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走向第三维 —— 从无人机到微纳星(3)

已有 1455 次阅读 2019-7-20 07:10 |个人分类:学海无涯|系统分类:观点评述| 微纳卫星, 微推进, 平台

走向第三维 —— 从无人机到微纳星(3)   2017 7月20日 北京 阴霾


目前的立方星及其组装的微纳星基本上都没有在轨推进(包括位保)动力。随着执行的任务越来越多样,微纳星的“微推进”问题正在成为航天动力研究领域的新热点。


下面是笔者在三极天基探测香山会议上发言后半部分的要点:


天基探测平台的发展方向:微纳化与标准化

 

(1)天基观测平台低轨道任务正在呈现多样化的趋势

微纳卫星平台在地球物理探测,气象、气候观测预报,预警、定位、导航,等等低轨道(百公里级)多样化任务方面,都有非常广泛的应用。而且微纳卫星平台具有机动灵活、经济实用的特点,非常适合应对重大灾害等紧急任务进行多卫星快速部署。


(2)CubeSat 开辟了天基探测平台微纳化的新路

CubeSat (1U): 10×10×11.35 cm3,  < 1.33 kg —— 基本在纳星范围,表面太阳能电池版覆盖,面积 < 400 cm^2;

可以直接投放,也可以一箭多星(几十上百颗)发射。


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(3)微纳卫星急需中国标准

我们已经深切感受到:标准关系到发展的根本。标准平台是微纳星发展的基础。我国国民经济发展和科学研究深入提出了越来越多的、适于采用微纳卫星平台的空间任务。这将成为一个巨大的市场,急须顺应市场和国家战略需求,制定卫星平台的中国标准,为国家需求服务、为发展市场服务。考虑将来的发展,这一标准应有载荷、能源、动力考量。

目前的立方星及其组合大多没有在轨推进动力。但是笔者在5年前就指出:随着空间任务多样化,微纳星的在轨推进正成为平台必备的选择。这一点也越来越成为国际航天界的共识。[参见:Levchenko et al, Explore space using swarms of tiny satellites, Nature 562, 185。]

最近发射的Starlink星簇也再次证实了这一点。


(4)极轨天基探测载荷与在轨动力

 天基平台的载荷研发 —— 一直是严峻的挑战。微纳卫星平台结合芯片技术发展基于最新IT技术的载荷,在轨测试灵活、方便、快捷,可大大缩短研发周期,快速提高技术水平。

而微推进的发展,主要应是:成熟技术及装备的小型化和颠覆性新技术(如液态金属或“尘埃”颗粒的电推进技术等)的研发;特别要考虑有效载荷所占空间、电磁兼容性,等等。


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(5)优势

我国目前发射的卫星以行业卫星为主,标准化有利于市场化。微纳化、标准化平台更有利于科学家直接参与卫星设计。

微纳卫星的灵活性使得提出项目建议到发射的周期大大缩短;类似无人机,可以大量、“随时”发射。可以大大提高“轨道”(不是仪器)分辨率:

     提高空间分辨:结合任务的编队飞行,实现多尺度观测(小尺度靠仪器,大尺度靠编队);

     提高时间分辨:同样是小尺度靠仪器,大尺度靠轨道安排来提供,可轻易实现24小时连续覆盖。


结合国内载荷、动力发展,建设微纳卫星标准平台;并结合平台标准尽快部署微推进研究——是当务之急。




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1 范振英

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