构建空间的模块化未来

在一个空间环境中,敏捷性越来越被优先考虑,弹性是最重要的,一个航空航天员工团队正在致力于一个模块化的未来愿景。
模块化在空间电路板的难题

自“探索者1号”诞生以来,将卫星的有效载荷与提供电力、遥测和通讯的总线相结合,一直是每个特定任务所特有的复杂、耗时的过程。

但在太空环境中,灵活性越来越受到重视,弹性是最重要的,一组航天员工正在展望未来,将卫星的有效载荷和总线集成到一起几乎就像将USB驱动器插入计算机一样简单。

iLab的工程专家布兰迪·罗兹(Brandie Rhodes)说,“对于大多数卫星来说,有效载荷和总线是一起设计和建造的,每个人的时间表和资源都依赖于对方。”“现在,我们真正关注的是,‘我们能否以对每个人都有利的方式解耦这些过程?’”

航天科学家和工程师正在通过iLab的Ventures项目开展一系列项目,共同的目标是促进在卫星设计中使用模块化,这是未来太空任务的关键因素。

空间模型的模块化
一个3d打印的模型说明了空间系统模块化的概念。

在一个模块化的世界里,载荷可以根据一套共享的标准独立于总线进行设计。模块化框架将允许两个组件在发射前快速集成,同时保证它们将在轨道上按计划运行。

这一领域的进展有望开发一系列新功能,从提高制造商的生产效率到提高卫星星座设计的灵活性。它甚至可以根据可用性和时间安排,使关键有效载荷能够在不同的卫星巴士和/或运载火箭上飞行,使对潜在需求的反应更加迅速。

在这个模块化的未来面前还有很多挑战,最值得注意的是开发一套技术和标准,提供成本节约和可靠性,以赢得几十年来一直依赖专有的、高度定制的卫星的行业。

航空航天公司正在努力实现这一转变,解决阻碍其发展的难题,探索硬件和软件,为更广泛的行业采用的系统奠定基础。

航空航天小组的初步努力是围绕如何在24小时内整合和发射卫星的有效载荷和总线展开的,这一设想具有现实世界的潜力,可用于在动态操作期间快速重组卫星机队。

他们的工作包括寻找适配器设计和支持系统,使独特的有效载荷与商业可用的立方体卫星总线接口。

空间弹弓的模块化
汉娜·韦赫(Hannah Weiher), Slingshot有效载荷管理器,与一个工程开发单位合作,探索模块化设计的潜力。

初始输出包括句柄、一个物理适配器,它将桥接有效负载和总线,以提供所需的电源、命令、数据和定时功能。

与此相关的一个项目Bender是一个低功耗的以太网,它将允许各种CubeSat子系统连接到一个单一的、可靠的传输数据的网络,而不是现在使用的特别接口。最近公开了Bender的源代码。

“你最终会一遍又一遍地重新发明同一个轮子。这就是我们试图通过避免重复工作来避免模块化的原因,”高级工程专家亚历山大·阿特说。“这是一种封装复杂性的方式,确保每个人只需要一个接口。”

模块化革命不会在一夜之间发生,但这一概念提供的巨大潜力意味着它将继续被密切研究。航空航天无与伦比的技术专长和作为全行业可信赖的合作伙伴的角色,使其特别适合于交付成果。

“他们大的野心。政府和工业界都强烈希望摆脱一次性设计。“通过iLab Ventures,我们正在发现实现这一目标的技术和想法。”