有关纳米卫星
- 培训职业
- 2025-05-24 18:25:01
纳卫星(NanoSat)通常指质量小于10公斤、具有实际使用功能的卫星。它是基于微电子技术、微机电技术、微光电技术等微米/纳米技术而发展起来的,体现了航天器微小化的发展趋势。现已经发射的纳卫星有:俄罗斯航天研究院的SPUTNIK-2卫星、美国的Bitsy卫星、AUSat卫星、PICOSAT卫星、英国的SNAP-1卫星等。为了降低发射费用,纳卫星多采用一箭多星的搭载方式发射。
纳卫星技术研究及其组网应用技术是国际卫星技术研究的热点之一,属高新技术探索范畴。主要应用在通信、军事、地质勘探、环境与灾害监测、交通运输、气象服务、科学实验、深空探测等方面。
1、教学与科研实验
皮卫星/纳卫星的系统复杂度比大型卫星低,研发周期较短(约二年),所需研发及发射经费皆远低于大型卫星,因此,学生的构想具有实现的可能。学生可以大胆使用商用组件,例如一些微小卫星使用商用无线通讯手机模块,当作卫星通讯组件,从而对商业组件做太空验证,使以后卫星的组件成本大幅降低。学生也可将自制的组件,放到太空去验证效能,例如天线及太阳能板的展开机构等,以让日后其它卫星采用。
2、太空科学实验平台
皮卫星/纳卫星虽小,但却是非常重要的太空科学实验平台,可执行特定的太空科学实验,如卫星编队飞行、星群的无线电通信、GPS闪光、太阳风、地磁场与电离层中离子密度的测量,以及卫星的释放等。例如TU Sat 1卫星可测量太空中电浆密度,并研究缆线(Tether)通过电离层所产生的电动力学;QuakeSat卫星使用磁力计测量高空的超低频磁场,研究其和地表地震的关联性等等。此外,皮卫星/纳卫星可经济快速提供新技术空间飞行试验和演示,特别是用来对将来在太空应用的微机电(MEMS)技术以及使用MEMS技术的传感器或推进系统等技术进行太空验证。
3、通讯
皮卫星/纳卫星一般在低轨道(低于1000km)使用,常采用搭载发射,成本低,因此特别适合稀路由、非实时的低成本通信应用,如电子邮件、传真、电报、数据等业务。例如TU Sat1卫星就以提供发展中国家的电子邮件通讯为其卫星任务之一;nCube卫星用来接收船只广播的AIS讯号,包括船只的位置、速度及方向的数据,再将此数据转送到地面,可用来监控船只的安全状况。此外,由皮卫星/纳卫星组成的卫星星座在灵活应急通信方面也存在极大的潜在优势。
4、光学照相
皮卫星/纳卫星可作为光学照相平台。例如日本东京大学XI-IV卫星使用CMOS商业用照相机,拍摄到地球及太阳的影像,由此可验证CMOS传感器在太空的应用效果。此外,英国萨瑞公司的SNAP-1卫星已经对与其一起发射的另外两颗卫星进行了拍照,并将图像传回到地面,为地面控制人员提供从外部观测在轨航天器的能力。
5、星群应用
皮卫星/纳卫星的特点是单颗卫星体积小,功能单一,但多颗卫星组成星座后可以实现并超越1颗大型卫星的功能。同时,由于其发展成本低,并且一次可用火箭发射多颗,所以在星座组网方面具有极大的优势。因此皮卫星/纳卫星常常以星群的形式部署使用,以发挥“蚂蚁雄兵”的强势效果。例如ICE计划同时发射两个微小卫星,使二者相距100米以上,以同时测量GPS卫星讯号的差异,研究GPS讯号通过大气层的讯号闪耀(scintillation)现象。
6、军事用途
皮卫星/纳卫星在军事上具有广泛的应用前景。这种卫星不仅成本低、可以批量生产,还具有可重组性和再生性。例如,在若干太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳卫星,就可以在任何时刻对地球上任何地点进行连续监视和干扰,即使少数纳卫星失灵,也不会使整个系统瘫痪,仅降低一些功能而已。又例如,皮卫星/纳卫星可集成和分散。所谓集成就是由几颗完全相同的皮/纳卫星组装在一个轻便框架上,平时通过每颗卫星的低分辨率相机,对相同地区拍照,然后集成为高分辨率图像;所谓分散就是在战时释放这些皮/纳卫星,让它们分布在敌星周围(绕飞)进行监视、干扰和攻击。总之,微小卫星由于体积小、隐蔽性好、快速反应、机动性好、生存能力强、成本低等特点,特别适用于局部战争和信息战争,具有重大的军事效益。
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