与地面数据的差异性,LHT-100霍尔电推进系统搭载SJ-17新技术验证卫星开展了在轨飞行试验,对霍尔电推进系统在轨飞行试验结果进行了详细评价。结果表明:在整个飞行试验期间LHT-100霍尔电推进系统各项工作性能参数符合设计指标要求,其中推力79.5m N,比冲1531s,系统功率低于1.527k W,单次长时间工作8h,在轨系统开关机次数大于24次,在轨累计点火时间超过3028min,在轨飞行试验数据与地面试验数据具有很好的一致性。     

webersat卫星的操作和实验结果

1990年1月21日,阿里安40将12公斤重低轨Webersat卫星送入800km极轨道,星上带有几种廉价实验载荷,供州立Weber大学的工程系学生学习航天经验。星上实验设备有:彩色CCD摄象机,CCD轻型光谱仪、视频强脉冲量化器、1.26GFHzNTSC视频上行线路,微撞击探测器和光学地平线探测器。卫星及其载荷的工作遥控由工程系学生从州立Weber大学校内的地面站来完成。在该地面站学生及其顾问监视星上各系统,规划并执行各种实验,观察实验结果。本文介绍了卫星实验,地面站要求以及迄今所得实验结果。     

小卫星的空间操作

CAT空间系统公司(原DSI)在80及90年代的“小卫星”计划中起了重要的作用。传统低轨卫星的设计、制造、发射及操作成本高,时间长。这些问题一直在激励人们去开发新的工艺、技术,以及低成本、毋需严格调整的卫星。这些卫星采用低功率“小卫星”通信设备(TDRSS用于NASA低轨星则要求大功率),通常搭载不需要大量冗余备价系统并且不需要大型地面设备和人员保障的有效载荷/实验设备。这种小型且适应性强的卫星还有研制周期非常短(通常1～2年)的特点。本文介绍了CTA空间系统(CTA/SS)在这些新计划中采用的几种方法和成功的有代表性的例子,并就如何减轻NASA越来越大的降低航天器及其操作成本方面的压力提出建议。重点是在任务操作的主控设施和各种用户终端(UT)中使用适应性强、功能足够、价格低廉的基于PC机的地面设备。这些系统以CTA/SS多种型号的用户终端成功地控制了20多颗USAF、USN、APPA卫星,从而使这些系统得到验证。这些用户终端经同步轨道卫星和低轨道卫星建立了链路,而且在边远地区自动担负起中继任务。由于用户可以很容易安装轻型天线(通常是用小功率马达、PC驱动的全向或螺旋型),低轨卫星的应用特别显示了这些方法的效能。几英尺长的同轴电缆与小型收发模块(小型PC机大小)相连,串行线与相应PC机相连,便     

新世纪技术验证计划的小卫星通信

ＮＡＳＡ下一世纪科学针基于廉价频繁的卫星发射，这些卫星将是轻型、低成本、高度自主的小卫星。通过“新世纪计划”（ＮＭＰ），ＮＡＳＡ准备创建一种新的高度综合的方法，对实现这些卫星目标的一系列技术进行开发和空间验证。要满足这些想象的任务要求，并突出降低寿命期成本的目标，对卫星设计、制造和操作各方面将提出挑战。本文集中讨论先进通信系统的体系结构和技术，这些都是ＮＭＰ已明确的关键性能需求，也是空间验证计划当     

Spectrum Astro公司把希望寄托于卫星的廉价和小型化

Spectrum Astro公司把其未来压在美国政府继续推进高性能小型军用和科学卫星以及轻型商业通信卫星的需求增长上。该私营小卫星制造商正在费城郊外扩建其设施。该公司于5年前创建,曾帮助美国弹道导弹防御组织(BMDO)制造了三颗MSTI(小型化探测器技术一体化)卫星。 不可忽视Spectrum Astro公司的成功秘诀,即以最短的周转时间制造廉价的航天产品。国际小卫星组织的华盛顿代理人及董事会会员Jill Stern说Spectrum Astro公司的成功提高了轻     

简讯

加拿大的CanX-2纳米卫星CanX-2是加拿大多伦多大学航空航天研究院空间飞行实验室(UTIAS/SFL)研发的“加拿大先进纳米空间实验(CanX)卫星”计划的第2颗卫星。CanX卫星封装了各种小型低功率设备,可进行各种进取性实验。CanX项目采用最新商业技术和适度风险控制来换取低成本和快速回旋余地。多伦多大学空间飞行实验室是国际纳米卫星开发委员会的成员。该委员会通过共用运载火箭降低卫星发射成本。CanX-2计划在2006年中期发射,该星及其搭载的两项任务的花费只有100万美元。CanX-2卫星只有一个牛奶纸盒大小,重3.5kg。专家估计它将掀起低…     

DARA就小卫星利用商业卫星通信系统传递数据的概念性研究结果

国家对航天计划的预算要求航天工程低成本和高效费比。德国航天局(DARA)规定了一项指标,通过综合利用新概念来减少小卫星的开发和操作费用。 DARA提出一项研究课题,研究利用现有或即将建成的商业卫星通信系统来减少小卫星操作费用的替力,本文就介绍该项研究的成果。设想了多种数据传输方案,分析了低轨小卫星(科学)和下列通信卫星星座之间的几种方案:a)低轨通信卫星,即铱和全球星系统;b)中轨卫星,即ICO系统;c)地球同步卫星,即海事卫星系统。本文介绍利用这些卫星的技术可行性,限制条件以及可能的成本节省。     

可重构的卫星/运载复用电子系统设计

采用小型运载器能够降低卫星发射成本,针对小型运载器运载能力有限的情况,通过卫星与运载电子系统特点分析,提出可重构的卫星/运载复用电子系统设计方案。该方案采用基于总线的混合结构,并将可重构计算技术应用于中心计算机的设计,利用片上可编程系统（SOPC）、软硬件协同设计以及硬件描述语言（HDL）设计等技术完成系统功能。通过对现场可编程门阵列（FPGA）的重构,星载计算机实现对运载器与卫星的控制与管理,并能够进行故障处理及在轨升级。构建地面实时仿真系统并进行仿真测试,得到重构时间在（500±40）ms范围内、〖JP〗控制周期可达10 ms的仿真结果,验证了本文所提出方案的可行性与系统重构的有效性。通过硬件的分时复用,复用电子系统能够有效降低发射成本,并解决系统资源、多功能与高性能需求之间的矛盾。     

航天器遥控专家系统

对空间资源的依赖性以及空间系统由研究到实战角逐的最终转变,已经暴露出美国国防部现有航天系统的脆弱性。目前,对卫星的关键遥控主要由固定式地面站完成。这种地面站不设防,很容易被发现,因而容易遭到敌方攻击。在未来高度复杂的环境下,卫星的基本遥控系统的生存能力和耐久性将成为问题。解决这个问题有两种途径:(1)增加在轨关键系统(航天器)的自主能力,(2)提高地面关键遥控和例行遥控的自动化程度,增强地面系统的机动性以及提高其对意外情况的反应速度。本文将着重讨论DSCS Ⅲ卫星计划中应用AⅠ技术使航天器地面遥控系统自动化的方法。     

GPS—TRAK,利用GPS和多模单轴天线技术的另一种低成本自跟踪

GPS能精密测量空中飞行目标的时间空间和位置信息。GPS接收设备的成本急剧下降,出现了类似20多年来手持计算器所经历的情况。借助多增益(波束)天线和GPS,可以利用廉价单轴天线系统来接收遥测信号,同时又能给出空中飞行器的精确位置、速度和加速度信息。     

空间微生物控制技术综述

空间微生物是长期载人航天面临的一个重大安全性问题,严重威胁航天员的生命健康和航天器的长期安全运行。载人航天器内微生物滋生会污染环境,导致航天员感染或生病,腐蚀材料,导致设备故障,在空间发生变异的微生物如被带回地球,还会威胁地球生态安全。空间微生物来源途径多样,种类复杂,且种群在航天环境下不断演变,控制难度大。空间微生物控制是在航天器的设计建造、在轨运行各阶段采取适当的监测、控制和防护措施,控制航天器的微生物水平,防范其风险。介绍了国际空间站飞行前和飞行阶段的微生物控制标准与监测要求,以及国外在载人航天器设计、消毒灭菌、洁净组装、发射及在轨飞行等阶段的微生物控制技术发展现状,并对我国空间微生物控制技术的发展提出建议。     

用于小型探测器类航天器的廉价地面系统

为了支持ＮＡＳＡ的小型探测器（ＳＭＥＸ）工程，哥达德航天中心的专用载荷部已开发研制了一个用于航天器总装和测试以及在轨运行的廉价地面数据系统。因为系统设计方案的灵活多变和低费用，也可用于哥达德中心的非ＳＭＥＸ卫星。本文介绍该系统以及开发过程中采用的设计原则，讨论在ＮＡＳＡ目前所见到的航天器操作发展趋势下该系统如何用于低费用操作。     

亚太大学生小卫星SSS-1系统设计与在轨试验

亚太大学生小卫星SSS-1于2021年10月14日搭载长征二号丁(LM-2D)运载火箭从太原卫星发射中心(TSLC)发射入轨,本文就该卫星的项目背景、空间任务等进行了介绍,并给出了SSS-1卫星的有效载荷配置和平台系统设计,包括结构、热控(TCS)、姿控(ADCS)、星务(OBDH)、电源(EPS)和测控(TT&C)等6个典型分系统。卫星入轨迄今已超过半年,对该卫星的在轨运行情况和空间试验任务执行情况进行了描述,给出了卫星平台健康状态、盘绕式伸展臂展开、遥感相机成像等在轨相关数据/图像,从而说明和验证了卫星设计和研发的成功性。     

卫星轨道变化规律的综合分析

对于航天工程而言,无论是航天器的发射,卫星轨道设计,地面测控系统的跟踪、定轨和预报．还是卫星在轨运行过程中的轨道控制策略等,均需了解卫星轨道变化的规律。为此,本文对人造卫星(包括中心天体为快自转天体和慢自转天体两种引力源的绕飞轨道器)的轨道变化特征以及轨道寿命进行系统的综合分析。为各种应用提供简明信息。     

GalileoSat计划中的地面部分结构和运作初步方案

GalileoSat是欧洲空间局 (ESA)Galileo计划的补充计划 ,一项为设计、开发、验证和操作现代化、独立的全球导航卫星系统而设立的欧洲新研究课题。其内容涉及Galileo空间和有关地面部分的设计、开发和在轨验证。系统运作方案负责系统的各个阶段 ,从发射与初轨阶段、卫星和载荷的移交、在轨验证阶段、星座部署、应用、星座维护 ,直到最终报废处置。1　任务概况Galileo将为全球用户提供卫星导航信号和精确时间 ,初期还向欧洲共同体地区提供完好性信息。该导航系统还将实施有商业价值的业务 (创收业务 )。该系统将由民间单位控制 ,采取开放式…