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          2. 你不知道的航天新知识——立方体卫星技术

            科普中国-科学原理一点通 2021-09-15

              近年来,随着人类对航天事业的研究不断深入,为弥补传统卫星制造成本高昂、研发周期长等缺陷,具备多载荷适配性的低成本航天器平台——立方体卫星应运而生,并得到了广阔的应用。

              1999年,立方体卫星的概念被提出,目的是提供一款研制时间更短、成本更加低廉,发射入轨更方便并能够保持较高发射频率的纳卫星设计。

               

              接下来,就让我们了解一下立方体卫星系统吧。

              立方体卫星的系统包含结构热控系统、星务系统、姿态控制系统、通信系统以及电源系统。

              首先,结构热控系统中的材料选择是立方体卫星质量和刚度的关键,一般采用铝合金。卫星热控技术又分为主动热控和被动热控,后者比较简单,有技术简易、工作可靠和不消耗能量等优势;其次,星务系统是立方体卫星的管理者,目前使用较多的立方体卫星星务系统是低功耗商用器件;姿态控制系统简单来说就是确定和控制卫星的姿态;立方体卫星的通讯系统多采用传统硬件结构收发信机,目前该模块已朝着数字化发展;立方体卫星电源系统包含了能源获得、能源控制和能源储存。

              目前,立方体卫星技术已经应用于多个领域:

              一、观测地表信息

              在观察地表信息的时候可以采用三单元立方体卫星。三单元立方体卫星的图像呈现十分清晰,地面观测范围较大。立方体卫星现在分布在各个轨道以及极地区域,数量已超过一百颗。立方体卫星每24小时输送一次图像信号,控制系统进行收集,从而对各个区域的地理特征进行分析。

              二、验证新卫星性能

              科学家们已经研制出新型的卫星对接技术、交汇技术等。第一颗卫星进入轨道后,可以发射第二颗立方体卫星,使后一颗卫星围绕前一卫星运转。立方体卫星系统安装了传感装置,便于固定两颗卫星的位置。卫星对接技术对航天事业的发展有着重要作用,一旦技术成熟,可以为航天器提供探测服务。

              三、探测未知空间

              航天探测就是想要开发人类未知的领域,立方体卫星的存在刚好可以满足航天探测的需要。许多国家都已开始进行立方体卫星探测项目,空间探测时至少需要五十颗以上的立方体卫星,形成完整的卫星系统。

               

              四、植物受影响实验

              植物的生长状态在地球和外太空有着很大的差异,需着重分析重力对植物的影响因素。将立方体卫星技术应用在植物所受影响的实验中,可利用电磁信号记录植物的生长过程,并将收集到的信息传给地面空间站。

              随着我国立方体卫星技术的发展,其研究、开发和应用必将获得更好的发展,成为我国航天强国建设道路上的一个亮点。

              本文由北京信息科技大学通信学院副教授李红莲进行科学性把关。 

              新华网科普事业部

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