摘要:2022 年 4 月 1 日,AlfaCrux CubeSat 由 Falcon 9 Transporter-4 任务发射,这是 SpaceX 第四次专用小型卫星拼车计划任务,从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军站的 40 号航天发射台发射升空,进入 500 公里的太阳同步轨道。AlfaCrux 是一项业余无线电和教育任务,旨在在小型卫星任务的背景下提供学习和科学益处。这是一个理论和实践学习的机会,学习小型卫星的技术管理、系统设计、通信、轨道力学、开发、集成和操作。AlfaCrux 有效载荷是一种软件定义的无线电硬件,负责两项主要服务,即数字分组中继器和存储转发系统。在地面部分,已经开发了一个基于云计算的指挥和控制站,以及一个开放的在线平台,用于访问和可视化 AlfaCrux 遥测和用户数据和实验的主要信息。它还成为在轨数据库参考,可用于不同的研究,例如无线电传播、姿态重建、卫星传感器的数据驱动校准算法等。在此背景下,本文介绍了 AlfaCrux 任务、其主要子系统以及在早期轨道阶段取得的成就。本文还介绍和讨论了对航天器运行进行的科学和工程评估,以应对地面站的意外行为并更好地了解太空环境。
外面很黑,而且越来越黑。鸟儿栖息,汽车前灯亮着,但这是春天的早晨 09:30……2015 年 3 月 20 日星期五,北欧出现了令人惊叹的日偏食。这深刻地提醒我们太阳系的力量和威严。也许命运注定了,这期《航空测试国际》杂志将独家采访朱莉·克莱默·怀特,她是深太阳系载人猎户座项目的高级工程师。2014 年 12 月 5 日,猎户座飞船搭载德尔塔 IV 重型火箭从卡纳维拉尔角发射升空:这是一次绕地飞行 2 圈、持续 4 小时的飞行,测试了许多对安全至关重要的系统,包括发射和高速再入系统,如航空电子设备、姿态控制、降落伞和隔热罩。未来,猎户座飞船将搭载美国宇航局的新型重型火箭太空发射系统发射。这次试飞标志着太空旅行的新纪元。这表明了迈出这一步的极其重要的决心。“我是在 1985 年挑战者号航天飞机悲剧的阴影下加入 NASA 的,”Kramer 说。“我亲眼目睹了人们致力于解决当天出现的问题并确保不再发生这种事情的决心。从那时起,对 NASA 努力实现的目标(工程卓越和诚信)的热情成为了我所做的一切的试金石。我知道这些人生教训并不是 NASA 独有的。但要具备这些价值观,并注重团队合作和个人
自太空时代开始以来,JPL 的太空飞船已经造访过太阳、月球和所有八大行星,有些甚至已经完全飞出太阳系。JPL 将旅行者号、伽利略号和卡西尼号送往外行星,将探测器送上火星,绘制金星云层覆盖的表面,并为尼尔·阿姆斯特朗在月球上迈出“一小步”铺平道路,而 JPL 最初是一个由和平主义者管理的军用火箭研究机构,而他当时只是想探索高层大气。加州理工学院喷气推进实验室非正式成立,当时航空学教授西奥多·冯·卡门 (Theodore von Kármán) 的研究生弗兰克·马利纳 (Frank Malina) [MS ME '35, MS AE '36, PhD '40] 和一些朋友在 1936 年在干河道中试射了一台火箭发动机。JPL 自 1958 年以来一直退出火箭业务,成为其成功开发美国第一颗卫星“探险者 1 号”的牺牲品。“探险者 1 号”是为回应 1957 年 10 月发射的 Sputnik 而发射的,Sputnik 标志着苏联对低地球轨道的主权。1957 年 8 月,世界上第一枚洲际弹道导弹(俄罗斯制造)发射升空,每隔 96 分钟就会飞过上空,斯普特尼克号提醒紧张不安的美国,核弹头也可以很容易地发射到那里。这是 JPL 从武器实验室到行星探测器的历程。
该卫星于美国东部时间晚上 7:30 从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军站搭乘 SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射升空。此次发射是土耳其减少对外国卫星技术依赖计划的一部分,土耳其交通和基础设施部长 Abdulkadir Uralo ğlu 称这颗卫星是“我们在太空独立的象征”。该卫星将成为土耳其最大的卫星和新空间技术私人计划 Plan-S 的一部分,该计划旨在为不断增长的卫星星座提供物联网连接。Plan-S 打算在不久的将来将星座扩大到包括 100 多颗卫星,从而能够在全球范围内提供低延迟通信服务。Plan-S 联合创始人兼首席执行官 Tugay Guzel 认为,通过推广本土技术,该星座项目将加强土耳其在最后边疆的地位。 Guzel 表示:“该卫星星座将同时连接数百万台设备,极大地惠及全球许多行业,尤其是农业、物流和能源行业,而且只有少数几家公司能够提供这样的服务。”Turksat 6A 是历时十年建设的成果,将为欧洲、中东和亚洲部分地区提供卫星、电视和通信服务,并将印度、泰国、马来西亚和印度尼西亚四个国家纳入 Turksat 的覆盖范围。土耳其总统雷杰普·塔伊普·埃尔多安认为,该项目代表着土耳其航天计划的光明未来:“随着 Turksat 6A 的投入使用,土耳其将成为一个能够生产通信卫星的国家。凭借所获得的技术和经验,我们国家将在设计和制造方面占有一席之地。”
弗吉尼亚州尚蒂伊——美国国家侦察局(NRO)与海军研究生院(NPS)新西兰国防军(NZDF)国防科学与技术(DST)和 SEOPS Space 合作,于 2025 年 1 月 14 日美国东部时间下午 2:09,成功将研发(R&D)演示器 Otter 搭载在 Transporter-12 任务中的 SpaceX Falcon 9 号火箭上从加利福尼亚州范登堡太空部队基地的太空发射综合体-4E 发射升空。Otter 的合作研发任务旨在使新技术发展能够在日益复杂的太空环境中运行。Otter 是一颗 6U 立方体卫星,由 NPS 代表 NRO 建造和运营,并搭载由 DST 建造的 NZDF 有效载荷。主要有效载荷 Tui 是 DST 在新西兰奥克兰建造的 NZDF 有效载荷。Tui 将对天基通信网络性能进行表征和验证。 NPS 建造的两个次要有效载荷将有助于开发和评估未来立方体卫星任务的通信技术和操作概念。“NRO 一直在寻找创新方法来提升我们在太空中的能力,”NRO 先进系统和技术理事会主任 Aaron Weiner 博士说。“这个演示器展示了快速满足太空要求的低成本商用现成硬件的价值。” 60 多年来,NRO 已成功满足了美国情报、军事、民用和盟国合作伙伴的需求。它仍然是全球独特情报、监视和侦察系统的领导者。NRO 的下一代系统将有助于确保在正确的时间将正确的数据传送给正确的用户,速度比以往任何时候都快。有关即将进行的 NRO 发射的更多信息,请访问 NRO.gov/launch。
摘要 由于太空创新技术的使用,近年来太空服务的重要性显著增加。在开发新方法和新技术时,必须在真实操作条件下直接在太空中测试功能性和稳健性。然而,这在今天仍然是一个困难,因为研究人员和开发人员如果不花费大量的时间和成本就无法实现这种在轨演示的能力。慕尼黑联邦武装部队大学 (UniBw M) 在各个研究中心针对太空旅行和太空服务的各种相关主题开展创新开发和研究工作。作为对地面实验室已开展的研究工作的补充,我们引入了在轨演示和测试计划,作为迈向敏捷研究和开发过程的下一步。作为该计划的核心,UniBw M 正在开展一项名为空间互联网无缝无线接入网络 (SeRANIS) 的技术演示项目。 SeRANIS 的目标是通过在低地球轨道上的小型卫星 ATHENE-1 进行大量创新实验,提供快速部署的多功能太空任务。 ATHENE-1 计划于 2025 年发射升空。 SeRANIS 为研究人员提供了一个科学环境,以便共同研究、评估、开发、验证和展示太空和地面的新方法和技术。科学领域包括空间通信,包括宽带通信和物联网、无线电科学、基于人工智能的自主性、全球导航卫星系统技术、光学和红外地球观测以及物体识别算法。此外,还将展示卫星运行的新概念、现代结构、监测系统状态的创新技术以及太空电力推进。本出版物介绍了 SeRANIS 项目。介绍了项目框架、进度安排、项目现状以及卫星平台的选择。此外,还对此次任务的科学研究领域、任务架构、基本设计和轨道选择进行了说明。
• 詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 是一款主要用于进行红外天文学研究的太空望远镜。它是有史以来发射到太空的最强大的望远镜,其红外分辨率和灵敏度大大提高,可以观测到哈勃望远镜无法观测到的古老、遥远和暗淡的物体。 • 美国国家航空航天局 (NASA) 与欧洲航天局 (ESA) 和加拿大航天局 (CSA) 合作领导了 JWST 的研发。美国宇航局戈达德太空飞行中心 (GSFC) 负责管理望远镜的研发,巴尔的摩的太空望远镜科学研究所运营 JWST,主承包商是诺斯罗普·格鲁曼公司。 • WST 的主镜由 18 个镀金铍制成的六角形镜面部分组成,组合起来形成一个 6.5 米(21 英尺)[23] 直径的镜子,而哈勃的镜子直径为 2.4 米(7.9 英尺)。这使韦伯望远镜的集光面积大约是哈勃望远镜的 6.25 倍(25.37 平方米 vs. 哈勃望远镜的 4.0 平方米)。与在近紫外、可见光和近红外(0.1-1.0 微米)光谱中进行观测的哈勃望远镜不同,詹姆斯·韦伯望远镜将在较低的频率范围内进行观测,从长波可见光(红色)到中红外(0.6-28.3 微米)。 • 望远镜必须保持极冷,低于 50 K(-223 °C;-370 °F),才能在不受其他热源干扰的情况下观察红外微弱信号。它部署在靠近日地 L2 拉格朗日点的太阳轨道上,距离地球约 150 万公里(930,000 英里),其五层风筝形遮阳板可保护它免受太阳、地球或月球的加热。 • 它于 2021 年 12 月搭乘欧空局的阿丽亚娜 5 号火箭从法属圭亚那库鲁发射升空。
尽管托马斯·佩斯凯于 4 月 22 日作为阿尔法任务的一部分发射升空,但人类面临的最大挑战之一仍然比国际空间站更远,距离地球 40 万公里:建立月球基地。但是在能够长期定居月球以开发其资源或为未来更远的探索任务提供后勤支持之前,必须进行探索工作。使用自主机器人系统可以从太空绘制危险或难以到达区域的地图,然后最终部署太空港或人类居住地等基础设施。面对这一探索挑战,图卢兹 ISAE-SUPAERO 的空间先进概念实验室 (SaCLaB) 和该学院的一个学生团队正在开发协作探测车和无人机 (CoRoDro) 项目,以研究空间机器人系统的导航和自主操作。这项科学研究是欧洲航天局 (ESA) 支持的 IGLUNA* 2021 计划中在 8 个不同国家选出的 12 个大学技术项目之一。CoRoDro 的概念是开发无人机和探测车之间的交互。具体来说,无人机定位并绘制其环境,并将其传输给探测车,以便后者对其进行分析并选择最相关的点进行移动和进行科学实验。借助无人机的制图,探测车能够选择最短路径并确定可能的障碍物,从而缩短每次探索任务的时间。该项目的目标是了解在多大程度上可以信任机器人的工作,让它们完全自主地移动和做出决策,并确定在多大程度上人类可以做出决策,尤其是对不可预见的事件做出反应。从月球设施的角度来看,机器人将进行干预以支持关键活动。 CoRoDro 项目允许获取知识并在真实尺寸上测试有关未来空间站的服务、月球资源的开发或对机组人员和机器人之间在关键和危险活动中的协作的分析的多种理论。联系方式:leila.c@oxygen-rp.com
上个月,半个世纪前,英国退出了太空竞赛的太空发射部分,当时英国的黑箭火箭搭载着普洛斯彼罗卫星从澳大利亚伍默拉发射升空,成为英国火箭技术的告别之作。今天,2021 年,备受期待的国家太空战略 (NSS) 的发布令人欣喜,它展示了英国太空领域自 50 年前以来如何扩张,包括卫星、数据和服务,以及未来在轨道上的潜在机会,并立志成为小型卫星发射的领导者。尽管英国自诩为“银河系英国”,但 NSS 悄然放弃了之前的目标,即到 2030 年占领全球太空市场的 10%——这一目标在 2021 年之前就已越来越遥不可及。然而,如果英国决心实现 2022 年轨道太空发射这一备受瞩目的公共目标,它就需要加快步伐,因为倒计时正在迅速倒计时。设得兰群岛的安斯特岛是 ABL 系统公司和 Skyrora 公司以及英国洛克希德马丁公司建造的 SaxaVord 太空港的发射基地,截至本《AEROSPACE》于 10 月中旬付印时,该岛仍在等待设得兰群岛议会的规划许可,该议会正在考虑以环境和遗产为由反对苏格兰自然保护机构 NatureScot 和苏格兰历史环境局提出的开发计划。如果获得批准,SaxaVord 太空港最终将为安斯特岛创造 140 个就业岗位,每年为这个小岛的经济注入 490 万英镑。虽然安斯特岛上的小型火箭垂直太空港设施更像是 Rocket Lab 公司在新西兰的微型发射设施,而不是美国宇航局位于佛罗里达州的卡纳维拉尔角的 VAB、龙门架、巨型履带和爆破坑,但仍需要铺设混凝土、拓宽道路、安装桅杆等。如果英国明年重返太空竞赛的计划因传统的进步障碍——议会繁文缛节而受阻,那将颇具讽刺意味(但对于《银河系漫游指南》的粉丝来说可能并不意外)。
得益于花见温室中现有的设施,国际空间站 (ISA) 现已成功合成在火星上种植树木所需的营养物质。2040 年代初,ISA 发射了两艘太空探测器,分别是 EcoMaru-1 和 EcoMaru-2,EcoMaru-2 上还搭载了一个着陆模块。EcoMaru-2 上的第一个自给式温室设计不适合管理由于火星大规模沙尘暴而产生的尘埃堆积。另一方面,EcoMaru-2 也遭遇了山体滑坡,影响了其太阳能电池板。此外,山体滑坡还撕裂了温室的外壳。一个月后,EcoMaru-1 与 EcoMaru-2 以及地球的任务控制中心失去联系。两年前,EcoMaru-3 发射升空。任务成功,机上的探测器建造了火星第一座温室花见的主要结构。火星造林项目源自国际空间站上开发的水培法。由于看到了在零重力环境和人工气候下种植植物的积极成果,国际绿化火星计划获得批准。2030 年,三颗探测器——赤化成号、青化成号和绿化成号——登陆乌托邦平原陨石坑,这一里程碑引发了火星拟定技术的发展。这些探测器对这颗红色星球进行了 8 年的调查,并确定了进行植物研究的可行性。探测器到达火星十多年后,即 2040 年,两面探测器将火星土壤样本送回地球。在地球本土,在国际空间站的空间实验室里,天体生物学家弗洛雷斯将水培太空农业技术融入基质中,成功种植了金合欢树和松树。一组科学家在会议室里观察乌托邦平原陨石坑的全息图。农学家工程师 Fuentes 表示:“借助我们的营养监测系统和 Flores 博士的水培太空农业技术,我们可以开始树木的繁殖。我们需要一颗轻型卫星,但要足够强大,能够运送种子和水。”Zenin 博士指着屏幕上的图表说道。Rivera 博士非常激动,她询问 ISA 何时会向 Akai-Sakura 任务发出录取通知书。Satoru 教授倾身说道:“还有三天。”我们不要忘记着陆系统,载荷必须保持完好,探测车必须到达所需的准确位置。