2024 年 2 月 12 日——iEDU inc. 的“太空立方体”项目是唯一针对学生举办的全球性竞赛。年龄在 11-18 岁之间,可以设计和提案。
与传统卫星相比,Cubesats的挑战开发,生产和发射成本非常低。这引发了行业的利益,以发展自己的立方体。该行业的数量和质量优化的动力导致了Cubesats中电子产品的微型化。为了降低成本,使用了非常成本效益但操作温度范围较小的市售电子产品(COTS)。立方体的相对较高的功率密度意味着更多的功率被转移到同一体积的热量中,从而使组件的热身更快。通过引入大量热量的立方体的推进模块来加剧热问题。没有足够的排热量,立方体组件会迅速过热。
raan(参考线和上升节点之间的角度),AOP(上升节点和蠕虫的角度之间的角度)等,并使用GMAT软件对各种轨道进行实验。3。研究立方体的目的,并进一步了解有效载荷,有效载荷可以分为两种类型:强制性和特定任务的有效载荷。3.1。强制性有效载荷:诸如光谱仪,CDH,通信系统(发射器和接收器),电力系统和ADC等有效载荷对于每个立方体启动到太空都是必需的。3.2。特定任务有效载荷:有效载荷,例如地球观察有效载荷,科学工具,技术演示者,教育有效载荷等。设计:1。电子和电气系统:1.1。Cubesat的电源系统是9伏电池以及连接到MOSFET的锂离子电池,该电池进一步用于部署燃烧电线释放机构以展开天线。
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摘要 — 空间天气大气可重构多尺度实验 (SWARM-EX) 是一种分布式大气物理学仪器,由三个在低地球轨道运行的 3U 立方体卫星组成。在美国国家科学基金会和美国宇航局立方体卫星发射计划的支持下,SWARM-EX 旨在实现一系列具有挑战性的科学和工程目标。该任务的科学目标集中在通过使用每个航天器上的通量探测实验和平面朗缪尔探针传感器对赤道热层异常和赤道电离层异常进行现场测量来解决悬而未决的大气物理学问题。工程目标集中在通过一系列演示和实验来推进立方体卫星集群的最新技术。本文介绍了三项创新,这些创新将使 SWARM-EX 能够克服其重大挑战。首先,将科学目标形式化为一系列主要科学问题和次要测量演示,然后将其转化为必须进行现场测量的空间和时间尺度。然后使用这些尺度来定义航天器必须达到的相对轨道几何形状。其次,引入一种制导、导航和控制系统,该系统能够获取和维持所需的相对轨道配置。所提出的系统只需要地面控制员的最少输入,在航天器间近距离分离时提供被动安全性,并且能够通过利用新颖的混合推进/差动阻力控制方法以最少的推进剂消耗有效地实现大型集群重构。第三,提出了一种操作概念,使任务目标能够以时间和推进剂的高效性实现,同时对在轨异常提供显著的容忍度。详细讨论了操作概念,包括 (1) 每个阶段要解决的具体任务目标、(2) 每个阶段以及阶段过渡期间要使用的控制方法,以及 (3) 按阶段划分的 ∆ v 预算及其获取方式的说明。介绍了控制方法的交易,以及管理集群操作时面临的一些具体挑战,因为集群之间的航天器间隔从数百米到数千公里不等。
立方体卫星,或称CubeSat,确实是一种最近越来越受欢迎的纳米卫星,尤其是那些将立方体卫星视为太空计划传统卫星替代品的人。这是因为它们成本低,并且可以使用商用现货组件制造。立方体卫星的最小尺寸为1U(100 × 100 mm2)。1U可轻松升级以用于更大规模的任务(2至12U)。立方体卫星可执行传统卫星的所有基本活动。其电力需求由固定在立方体卫星机身上的电池组和太阳能电池板满足。然而,由于立方体卫星的尺寸比传统卫星小,因此其子系统必须非常小。此外,天线设计是卫星的一个关键组成部分,包括地面站和卫星之间的下行和上行通信。然而,它的尺寸和重量必须与立方体卫星兼容,并必须具有良好的辐射性能[1]。立方体卫星的天线数量最近有所增加,这些卫星工作在 437 MHz(即业余超高频频段),这不仅可以实现无缝上行和下行通信,还可以使一个立方体卫星在网络中相互连接。此外,超高频范围内的立方体卫星天线配置提供平面和非平面几何形状。文献中已经发表了许多适用于在超高频频段工作的立方体卫星的平面和非平面天线配置,包括缝隙天线、偶极天线、单极天线、螺旋天线、八木天线和曲折线天线。贴片天线和缝隙天线是连接轨道立方体卫星与地球上地面站的最佳选择,因为它们体积小、结构紧凑、弹性好、制造简单。它们还具有最小的辐射损耗、较低的色散和简单的输入匹配
立方体改变了空间行业,提供了一种经济高效,有效的方式来进行各种空间任务,从科学观察到高级通信[1,2]。上升的重点是为航天器配备具有先进的自主决策能力[3,4]。实现这一目标取决于使用自动化计划工具来减少人类参与并有效地处理复杂和不确定的环境。在航天器任务中实施车载计划机制带来了可观的好处,包括提高航天器的可用性,提高可靠性和降低地面部门的运营成本。尽管有潜力,但由于处理限制,Cubesats在分布式系统中面临着重大的任务计划挑战[5]。有效的能源管理是主要问题,因为它们依赖有限的太阳能电池板衍生的能源。 确保它们在这些约束中运行,同时保持空间的高可靠性强调了卫星操作中容错的重要性[6]。有效的能源管理是主要问题,因为它们依赖有限的太阳能电池板衍生的能源。确保它们在这些约束中运行,同时保持空间的高可靠性强调了卫星操作中容错的重要性[6]。
太空探索正面临一个新时代。新技术(包括分析和诊断平台)的开发和机上验证对于探索和居住这些极端环境至关重要。在这种情况下,生物传感器和实验室芯片设备在许多情况下都可以发挥重要作用,例如分析生物样品,用于评估深空条件对人类和其他生物系统,环境和食品安全监测的影响,以及对过去生活环境中过去生活的分子指标的搜索。小型卫星(例如Cubesats)越来越多地利用快速和低成本的平台来进行飞机内技术验证。在此,我们报告了一个完全自主的实验室芯片平台,用于在太空中进行基于化学发光的生物测定。该设备被设计为在Astrobio Cubesat Nanosatellite上托管,目的是进行机上验证并评估在挑战性的辐射环境中生物测定所需的(BIO)分子的稳定性。基于折纸的微流体分析格式允许在纸张基板上以干燥形式的所有试剂进行预加载,从而简化了设备设计和分析方案,从而促进了自主分析的执行,并增强了试剂的稳定性。所选方法应构成实施成熟技术的第一步,其目的是在太空中进行生命科学研究(例如,为了评估深空条件对生物体或搜索生命的分子证据的影响)比以前更容易且成本更低。
已完成 9 次任务,未来六个月将执行 2 次任务,已实现 6 次任务,迄今为止已在太空中拍摄了 25 多个 Timepix 图像。CERN 的技术转让十分成功,为过去 10 年的 NASA 任务提供了动力,并且很可能持续下去
摘要:随着立方体卫星执行复杂和先进任务的能力不断提高,它们正被考虑用于诸如星座之类的任务,这些任务需要很高的开发效率。从卫星接口的角度来看,通过实施灵活的模块化结构平台,可以最大限度地提高生产率,从而在集成和测试阶段轻松实现可重构性。因此,立方体卫星的结构设计在促进卫星集成过程中起着至关重要的作用。在大多数情况下,在主负载支撑结构和内部卫星子组件之间实施的机械接口通过增加或减少复杂性来影响卫星集成的速度和效率。大多数立方体卫星结构设计使用堆叠技术,使用堆叠杆/螺钉将 PCB 安装到主结构上。因此,内部子系统是相互连接的。观察到这种传统的接口方法增加了结构部件的数量,同时增加了集成过程中的复杂性。在这项研究中,基于插槽概念开发了灵活的 3U 和 1U 立方体卫星平台。这种创新的安装设计提供了一种将 PCB 安装到插槽中的简单方法。评估并验证了该概念在批量生产应用中的可行性。进行了计数和复杂性分析,以评估所提出的设计与传统类型的结构接口方法。评估表明,这一新概念显著提高了批量生产过程的效率。