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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。
(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。
(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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GMT+8, 2024-10-19 21:57
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