本报告概述并评估了截至 2023 年 9 月公开可用的最先进的小型航天器技术。技术成熟和小型化继续扩展小型航天器的能力,从而催生出更复杂的 SmallSat 任务设计。这些改进的功能扩大了常见的 SmallSat 平台,包括更大的立方体卫星和更小的 SmallSat;传统的 1U 和 3U 体积的立方体卫星平台现在包括高达 16U 的外形尺寸,曾经设计为 <400 公斤的 SmallSat 现在 <100 公斤,具有类似的能力,但成本更低。功能更强大的 SmallSat 平台的表面积更大,可以配备更多的太阳能电池板和子系统布置选项。SmallSat 行业正在跳出固有的思维模式,以最大限度地利用整个航天器体积,并设计日益复杂的未来 SmallSat 任务。
在本文中,我们报告了一个由Cubesats,UAVS及其应用的ARC培训中心(Cuava)设计的,名为Cuava-1。Cuava由澳大利亚研究委员会资助,旨在培训学生,开发新的工具和技术来解决关键问题,并帮助开发在立方体,无人机和相关产品的世界一流的澳大利亚行业。Cuava-1项目是该中心的第一个Cubesat Mission,此后是澳大利亚卫星Inspire-2和UNSW-EC0 Cubesats于2017年推出的。该任务旨在作为一系列地球观测任务的先驱,并展示我们合作伙伴开发的新技术。我们还打算使用卫星为学生提供实践经验,并为我们的工程,科学和行业团队获得未来,更复杂和任务的经验。
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矿石和更多的立方体正在进入太空,而太空的民主化正在加速。确保所有人都可以真正进入,包括非空间国家,联合国外在航天局(UNOOSA)(UNOOSA)和意大利公司Avio S.P.A.为联合国成员国提供了利用Vega C Launcher的机会。Vega C计划是在所有计划的卫星开发轨道下进行的动手机会,它为Vega C Launcher上的所有计划提供了无需成本的3个单位(3U)立方体卫星(CUCESAT)启动插槽。这项合作于2019年9月在联合国大会宣布,并于2020年10月在Covid-19大流行中开放。通过该计划,Unoosa和Avio旨在提高人们对小型卫星在可持续发展和能力建设中的作用,以实现太空活动的能力,并弥合国家之间的空间差距。
电压和当前的增加对设计和合规性测试工程师的测试挑战。测试系统必须能够生成所需的高功率水平。系统可以使用传统的15 kW硅(SI)基于晶体管的电源,该电源容纳在3U高,全机架宽度外壳中。生成150千瓦的15千瓦供应中有10个42U高,19英寸的测试架。测试架需要足够的空间来用于10个电源,并行的基础设施和足够的冷却能力。基于提出的示例的功率要求,提供450 kW的情况将需要150 kW的测试架中的三个,如图4所示。该组件消耗了18平方英尺的机架空间。如果耗材以93%的最大效率运行,则组装将产生31.5 kW的热量,需要去除。
高能快速模块化卫星组 HERMES 是一项具有挑战性的科学空间任务,旨在为新型多信使天体物理学做出贡献,通过在轨道上巧妙分布一组传感器,及时定位伽马射线爆发 (GRB),引力波产生的踪迹,同时持续监测天球。六个新型微型 X 和伽马射线探测器安装在一颗专用的 3U 立方体卫星上,构成准赤道低地球轨道星座的核心。1 这些多重空间资产通过三角测量执行协调的天空监测和定位,即使用一个分割的大型探测器。天空监测应尽可能广泛,并且必须及时将宇宙事件定位坐标(无论何时发生)传输到地面(数量级:15 分钟),以允许强大的地球仪器调查更多检测到的相关天空区域。
卫星描述 我们的任务是两颗 3U 立方体卫星,尺寸为 10 x 10 x 37.6 厘米,重约 5.4 公斤,配备超高频收发器、甚高频收发器和 S 波段发射器。卫星使用超高频收发器(Gomspace AX100U)进行遥测、跟踪和指挥 (TTC) 和多普勒跟踪。信标使用超高频链路定期传输,以进行识别、健康状况监测和跟踪。甚高频收发器(Gomspace AX100V)作为 TTC、多普勒跟踪和卫星间链路的备份。此外,还包括一个 S 波段发射器,用于多普勒跟踪和高速数据下载图像,以确保任务和验证近距离操作。出于安全目的,我们将在上行链路信号中使用帧级基于哈希的消息认证 (HMAC)。传输帧格式使用附加同步标记 (ASM) 和 3 字节 GOLAY 字段进行帧同步和长度验证。此外,数据字段包括添加到每个传出帧的循环冗余校验(CRC32C)和 32 字节的 Reed-Solomon 分组码。
随着立方体卫星技术在轨测试和实施的日益增多,对高效、低质量推进系统的需求也不断增长。离子推进系统已成为填补立方体卫星推进空白的潜在技术。BeaverCube 是麻省理工学院学生建造的 3U 立方体卫星,将在低地球轨道上进行离子推进系统演示。BeaverCube 计划于 2020 年 10 月之前发射,旨在展示 Accion Systems Inc. 的平铺离子液体电喷雾推进系统。该系统利用离子液体作为推进剂,使 BeaverCube 能够进行高效、低推力机动。成功的系统演示将能够使用 BeaverCube 上的 NovAtel OEM-719 全球定位系统接收器检测平移机动。可探测性要求机动的高度变化至少为 9 米,这比预期的 GPS 高度误差高出 3 个标准差。这项工作的目标是确定平移机动的持续时间,从而产生最高的探测概率,同时产生最小的推力计算误差。根据 Systems Tool Kit 中执行的模拟,确定 3.5 小时的机动是最佳的,导致高度变化为 280.6 米。
电气接口 I2C、CAN、总线电压 I2C、CAN、总线电压 5.2 6 DOF 推进模块 为了满足当前对更大、更强大的立方体卫星的需求,有时需要六自由度 (6 DOF) 推进能力,GomSpace 可以提供具有定制推力方向的推进系统,每个模块最多 6 个推进器。这种推进系统(通常每个卫星有两个模块,因此有 12 个推进器)旨在沿 3 个正交轴(即 x、y、z 航天器轴)中的每一个提供直接平移推力,并围绕 3 个正交轴中的每一个提供直接旋转推力。这可以实现一系列高度先进的立方体卫星任务,例如自主编队飞行、会合对接、近距离检查等。我们的 6-DOF 推进解决方案基于标准 3U 和 6U 模块,因此具有相似的技术规格。举例来说,下图 2 展示了 ESA 任务 RACE 的 6DOF 推进模块设计。其中两个推力矢量与坐标系中的 Z 轴对齐,而其他四个推力矢量与 X 轴形成 48 度角。
摘要:尽管以前和当前的地球观测平台产生了丰富的数据,以供应气候模型,天气预报,灾难监测服务以及无数其他应用程序,但公众仍然缺乏能够访问现场真实色彩,对我们的星球的全球视野,并将其推向实现其脆弱性的能力。长期以来,来自太空的地球摄影商业化的想法一直受图像的分析价值的主导。可以从这些地球表面的这些频繁重新审视中获得哪些特定知识和可行的智能?如何找到该分析的市场?但是,很少考虑图像的教育价值是什么?随着学生和儿童在观察我们当前的行星状态方面的几十年进步时,我们应该找到一种有用的机制来满足他们的好奇心,有助于满足我们孩子的简单寻求探索和更多地了解他们所看到的东西。以下研究描述了当前的GEO和LEO观察平台不足以在更新的5分钟时间尺度上提供真正的全局RGB覆盖范围,并提出了一种替代性,低成本的Geo + Molniya 3U Cubesat constellation来执行此类应用。
