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Tyvak纳卫星系统公司的立方体卫星逼近操作演示验

发布时间:2019-10-05 08:39编辑:航天科技浏览(72)

    澳门新葡8455手机版,2019-02-25[据spacetechasia网站2019年1月21日报道] 1月18日,由日本宇宙航空研究开发机构委托设计并由航天初创公司Axelspace运行的“快速创新有效载荷卫星1号”,已于上午9:50从日本鹿儿岛县内之浦航天中心成功发射。卫星重200千克,与其他6颗微型卫星和立方星共乘,由JAXA的轻型运载火箭“艾普斯龙”-4(Epsilon-4)发射升空。 RAPIS-1的成功分离在发射后约50分钟得到确认。RAPIS-1是JAXA“创新卫星技术演示验证项目”的一部分,该项目旨在为外部实体提供在轨验证机会,目的是加强核心卫星部件背后的技术。该机构已安排4次演示验证发射机会,每两年一次。此次发射是首次发射机会,被称为“创新卫星技术演示验证1号”,并搭载了7个演示验证试验。这些演示验证试验是: 日本电气公司测试现场可编程门阵列的太空环境耐受性 庆应大学的2-3 Gbps X波段下行链路在轨演示验证 日本太空系统公司“绿色推进剂反应控制系统” 日本太空系统公司太空粒子监测仪 东京工业大学深度学习姿态传感器/星跟踪器 JAXA的轻型太阳能电池板设备 中部大学的微型低功耗GNSS接收器到目前为止,RAPIS-1已通过关键运行阶段,已开始对星上组件进行检查,检查可能持续一个月。之后,卫星将开始正常运行,7个实验仪器将开始进行在轨测试。 

    原标题:国际空间站发射卫星 测试太空垃圾主动清除技术

    [据美国Tyvak纳卫星系统公司网站2014年10月12日报道]Tyvak纳卫星系统公司已完成“立方星逼近操作演示验证”航天器的研发,并获官方批准进入航天器的组装集成与试验阶段。

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    CPOD任务将利用两颗3U立方星演示验证交会、逼近操作与对接技术。该项目使用的卫星尺寸为10×10×33厘米,每颗重量为5千克,装有可展开的太阳能帆板。该任务将对若干微型化低功率航电技术进行验证与表征,此种技术可用于未来的NASA项目中。CPOD任务将演示验证两颗小卫星保持相对确定位置的能力,以及利用成像传感器和多发动机冷气推进系统进行精确绕飞和对接的能力。将采用新型通用对接装置进行对接。发射后,两颗立方星将被同时释放入轨,并接受检查以确保具有良好的作业和机动能力。每颗卫星将使用自身的“天对地”数据链传输另一颗卫星的视觉图像。卫星内部数据链将在两颗卫星间共享GPS和其他数据。卫星将利用星上处理器以及制导、导航和控制飞行软件自动执行多次逼近操作试验。利用星上导航系统,立方星可以围绕另一颗立方星实施一系列绕飞机动,以验证并表征传感器系统。完成这些机动后,两颗卫星将靠近并利用特殊装置进行对接。整个任务期间,可能会尝试多次对接机动。

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    卫星逼近操作能力是一种重要能力,可实现卫星在轨侦察和服务,还能实现多星在太空中的联合作业,甚至能使卫星联合起来构成更大的航天器或在轨运行系统。该能力也可用于航天器在小行星附近机动或其他科学探索任务。为甚小航天器赋予上述能力是一项重大挑战,所取得的进步将使复杂航天任务变得更加可行。

    国际空间站(ISS)的宇航员在空间站上发射了首颗具有太空碎片清除功能的卫星RemoveDEBRIS,它同时也是ISS史上部署过的最大的卫星。这一专门用于测试碎片主动清除(ADR)系统有效性的低轨道卫星,汇集了欧洲、亚洲、非洲与美国各太空机构、航天专家与技术公司的智慧结晶。

    经过多重严格评审,“小型航天器技术项目”管理组认定Tyvak公司能有效地规避可预见的风险,并展示出完成该项目阶段所需的技术和项目规划的能力。Tyvak公司负责从子系统设计到运行的整个任务,现正按原计划进行,预计在年底可完成航天器全部集成工作,作为NASA“立方星发射倡议”的一部分,两颗CPOD卫星将按照“发射服务项目”的安排,搭乘发射进入近地轨道。卫星最早于2015年5月进行飞行就绪评审。预计于2015年发射。(中国航天系统科学与工程研究院 贾平 许红英)

    太空碎片(俗称太空垃圾)正逐渐成为地球与太空所面临的严峻问题。欧洲航天局(ESA)的官员表示,太空碎片指的是“地球轨道上或重返大气层的所有无功能人造物体,包括其残块与组件”。如今,太空环境的日益拥挤,使得提供安全服务与执行关键任务的卫星遭碎片撞损的可能性不断增大,并进而危及到乘坐航天飞船升空或重返大气层的宇航员的生命安全。

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    美国国家航空航天局(NASA)官员表示:“自进入太空时代以来,太空碎片数量就出现大幅增加的态势。大部分发射到太空的物体如今仍在地球轨道上运行,这些物体及其副产物对太空与地球都构成了一定威胁。”

    NASA官员进一步表示:“太空里的碎片会互相发生碰撞,进而损坏在轨运行的卫星,并影响地球所接收的卫星服务质量。具体来说,太空中的撞击很难预测,且非常危险。四处乱飞的碎片会给航天飞船的运行带来麻烦,而两个碎片相撞会产生大量快速移动的小碎片。最严重的情况是发生连锁撞击,最终影响到网络连接、电子邮件、全球定位系统(GPS)导航以及手机赖以正常工作的航天器。”

    NASA 官员表示,将通过RemoveDEBRIS卫星进行“碎片主动清除任务的在轨演示,来验证关键性碎片主动清除技术。这些技术具体包括基于捕网与鱼叉的捕获技术、基于拖曳帆的快速离轨技术、以及采用视觉导航的交会接近探测技术。总之,RemoveDEBRIS项目能使无人与载人航天器的飞行安全性大大增加。”(敬请关注SAE International有关太空安全的声明。)

    RemoveDEBRIS卫星是全球为了清除不断堆积的危险轨道碎片所开展的首批任务之一。今年4月,执行第14次商业补给任务(Commercial Resupply Mission)的SpaceX猎鹰9号火箭从位于弗罗里达州的肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center)发射升空,将所搭载的RemoveDEBRIS卫星送至了国际空间站(ISS)。

    RemoveDEBRIS由英格兰萨里卫星技术有限公司(SSTL)建造,该公司是萨里大学( University of Surrey)的一家衍生企业,由空中客车防务及航天公司(Airbus Defence and Space)控股。之后通过位于得克萨斯州韦伯斯特(Webster)的NanoRacks公司所生产的Kaber微型卫星部署器完成部署。

    在萨里大学萨里太空中心(Surrey Space Centre)牵头、欧盟第七框架计划(Seventh Framework Program)按拨款协议提供部分资金支持的情况下,相关太空公司与研究机构组成了联合研究组,专门致力于RemoveDEBRIS卫星的设计与开发,成员包括空中客车公司(Airbus)、阿丽亚娜集团(Ariane Group)、法国国家信息与自动化研究所(Inria);英格兰SSTL;荷兰Innovative Solutions In Space公司;瑞士电子与微技术中心(CSEM)以及南非斯泰伦博斯大学(Stellenbosch University)。

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    RemoveDEBRIS卫星由宇航员通过日本首个载人航天设施——日本希望号实验舱(JEM)(昵称为Kibo,即英语中“希望”的意思)发射。JEM是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)对ISS的第一个贡献,用于支持日本在轨科研活动的开展。相关官员表示,JEM依托在轨运行的美国实验舱获取所需的空气、电力、数据与冷却液资源,这为更好地利用太空环境创造了大量机会。

    在7月2日访问JAXA位于筑波科学城(Tsukuba Science City)的总部筑波太空中心(Tsukuba Space Center)时,日本国防部长Itsunori Onodera宣布,将与JAXA合作,共同致力于清理危险太空碎片。Onodera表示:“我们将主动参与到太空监控的工作中来,以更安全地使用太空。我希望在这次JAXA之行的影响下,日本国防部与自卫队能够积极参与到太空的开发与利用中来,为确保太空安全尽一份力。”

    RemoveDEBRIS任务将展开四项实验,其中较大的卫星将释放两颗立方星(CubeSat)作为人造目标。实验将首先测试用鱼叉和捕网捕获在轨物体的技术。另外还将测试一种视觉导航系统,该系统依靠摄像机与激光雷达(LIDAR)技术对主卫星所释放的立方星展开观察。最后,RemoveDEBRIS卫星会使用一个巨大拖曳帆,使目标轨道快速衰减,直至最后毁于地球大气层中。

    NanoRacks 公司外部有效载荷部经理Conor Brown表示:“RemoveDEBRIS项目展示了一些激动人心的碎片主动清除技术,可能对我们未来的太空碎片管理工作产生重大影响。此外,它也有力证明了小型卫星功能的日趋强大,并肯定了空间站在执行这一规模任务中所扮演的平台角色。”

    联盟成员的分工如下:

    • 任务协调与财团内部协调:萨里太空中心(英国)
    • 卫星系统工程:ASF(法国)
    • 平台与电子:SSTL(英国)
    • 鱼叉:空客(英国)
    • 捕网:空客(德国)
    • 视觉导航技术:CSEM(瑞士)/ INRIA/空客(法国图卢兹)
    • 立方星分配器:太空创新解决方案公司(Innovative solutions in space,荷兰)
    • 目标立方星:萨里太空中心(英国)/STE
    • 拖曳帆:萨里太空中心(英国)

    RemoveDEBRIS项目中来自萨里太空中心的研究人员有:G.Aglietti教授、C. Underwood教授与C. Bridges博士。此外,Simon Fellowes为RemoveDebris联盟的总负责人。

    RemoveDebris卫星的发射过程如下:

    • RemoveDebris平台被装入专门盒子中运送至国际空间站。
    • 宇航员打开盒子,并将平台安装在滑台上。
    • 滑台进入国际空间站日本实验舱,实验舱中的特殊机械臂抓住平台,并将其移至ISS之外。
    • 机械臂沿特定方向释放平台,任务开始。

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    1961年至2017年4月共记录有290起在轨航天器解体事件,其中大部分事件与卫星及火箭上面级爆炸相关,而偶然或故意的相撞事件只占到不到10起。(图片来源:ESA/ID&Sense / ONiRiXEL)

    平台部署完毕后,任务就正式开始了。初始阶段测试涉及RemoveDebris卫星所搭载的一对立方星。首先,第一颗立方星(命名为DebrisSat1号)上会部署一个充气气球,实验将根据RemoveDEBRIS 发射捕网捕获气球的情况来测试RemoveDebris卫星的碎片捕获功能。该实验完毕后,将部署第二颗立方星(命名为DebrisSat2号,即DS2),而RemoveDebris卫星将依靠视觉导航(VBN)系统对释放后的DS2进行动态追踪。以上信息由VPT的一位工程师介绍。VPT是海科电子科技集团(HEICO Electronic Technologies Group)下属公司,主要面向航空电子、军事、太空与工业领域提供电源转换解决方案,在弗吉尼亚州黑堡与华盛顿州博塞尔市设有办事处。

    在这些测试结束后,RemoveDEBRIS还将测试鱼叉刺穿目标并在其中缠绕的能力。最后,RemoveDEBRIS卫星将释放一个功能类似于空气制动器的充气拖曳帆,实现目标的安全离轨。VPT公司的工程师表示,RemoveDEBRIS卫星会在重返地球大气层时自动焚毁,“并且是被完全烧毁。VPT公司很荣幸能为清除有害太空碎片的重要任务尽一份力,并对该任务及未来相关任务的开展拭目以待。”

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    位于德国达姆施塔特的ESA欧洲航天飞行控制中心(ESOC)太空残骸管理办公室提供了以下太空碎片数据(数据确认更新至2017年1月):

    • 自1957年太空时代开启以来,全球火箭发射总次数约达5250次
    • 自1957年以来,火箭成功发射的地球卫星总数约达7500颗
    • 目前太空中仍存在的地球卫星约达4300颗
    • 目前仍在运行的地球卫星约达1200颗
    • 美国空间监视网络(US Space Surveillance Network)定期追踪并归档的碎片数量达到约23000个
    • 预计产生碎片的解体、爆炸与碰撞事件总数达到290个以上
    • 轨道碎片总质量约达7500吨
    • 统计模型所预测的在轨碎片数量:
    • 直径大于10厘米的太空碎片有29000个
    • 直径在1厘米至10厘米之间的太空碎片有75万个
    • 直径在1毫米至1厘米之间的太空碎片有1亿6600万个

    作者:Courtney E. Howard

    来源:SAE International

    Courtney E. Howard 是SAEInternational航天产品组总编辑与内容战略专家返回搜狐,查看更多

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