航空航天正在重新定义小型卫星的未来

为了应对人们对小型卫星能力的日益增长的兴趣,一组工程师和科学家正在考虑使用DiskSat(立方体卫星)这一新的圆形卫星设计。
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标准立方体卫星的一个标志性特征是它的集装箱化——形状、体积和设计——这使得它适合共享。这种质量在历史上很重要,因为这些设备只占总载荷的一小部分。集装箱化确保立方体卫星不会危及运载火箭或主要有效载荷。

现在,航空航天工程师和科学家重新评估了标准的立方体卫星是否适合执行任务。

答案可能是一个二维磁盘,恰如其分地称之为DiskSat,这是一个由美国宇航局小型航天器技术项目资助的概念,可以扩展SmallSat任务范围,以较低的成本实现重大科学发现。

DiskSat的开箱即用概念起源于任务系统工程部航空航天高级科学家Richard Welle和xLab,是一项研究的一部分,该研究旨在利用立方体卫星形成一个大型星座。该小组很快意识到,这项任务需要比立方体卫星更大的能量和孔径。将星座置于明确的轨道上还需要专用的小型运载火箭。

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DiskSat是一颗碟形卫星(直径1米,厚2.5厘米),可以为未来的任务提供所需的能量和孔径。

由于不需要乘坐共享,Welle意识到卫星设计选项可以扩展到CubeSat之外。DiskSat——一颗板状卫星(直径1米,厚度2.5厘米)可以提供所需的功率和孔径,同时还可以将20颗或更多的卫星装在一个小型运载火箭中。

“这个概念来自立方体卫星世界,因此有很多相似之处,”韦勒说。“DiskSat是集装箱化的另一种方法。它为您提供了标准化的发射接口、低发射成本和简单的机械设计,但同时您也获得了立方体卫星所不具备的优势:高功率和大孔径。”

涉及无线电频率和其他类型信号的任务将受益于DiskSat更大的表面积。高功率和低质量使得机动电力推进成为理想的选择。虽然典型的卫星在300-400公里的高度下不能运行,但DiskSat的低阻力意味着它可以在200公里的高度下运行,而电力推进的能力可以提供更好的分辨率或灵敏度。

“使用DiskSat,有效载荷和总线在标准接口上解耦,有效载荷不再受体积限制,”系统制定和实施部门和民用系统集团的航空航天高级项目工程师Thomas Paige说。

“这承诺了一系列的改进:缩短设计、构建、集成和测试进度,同时降低成本。”

Welle估计DiskSat可以以3U CubeSat的成本进入轨道,同时具有更大的能力。

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在美国航天局的支持下,计划在低地球轨道上为四个航天器执行一次示范任务,以验证基准DiskSat性能和发射分配器机制。

美国宇航局的小型航天器技术计划为DiskSat的演示任务提供资金。该项目位于该机构的空间技术任务理事会内,由位于加利福尼亚硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心主办。在近期内,正在计划在低地球轨道上为四个航天器执行一次示范任务,以验证基准DiskSat性能和发射分配器机制——后者是一个关键目标,因为分配必须以防止卫星之间接触的方式进行。四颗示范卫星将采用电力推进,成对运行:一对将在低空飞行,另一对将演示高空运行,展示DiskSat的机动性。EVENTSEVENTS

除了近地天体和地球科学,DiskSat还具有执行月球通信和资源测绘任务的潜力。航空航天团队认为,这颗小卫星将吸引更广泛的太空和国防部门。

“利用DiskSat平台为我们所有的政府客户完成任务是有潜力的,”科学和技术战略与发展部门的航空航天高级项目负责人、小卫星技术中心负责人Catherine Venturini说。“包括商业空间在内的所有客户都对我们感兴趣。”

Welle, Venturini和Aerospace团队在最近的虚拟会议上介绍了DiskSat的概念小卫星会议由犹他州立大学主办。