在第一颗卫星发布近70年后,我们还有更多的问题,而不是关于空间的答案。,但是由电气工程和计算机科学教授克里斯托弗·佩斯特(Kristofer Pister)和机械工程博士领导的伯克利研究人员团队。 Stu Dent Alexander Alvara的任务是改变这一点。他们的想法:伯克利低成本星际太阳帆(Bliss)项目,由一支低成本,自主航天器组成,每个航天器仅重10克,而无需太阳辐射的PRES肯定。这些微型太阳帆可以参观数千个近地小行星和彗星,从而捕获高分辨率的图像并收集样品。
•缩放性:将电流可部署的复合动臂扩大到14-16.5 m的长度。与德国航空航天中心(DLR)正在进行的STMD可部署复合动臂项目(DCB)有关。•包装:系统必须存放在现有或预期的乘车式小型航天器形式中,并具有航空设备和仪器有效载荷的体积。将在拟议的AES高级复合材料太阳帆系统(ACS3)子尺度飞行示范中解决。2020。•子尺度系统验证:40-50%比例零G的太阳帆和部署系统验证。将在加利福尼亚州ACS3 Leo Flight期间解决。2020。
从美国宇航局的太空发射系统 (SLS) 部署后,近地小行星 (NEA) 侦察兵任务将前往一颗小行星进行近距离飞行并对其进行成像,主要推进器为面积为 86 平方米的太阳帆。太阳帆是一种大型镜面结构,由轻质材料制成,可反射阳光来推动航天器。持续的太阳光子压力可提供推力,而不需要传统化学和电力推进系统所使用的笨重、消耗性的推进剂。NEA 侦察兵由美国宇航局的马歇尔太空飞行中心 (MSFC) 和喷气推进实验室 (JPL) 开发,基于行业标准的立方体卫星外形。该航天器尺寸为 11 厘米 x 24 厘米 x 36 厘米,重量不到 14 公斤。从太空发射系统 (SLS) 部署后,太阳帆将展开,航天器将开始其 2.0 到 2.5 年的旅程。在小行星飞掠前约一个月,NEA Scout 将搜索目标并开始其接近阶段,使用无线电跟踪和光学导航相结合的方式,对目标进行相对缓慢的飞掠(10-20 米/秒)。本文将介绍任务概要、帆船、任务设计以及深空运行的最初几个月。
摘要 本文介绍了一种由太阳帆推进的小型卫星任务概念,用于拦截并可能与新发现的瞬时星际物体 (ISO) 会合。该任务概念源自一项技术演示任务的提案,该任务旨在高速离开太阳系,最终到达太阳引力透镜的焦点区域。ISO 任务概念是将太阳帆飞向围绕太阳的保持轨道,当 ISO 轨道得到确认后,让帆飞行器达到超过 6 AU/年的逃逸速度。这将允许对新的 ISO 发现做出快速反应,并在距太阳 10 AU 以内进行拦截。两种新的行星际技术可用于实现此类任务:i) 行星际小型卫星,例如 MarCO 任务所展示的卫星,以及 ii) 太阳帆,例如 LightSail 和 IKAROS 任务所展示的卫星,以及为 NEA Scout 和 Solar Cruiser 任务开发的卫星。当前的技术工作表明,在十年内,此类任务已经可以飞行并到达穿越太阳系的 ISO。它可能使首次接触 ISO 时能够进行成像和光谱分析,测量尺寸和质量,从而可能提供有关该物体起源和成分的独特信息。可以使用类似的方法返回样本。
可能的技术发展:冷原子干涉测量法、X 射线干涉测量法、新动力和热源、低温样品返回、太阳帆 成员国提供有效载荷是关键推动因素,需要在 CM22 上解决的新范式
太阳能航行为立方体规模,无推进剂的航天器技术提供了机会,该技术可以通过传统方法实现长期和长距离任务。太阳帆使用从帆表面反射的阳光光子中的线性动量转移。要推动航天器,不需要机械运动的部件,推进器或推进剂。但是,态度控制或方向仍然使用涉及反应轮和推进剂弹射的传统方法进行执行,这严重限制了任务寿命。例如,即将执行的任务将太阳帆与最先进的推进剂弹出气体系统采用的现有最先进的解决方案的现状。在这里,使用加油推进器的使用限制了任务的寿命。为了解决有限的任务寿命问题,利用反光控制设备的无推进剂态度控制项目团队正在使用薄材料(一种光学膜)进行无向态度控制,这是一种光学膜,可从透明到反射性的电气切换。该技术基于聚合物分散的液晶(PDLC),该液晶允许在使用电压时进行此切换。这项技术消除了推进剂的需求,这在改善性能和寿命的同时降低了体重和成本。
太阳巡洋舰是一个小型(ESPA 级)卫星技术演示任务 (TDM),旨在使用面积大于 1600 平方米的太阳帆来完善太阳帆推进技术,展示其作为推进系统和稳定指向平台的性能,用于在日地拉格朗日点 1(sub-L1)向阳的人造晕轨道上进行科学观测。为了确保整个任务期间的姿态控制,必须管理用于姿态控制的反作用轮 (RW) 上累积的动量,以使帆船不会因 RW 动量饱和而失去控制。太阳辐射压力与质心 (CM)/压力中心 (CP) 偏移、变形的帆形和远离太阳的指向角以及其他因素相结合引起的环境扰动扭矩会在轮子上形成动量。太阳巡洋舰通过使用主动质量转换器 (AMT) 来减轻这种动量积累,通过调整 CM/CP 偏移来保持俯仰和偏航动量,并使用推进器来保持滚动动量。太阳巡洋舰团队进行了一项调查,以评估新型动量管理概念的可行性和权衡,例如反射率控制装置 (RCD)、不同的推进器配置以及控制叶片和其他铰接式控制面。此外,还评估了减少扰动扭矩累积的技术,例如减少吊杆尖端偏转和时钟角控制。类似的帆船动量管理策略可用于未来的任务,例如太空天气监测和地球磁尾科学任务。关键词:太阳巡洋舰、动量管理、GNC、ADCS
该设施的用户已经开展了许多重要的研发项目。例如,火星探测器的电子模块在这里进行了测试。辐射对光纤、太阳能电池和太阳帆的影响也得到了研究。哈勃太空望远镜的光学元件暴露在质子辐照下,以确保其特性不会在太空辐射环境中发生显著改变。NASA 目前在 Tandem Van de Graaff 有两个正在进行的项目。一个是校准和测试国际空间站的剂量计,另一个是测试未来载人航天任务的主动航天器屏蔽。同时,这些加速器多年来一直被用作两个较大的 BNL 用户设施(RHIC 和 NSRL)的重离子预注入器。
M. Leipold,C.E。Garner,R。Freeland等。odissee,一项关于地球轨道上太阳帆的建议,Acta Artronautica 1999 45/4,557-566 D. Agnolon,Agnolon,研究概述太阳能航行示威者:Geosail,DLR/Esa,DLR/Esa,2008 N. Wolff,P。参见Feldt,P。Seefeldt,W。Bauer selterive solative solative of Selor for solarited of solaritive sol。在太阳能航行的进步中,第351-365页。Springer,2014年。P。Seefeldt,P。Spiez,T。Spröwitz等人,Gossamer-1:Mission Concept and Technology for Gossamer Spacecraft受控部署,太空研究的进展59.1(2017)(2017):434-456…ESA项目转移:
二、推进系统的技术现状与问题 现阶段航天推进技术,唯一实用的推进系统是化学推进系统和电推进系统,它们都是基于质量的排出来引起动量推力。目前的推进系统广泛采用基于动量守恒定律的动量推力,由于其最大速度受气体有效排气速度与质量比的自然对数的乘积限制,其速度太慢,无法使飞船实现行星际旅行和恒星际旅行,因此一直亟待推进方式的突破。 2.1动量推力(反作用推力) 如上所述,目前除太阳帆和光帆外的各种推进系统都是基于动量守恒定律的。对于基于动量守恒定律的动量推力,其最大速度(V)受气体有效排气速度(w)与质量比的自然对数(R)的乘积限制。