立方体卫星技术能够精确检查轨道物体,从而有效地协助各种近距离操作。这些应用包括评估非活动卫星以准备执行活动碎片清除任务、监控和维护运行中的航天器(如国际空间站或电信卫星)等任务。展望未来,立方体卫星还可用于检查深空物体,包括将作为未来阿尔特弥斯计划探索任务门户的地月人为站。此外,立方体卫星还可以通过协助组装大型空间基础设施、重新配置和/或翻新/加油空间资产,甚至在舱外活动期间为宇航员提供支持,在服务任务中发挥作用。检查轨道上的航天器的任务已被证明相当具有挑战性,但立方体卫星和纳米卫星有可能通过在目标附近作为自由飞行器运行,配备适当的传感技术来观察和收集数据,从而完成这一角色。对在轨航天器进行近距离检查具有多种优势,可应用于两大类,即监测运行中的太空资产以增强其能力并支持其任务,以及检查太空垃圾以准备并可能执行主动清除任务。各组织已考虑纳入紧凑型平台,以促进实现上述任务目标 [4] [5]。在美国和欧洲,已经执行了任务,目前正在开发中,研究机构、大学和私营企业的参与 [1] [2]。通过这些任务和研究,很明显,必须解决与近距离操作和编队飞行相关的许多障碍,以确保即将执行的任务具有必要的安全水平 [3]。本文的重点是探索太空骑士观察立方体 (SROC) 的会合和对接能力的研究。
OHB-ITARIA S.P.A领导的财团正处于土星B期(合成孔径雷达立方体形成飞行)的B期,这是意大利航天局(ASI)计划的一部分,促进了下一代意大利立方体的发展。土星是一个示范任务,该任务采用了多个输入 - 型号输出(MIMO)技术,该技术应用于配备合成孔径雷达(SAR)进行地球观察的一群立方体。MIMO基于合作的主动传感器,每个传感器都会传输信号并接收与整个群体相关的照明的公共区域反向散射,从而增加了测量性能,趋势近似于传感器数量的平方。完整的土星星座具有16个迷你群(3个立方体中的每一个),分布在4个SSO上,同样间隔了3个小时的当地时间。星座旨在提供1.5 h的平均重访时间和全球1天的干涉重访时间。该演示任务的目的是验证在3个立方体的小型sar上应用于SAR的MIMO技术,在低地的底部朝阳同步轨道上紧密地形成。使用OHB-I的M 3多任务模块化平台,配备了Aresys S.R.L.开发的小型SAR仪器和空中客车意大利S.P.A.,我们的任务能够在30 km的缝隙中实现5x5 m的分辨率。
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]。
立方体卫星(或立方体卫星)体积虽小,但功能强大,可以改变我们对太空探索的看法。我们的解决方案致力于可持续利用太空,考虑到我们产品的整个生命周期,从制造到处置。通过提供可靠、可持续的离轨系统,我们实现了未来使用立方体卫星进行太空任务不会留下有害碎片。全球的航天机构和卫星发射器都可以从更清洁的天空中受益。从本质上讲,采用我们解决方案的立方体卫星预示着更光明的未来,太空探索与我们的环境、社会和经济和谐相处。无论我们谈论的是普通人还是各个领域的顶尖专家,毫无疑问,这些紧凑型飞船都是为子孙后代开启激动人心的可能性的钥匙。
摘要 - 从2000年代初期开始,这些立方体一直在增长,并在太空行业中获得了越来越多的“空间”。他们的短期开发时间表,低成本设备和piggack的推出创造了一种新的方式来访问该空间,提供新的服务并实现开发过程和应用程序的新技术。这些任务的验证和验证就是这种情况。,由于它们比传统太空任务便宜,因此Cubesats赢得了数字。发起了1000多个立方体,他们的成功任务率仍然不到50%,这主要是由于V&V流程较差。基于模型的方法正在尝试解决这些问题,因为它们可以帮助软件开发人员过去几年。作为复杂的系统,可以通过引入不同级别的模型来帮助太空产品。可以通过对行为方案进行建模和模拟操作程序来实现操作目标。在这里,我们使用一种可能集成了FSM和Statechartes功能的工具,即Atom Sysvap(有限自动机验证系统和执行计划)。使用此工具,我们能够从顶层建模太空任务的行为(即系统和段)至低级别(子系统)并模拟其相互作用(操作)。借助LUA编程语言,可以生成分析文件,特定方案和控制内部变量。索引术语 - 基于模型,操作,有限状态机器,验证和验证
AeroCube-1 因发射失败而丢失;然而,AeroCube-2 已经在制造中,并于 2007 年成功飞行。最早的 AeroCube 专注于开发和演示支持未来任务所需的基本总线技术(电力、通信、导航、姿态控制和推进)。AeroCube 计划的核心基础是基于 PSSCT(PicoSat 太阳能电池试验台),该试验台于 2008 年从奋进号航天飞机任务 STS-126 部署,后续的 PSSCT-2 于 2011 年从 STS-135 亚特兰蒂斯号部署,继续完善核心航天器子系统。AeroCube-4 于 2012 年发射,从技术演示平台发展为功能齐全的任务导向型航天器,为立方体卫星确立了最先进的水平。AeroCube-4 使用第一个 3 轴稳定控制系统演示了对地面和太空物体的跟踪,并在令人印象深刻的七年任务寿命中收集了数千张地球图像。 AeroCube-4 所展示的能力有助于说服国防和 NASA 客户,立方体卫星可以执行真正的任务。
自诞生以来,立方体卫星就成为了太空网络和探索领域最令人兴奋的技术,因为与同类传统卫星相比,立方体卫星的成本和复杂性更低 [1]。这使得太空任务的设计和运行周期成倍加快,也增加了人们对太空领域高风险企业的激励 [2]。这些突破为私有化太空网络时代铺平了道路,例如 SpaceX Starlink 星座 [3]。要充分释放太空网络的潜力,需要更高的数据速率和高度紧凑的设备 [4]。从这个角度来看,太赫兹 (THz) 频段(从 0.1 THz 到 10 THz)是一种巨大的频谱资源,可用于开发可用于下一代立方体卫星的无线技术 [5]。 THz 波段技术非常适合立方体卫星,因为它具有可维持极高数据速率的大型连续带宽,以及 THz 频率的亚毫米波长,这自然会产生高度紧凑的设备 [6]。然而,THz 频率下非常高的路径损耗仍然是电磁 (EM) 频谱这一部分未被充分利用的关键原因。一方面,THz 频率会因与特定频率下的某些气体分子(主要是水蒸气)的共振峰而遭受吸收损耗 [7]。尽管如此,如 [8] 中详细讨论的那样。太空中没有大气介质,因此吸收损耗减少,使 THz 波段成为卫星间通信链路的理想选择。同时,由于低地球轨道 (LEO) 内的大气存在减少,可以通过适当选择避免这些吸收峰的设计频率来减轻上行链路和下行链路期间的吸收损耗。另一方面,THz 频率的波长非常小,导致
在美国内布拉斯加州,立方体卫星被用于测量地面水的蒸发量,分辨率达到 3 米。立方体卫星产生的数据与地面气象塔的地面数据进行了比较。尽管这些地面塔也可以成为测量水蒸发量并利用数据预测和检测干旱的解决方案,但使用立方体卫星更为可行。农民维护地面设备并不断检查的成本将高于使用立方体卫星。这些立方体卫星还显示出与地面数据(来自地面仪器)的高度相关性。下面的数据显示了内布拉斯加州三个不同田地的每日蒸发率,以及卫星数据和地面塔数据(红线和蓝线)的相关性。如果将地面塔数据视为可接受值,则卫星数据的 r^2 为 0.86–0.89,平均绝对误差在 0.06 至 0.08 毫米/小时之间。 (Aragon 等人,2021 年),从而展示了如何使用立方体卫星数据来取代这些传统的气象塔。:
2022 年,Blue Canyon 为 NASA Artemis I 任务的 10 颗立方体卫星中的 8 颗提供了 XACT 姿态控制系统和 XB1 航空电子解决方案,这些立方体卫星是次要有效载荷。50 多年前阿波罗计划结束后,我们很自豪能够成为重返月球探索的一部分。
Cuberover是天体可扩展的行星级风车,旨在彻底改变进入月球的通道。Cuberover使用飞行遗产和现成的组件以历史价格的一小部分执行科学任务和技术演示。类似于月球表面的Cubesats,每个Cuberover单元或“ U”,可以支撑10 cm x 10 cm x 10 cm 10 cm的有效载荷,重量为1千克。此标准配置可扩展到从2U到24U的尺寸,并且更大,以支持有效的有效载荷,并有各种需求。借助Cuberover服务,客户提供有效载荷,并且Astrobotic提供了发布,Lander,Rover和Mission操作。