该计划旨在实现包容性,并促进早期职业研究人员以及女性科学家的积极参与,以确保将不同的观点纳入研究过程。通过优先考虑多样性和包容性,这一合作努力旨在增强科学界代表性不足的群体的能力,为来自各行各业的研究人员创造平等的机会。通过战略伙伴关系和促进卓越研究,合作研究资助将帮助赞比亚和加纳成为科学研究和技术创新的区域领导者,在实现联合国在该区域的可持续发展目标 (SDG) 方面发挥关键作用。最终,该计划将促进两国的经济增长和繁荣,同时提升非洲在全球知识经济中的地位。 2.0 合作研究呼吁的理由 赞比亚和加纳面临着共同的发展挑战、机遇和目标,特别是在可持续资源管理、卫生系统、农业和技术等关键领域。通过在这些领域开展研究合作,两国旨在促进经济增长、创新和可持续发展。此次合作重点关注可持续采矿、农业、卫生系统和空间科学,与两国的国家和地区优先事项相一致,重点是农业、自然资源管理、卫生、能源和教育。可持续卫生系统研究,包括使用自然和传统医学,对于两国促进全面、文化敏感的医疗保健服务的政策至关重要。空间科学研究还具有重要的社会和经济价值,通过地球观测卫星等技术有助于减缓气候变化、环境监测、天气预报和灾害管理。此次联合研究呼吁为应对国家和地区挑战提供了机会,研究成果将支持可持续发展、经济增长和基于证据的政策制定,符合两国的发展战略。
摘要 — 近几年来,低地球轨道 (LEO) 卫星的数量急剧增加。它们数量众多且轨道低,几乎可以在地球上的任何地方与卫星进行低延迟通信,高速卫星间激光链路 (ISL) 使卫星之间能够快速交换大量数据。随着 LEO 卫星计算能力的增长,它们正逐渐成为通用计算节点。在 3D 连续体中,地球上的云和边缘节点与太空中的卫星结合成一个无缝计算结构,工作负载可以在上述任何计算节点上执行,具体取决于它在哪里最有利。然而,在以大约 27,000 公里/小时的速度移动的 LEO 卫星上进行调度需要选择对所有数据源(地面和可能的地球观测卫星)延迟最低的卫星。面对太阳时,机载硬件的散热是一项挑战,工作负载不能耗尽卫星的电池。这些因素使得满足 SLO 比在边缘-云连续体(即仅在地球上)中更具挑战性。我们提出了 HyperDrive,这是一种专为 3D 连续体设计的无服务器功能的 SLO 感知调度程序。它根据功能的可用性和满足工作流的 SLO 要求的能力,将功能放置在云、边缘或空间计算节点上。我们使用具有高地球观测数据处理要求和严格 SLO 的野火灾害响应用例来评估 HyperDrive,结果表明,它能够设计和执行此类下一代 3D 场景,并且网络延迟比最佳基线调度程序低 71%。索引术语 — 无服务器计算、调度、3D 连续体、轨道边缘计算、LEO 卫星、SLO
ACIA 北极气候影响评估 AIRSS 北极冰情航运系统 AMSA 北极海运评估 AMSR-E 先进微波扫描辐射计 - 地球观测系统 ASPEN 北极航运概率评估网络 ASPPR 北极航运污染防治条例 AVHRR 先进甚高分辨率辐射计 AUV 自主水下航行器 CCG 加拿大海岸警卫队 CCGA 加拿大海岸警卫队辅助部队 CCGS 加拿大海岸警卫队舰艇 CLIP 当地冰压目录 CReSIS 冰盖遥感中心 CVN 夏比 V 型缺口 DMSP 国防气象卫星计划 ECA 排放控制区 EEZ 专属经济区 ESMR 电扫描微波辐射计 Envisat“环境卫星”是一颗地球观测卫星 EPA 环境保护署 FE 有限元 FD 有限差分 FRP 纤维增强塑料 FY 第一年 G&M 德国和米尔恩 GCM 全球气候模型 GPR 地面穿透雷达 HAZ 热量影响区 HAZID 危险源辨识 HAZOP 危险源与可操作性 IACS 国际船级社协会 IACS UR I 国际船级社协会,统一要求,极地级 ICESat 冰、云与陆地高程卫星 IMD 海洋动力学研究所 IMO 国际海事组织 IPCC 政府间气候变化专门委员会 LNG 液化天然气 MARAD 海事管理局 MARPOL 国际防止船舶污染公约 MCoRDS 多通道相干雷达测深仪 MODIS 中分辨率成像光谱仪 MOTAN 惯性运动测量系统 MPa 兆帕
JAXA 提出了低地球轨道 (LEO) 卫星的创新理念。超低空试验卫星 (SLATS),也称为 TSUBAME,是第一颗占据 300 公里以下超低轨道 (S-LEO) 或极低地球轨道 (VLEO) 的地球观测卫星。SLATS 的目的是 1) 测试卫星在超低空使用离子发动机对抗高大气阻力时保持高度的能力,2) 获取大气密度和原子氧 (AO) 数据,3) 测试光学地球观测。SLATS 于 2017 年 12 月 23 日成功发射。随后,SLATS 使用化学推进器、气动阻力和离子发动机推进,在 636 天内将高度控制在 271.7 公里。 SLATS 最终在 167.4 公里的轨道上维持了 7 天,并于 2019 年 10 月 1 日完成运行。所有 SLATS 和原子氧监测器 (AMO) 数据都是在这些操作期间获取的。AMO 是监测 AO 及其对航天器材料影响的任务传感器之一。来自 AMO 的数据有助于未来 S-LEO 卫星设计的材料选择。AMO 获得的数据很有价值,因为它们提供了有关 AO 通量及其对空间材料影响的大量知识。精确的大气密度模型和大气成分模型对于预测轨道上碎片的轨迹或再入是必不可少的。已经开发了 NRLMSISE-00、JB 2008 和 DTM2013 等大气模型,但很少有研究将这些模型与 LEO 中的实际大气环境进行比较。从 SLATS 获得的平均大气密度低于大气模型(NRLMSISE-00、JB 2008 和 DTM 2013)预测的值。了解模型的准确性将有助于未来 S-LEO 卫星的轨道控制以及 LEO 中碎片的轨道预测和控制。
澳大利亚及其全球合作伙伴使用的地球观测卫星。o 发展澳大利亚太空部门(包括制造业)的途径。• 这项工作是新南威尔士大学堪培拉空间澳大利亚国家并行设计设施进行的第 12 次研究的第二次发布,并在澳大利亚地球科学局、澳大利亚航天局和澳大利亚联邦科学与工业研究组织的支持下进行。• 从 2020 年 12 月到 2021 年 8 月,共有来自 21 个组织的 74 人接受了咨询或参与了这项研究。• NASA/USGS(美国国家航空航天局/美国地质调查局)Landsat 计划为澳大利亚提供了关键数据集。澳大利亚用户也在越来越多地使用这些数据以及来自外国政府计划和商业运营商的数据。这项研究探讨了提升澳大利亚能力和为美国陆地成像计划做出贡献的机会,同时改进了光学卫星的校准。• 研究发现 SCR 任务在技术和程序上都是可行的。虽然整个系统没有商用现货 (COTS) 选项,但澳大利亚太空部门可以提供定制和 COTS 选定元素的组合。• 通过与 NASA 的 CLARREO 探路者任务的时间表保持一致,有机会最大限度地发挥 SCR 探路者任务的成果,该任务将于 2023 年底发射。但是,如果这不可能,任务仍将产生预期的效果。为了与 CLARREO 保持一致,SCR 探路者任务需要在 2021 年内启动。• 研究确定了任务所需的四个特定卫星系统,这些系统目前不是 COTS 产品。这些系统的开发为澳大利亚提供了一个发展支持 SCR 任务和保持出口潜力的能力的机会。• 该研究确定了一种将分两个不同阶段进行的开发方法:
空间领域多元化:开发微重力生物研究技术 Sarah Kessans 博士,坎特伯雷大学产品设计学院讲师 sarah.kessans@canterbury.ac.nz 目前全球空间经济价值接近 4000 亿美元,预测者估计未来 20 年该领域的增长将达到 1-3 万亿美元。目前,通信和地球观测卫星以及将它们送入轨道的运载火箭主导着该行业。随着发射频率的增加和小型卫星相关成本的下降,利用空间进行更广泛应用的机会已经打开。在过去的二十年里,国际空间站 (ISS) 提供了一个微重力平台,用于进行数千项研究实验,研究新材料、燃料、先进机器人、植物生长、微生物学、人体生理学和一系列其他科学主题。在 ISS 的独特环境中进行的研究带来了临床生物医学应用、创新制造能力和地球上不可能实现的药物开发。然而,进入国际空间站非常困难,成本高昂,空间和机组人员资源有限,发射实验的准备时间也很长。小型卫星技术的进步使得为商业和学术研究应用提供更方便、更经济高效的平台成为可能。新西兰拥有独特的优势,可以利用其制造能力和频繁的国内发射服务来开展世界领先的微重力研究,支持航天工业以及我们高等院校、皇家研究机构和商业行业的广泛知识和技术能力。通过利用立方体卫星和其他小型卫星上的微重力研究设施,我们的科学家和工程师将有机会促进一系列行业的尖端太空研究。在这次演讲中,莎拉将讨论她和她的团队如何开发太空生物研究技术,为新西兰的航天部门提供宝贵的新机会,同时为生物医学和初级部门创造解决方案。
固体激光冷却是一项突破性技术,能够以微型方式将温度无振动冷却至 100 K。它似乎是一种很有前途的技术,可以提高未来观测卫星的性能,例如在 SWIR 和 NIR 领域。本文首次研究了在观测卫星上集成激光冷却器。我们的研究侧重于卫星有效载荷和平台级别的尺寸、重量和功率 (SWaP) 标准。其目标是评估在低地球轨道 (LEO) 红外观测任务中使用光学低温冷却器而不是机械低温冷却器的兴趣。提出了一种初步的空间激光冷却器 (LC) 架构。它由两部分组成。第一部分是冷却头,基于最先进的冷却晶体 10%Yb:YLF 和像散多通腔。第二部分是低温冷却器光电子学,基于耦合到冷却头的冗余激光二极管和光纤。考虑到红外探测器的热负荷和低温恒温器内的寄生热通量,估算了小焦平面的冷却功率。然后考虑到晶体效率、热链接损耗和光电效率,估算激光冷却器所需的光功率和电功率。假设一个为期 5 年的 LEO 微卫星任务,则对电力系统(PCDU、太阳能电池阵列、电池)和热控制系统(热管、散热器)进行尺寸计算。增加了额外的质量裕度以考虑机械支撑结构。最后,分别将有效载荷和平台的质量和体积相加,以获得卫星级别的 SWaP 平衡,代表激光冷却器的整体影响。在相同的任务和平台假设下,对微型脉冲管冷却器 (MPTC) 架构重复了该研究。最后,对这两种架构进行了比较。结果表明,即使激光冷却器的功率要求很高,质量和内部体积的减小也使得小型卫星有效载荷成为可能。
高性能科学卫星的可持续发展之路 高性能科学卫星目前是政府资助机构的专属领域。Twinkle 太空任务背后的团队正在开发一种新型小型可持续科学卫星,利用商业太空领域的最新创新。 太空机构执行的科学任务对科学和社会产生了变革性影响。旅行者号等任务揭示了有关我们太阳系及其他地区的宝贵信息,而 Envisat 等地球观测卫星则提供了证实全球变暖的长期温度趋势。这些开创性的任务带来了无数发现,并为太空仪器设定了高技术标准。 哈勃和斯皮策太空望远镜以及 XMM-Newton 等一般空间科学观测站通常涵盖多种科学用例。这些卫星内的高性能科学仪器通常需要为每个任务专门开发的复杂而尖端的技术。由于开发时间长且实施成本高,与商业地球观测等其他领域相比,运行中的科学卫星数量相对较少。因此,到目前为止,科学界不得不在大量超额认购的太空望远镜上争夺时间。地面观测和新的小型机器人望远镜网络通常更容易获得,设施由政府间和私人组织建造和管理。许多这样的设施已经开发出创新的数据访问模型,包括出售望远镜“夜晚”和基于会员制的调查合作模型。随着时间的推移,社区已经习惯了这种新方法,购买“望远镜时间”的资金补助也随之增加。不幸的是,地面观测有其自身的挑战和局限性,由于地球大气的吸收和散射,大部分电磁波谱被阻挡。此外,天空和望远镜的热背景变化很大,使得在红外波长下无法进行高精度的地面观测。太空仪器可以克服这些问题,但众所周知,将卫星送入太空既困难又昂贵。全球许多大学和研究机构都通过建造内部科学“立方体卫星”(质量为几公斤 1 的卫星)来挑战当前模式。然而,与立方体卫星格式兼容的仪器通常太小,无法解决广泛的科学问题。到目前为止,这些问题只能通过政府机构建造的旗舰任务来解决。
附录:其他有用信息 NASA 任务理事会 航空研究任务理事会 航空研究任务理事会 (ARMD) 产生创新概念、技术和能力,以实现空域系统和在其中飞行的飞机的革命性变革。ARMD 的概念、技术和能力将带来更安全、更高效的国家航空运输系统以及更环保的飞机,因为 ARMD 专注于绿色航空。ARMD 的研究将继续在支持 NASA 的载人和机器人太空活动中发挥重要作用。 https://www.nasa.gov/aeroresearch 探索系统开发 探索系统开发任务理事会 (ESDMD) 定义和管理对 NASA 的 Artemis 计划至关重要的计划的系统开发,并以综合的方式规划 NASA 的月球到火星探索方法。ESDMD 管理月球轨道、月球表面和火星探索的载人探索系统开发。ESDMD 领导 Artemis 活动的人为方面以及将科学融入人为系统元素。 https://www.nasa.gov/directorates/exploration-systems-development 空间行动 美国宇航局的空间行动任务理事会 (SOMD) 负责支持人类在太阳系内持续的探索任务和行动。 SOMD 管理美国宇航局在低地球轨道 (LEO) 内外的当前和未来空间行动,运营和维护探索系统、空间运输系统,并在轨道上进行广泛的科学研究。此外,SOMD 还负责该机构的空间通信和导航服务,支持美国宇航局目前在轨的所有空间系统。 https://www.nasa.gov/directorates/space-operations-mission-directorate 科学任务理事会 科学任务理事会 (SMD) 使用一系列地球观测卫星研究地球;使用访问其他行星的航天器探索太阳系;部署机器人着陆器、探测车和样品返回任务;并利用地球轨道和深空观测站将人类的有利位置投射到太空。 SMD 通过四个部门组织工作以实现目标:地球科学、行星科学、太阳物理学和天体物理学。https://science.nasa.gov/ 空间技术任务理事会空间技术任务理事会 (STMD) 是该机构内的一个专门的技术组织,负责识别和开发解决 NASA 任务和国家面临的技术挑战的解决方案,同时为国家成功将发现转化为经济领导力、开发跨领域技术做出贡献,这些技术也促进了衍生产品和培育新业务,并利用国家的航空航天工业、学术界和小型企业劳动力。https://www.nasa。政府/directorates/spacetech/home/index.html
UR 位于卡纳塔克邦班加罗尔。拉奥卫星中心 (URSC) 是印度空间研究组织的旗舰卫星技术中心。 URSC航天器技术包括航天器的构思、设计、研制、制造、测试、释放和集中绑定等。为履行其发展航天器的任务,该中心致力于开发与其活动有关的最先进的技术,并建立用于设计、开发、制造和测试航天器的基础设施。在过去四十年的时间里,URSC。成功建立了亚太地区最大的国内通信卫星系统之一印度国家卫星(ITS)系统和最大的地面观测卫星运行星座之一印度遥感(IRS)系统。一颗基于区域定位系统的独立印度卫星,由七颗导航卫星(Navik)组成,包括印度星座在内的战略性国家应用将很快投入运营。火星探测、月船一号、天文卫星等一些科学和探索任务引起了国际关注。 URSC美国宇航局未来承担的任务极具挑战性,并为开发尖端技术和建立先进的太空探索及其他基础设施提供了机会。位于卡纳塔克邦班加罗尔的 UR Rao 卫星中心 (URSC) 是印度空间研究组织的卫星技术领导中心。 URSC 在航天器概念化、设计、开发、制造、测试、发射和在轨管理方面处于航天器技术的前沿。作为航天器开发任务的延续,该中心致力于开发与其活动相关的尖端技术以及为航天器的设计、开发、制造和测试而建立的基础设施。经过四十年的努力,URSC成功建立了印度国家卫星(INSAT)系统,这是亚太地区最大的国内通信卫星系统之一,以及印度遥感(IRS)系统,这是运行中最大的地球观测卫星星座之一。印度卫星导航系统 (NAVIC) 是一个独立的印度卫星区域定位系统,拥有七颗卫星,可用于重要的国家应用,即将投入运营。月船一号、火星轨道器任务、月船三号、阿迪亚-L1 和 Astrosat 等空间科学任务获得了全世界的广泛赞誉,使印度在全球占据了一席之地,同时激励了下一代。 URSC 未来承担的任务极具挑战性,并为开发创新技术、建立太空探索及其他领域所需的先进基础设施提供了机会。