微卫星-太空探索新机遇

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1、微卫星:太空探索新机遇　　长期以来，在大气层外研究天文学，一直是美国宇航局（NASA）及其它政府太空机构的专属领域。但是现在这一状况正在改变。得益于微电子技术和民间宇航事业的发展，如今，一些大学以及小型公司有可能将自己制造的卫星发射到太空。只需相当于建造一座大型业余天文台的资金，任何人都可以发射卫星进行有用的科学研究。在下个十年里，业余团队探索太空的步伐甚至有可能迈向近地轨道以外的深空。这种微卫星被称为“立方体卫星”，相关技术最早是1999年由BobTwiggs（当时在斯坦福大学）和JordiPuig-Suari（加州州立理工大学）开始发展的。Twiggs指出，大多数火

2、箭在将载荷送入轨道时，均有几百千克（甚至更多）的冗余运输能力，因此他设想，是否可以将微卫星搭载到这些火箭上。他还想弄清楚，微卫星能否在轨道上生存足够的时间，从而获取有用的成果。13这两个问题均得到了肯定的回答。最初在斯坦福大学以及加州州立理工大学进行的研发工作，如今已发展为立方体卫星的通用标准，为这些新型的“大众卫星”规定了尺寸、形状和重量的要求。最小的立方体卫星，被称为1U级，每边长为10厘米，重量仅为1.33公斤或更轻。稍大一些的2U级和3U级尺寸分别为20厘米和30厘米，最大重量为2.66公斤和4公斤。到目前为止，已有近100颗立方体卫星升空，成功率约75%。其中

3、一半失败的原因是运载火箭没有抵达轨道，其余大部分是由于轨道上的通讯或电力系统问题。尽管立方体卫星的发射成功率比大型卫星要低一些，但由于成本明显降低，所以相对来说依然很合算。实际上，把迄今所有立方体卫星的成本加起来，大概都没有一颗商业通讯卫星的发射成本高。立方体卫星可以做什么？目前为止，大部分立方体卫星的任务目标都可归为三个方面：进行科学研究、研发新的太空技术、为教育和科学普及服务。科研方面的例子包括斯坦福大学的3U级QuakeSat1卫星，于2003年发射，用于在外层空间探测可能是地震前兆的电磁信号。NASA于2006年发射的GeneSat-1卫星，是一个设备齐全的生物

4、学实验室，用于研究太空环境对直接暴露的大肠埃希杆菌的影响。在密歇根大学开发的“极光射电探测器”（RAX）于2010年发射升空，用于探测电离层的等离子体的性质，这些等离子体会干扰航天器的通讯信号。主要用于开发新式太空技术的立方体卫星包括NanoSail-D2，一个于2011年初部署的3U级立方体卫星，它成功地展开了NASA的第一具空间太阳帆。“多用途永久系链”系统（MAST），由Tethers13Unlimited公司开发，于2007年发射。它由三颗1U级立方体卫星组成，并通过一根1000米长的系链相连接。中间的卫星可以沿着系链上下移动，拍摄图片，以检查空间碎片对系链造成

5、的损害。不过由于系链部署和对地通讯方面的问题，这项任务只取得了部分成功。另外，由多伦多大学开发的CanX-2立方体卫星于2008年升空，并取得了更大的成功，它首次实现了使用冷气体推进器变轨。第三类主要用于教育目的。一些学生制作的立方体卫星从未打算发射升空，仅用一辆二手车的价钱就能制造一个功能齐全的立方体卫星，这很值得。（与此类似，一些望远镜制造者愿意花更多的时间研制设备，而非用它观测。）在这一类别中，韩国艺术家HojunSong的立方体卫星颇不寻常，它携带高功率的LED灯，可以通过闪烁的方式播送地面的业余无线电爱好者编制的摩尔斯码信息。日本的FITSAT-1卫星也采用了

6、类似的理念，它由国际空间站于2012年释放入太空，它的LED灯在美国、欧洲以及日本的上空闪烁。13最后，我还要提到我的公司在立方体卫星教育领域的努力。我们的SkyCube卫星计划于今年年底发射，如果获得成功，它将是首颗由大众筹资进入轨道的卫星。它将在915MHz的频率从太空广播120字节的信息，同时还可以拍摄VGA制式的地球影像，赞助者们通过智能手机就能得到这些图片。在这项90天任务的最后，SkyCube还会为一个3米的气球充气，从而利用大气阻力脱离轨道而坠落，以避免成为太空垃圾，肉眼就可以看见这个气球。进入轨道目前，在太空部署立方体卫星有两种途径。一种是将其搭载于更大

7、的卫星上捆绑发射，当主要载荷释放后，次要载荷就会通过一个名为“多微卫星轨道部署装置”（P-PODs）的弹簧装置释放，它可以将多颗微卫星释放到逐渐远离主要载荷的轨道上。大部分立方体卫星都是采用这种方式发射的。还有一种新型部署方式，即通过国际空间站来释放。它由日本的“微卫星轨道部署装置”来完成，该装置于2012年7月被送入国际空间站。从国际空间站释放立方体卫星的成本远低于由运载火箭搭载发射，不过这只能将卫星送入国际空间站附近的轨道。捆绑发射单颗1U级立方体卫星的成本大约为10万美元，2U、3U级的成本是其两至三倍，而从国际空间站释放的成本则只