第34章 課桌上的衛星(1 / 2)

精彩的太空表演

太空是航天器的舞台,也是展示科技的大舞台。2012年,歐洲空間局計劃在(法屬)圭亞那的庫魯航天中心進行一場表演,將11顆來自歐洲各國的衛星送上太空。這次發射的精彩之處有三:一、歐洲空間局第一次一箭11星發射;二、歐洲最先進的運載火箭——“織女星”號第一次執行發射衛星的任務,而且是一次一箭11星的光榮任務;三、11顆衛星中有10顆是大學生研製的立方體納米衛星。

2010年5月17日,日本H-2A運載火箭搭載8顆衛星和探測器從種子島航天中心發射,其中3顆衛星、1顆探測器是由日本大學生研發的。日本大學生研發的金星小探測器飛掠金星是為了研究行星際航行對航天器的影響。盡管金星小探測器直徑隻有30×35厘米,重20千克,電力25瓦,但它成為第一個穿越範·艾倫輻射帶、進入日心軌道的學生研發的行星際探測器。2010年5月21日15時43分,金星小探測器遠離地球32萬千米,學生們最後一次收到它的信號。如果不出意外,金星小探測器預計2010年12月抵達金星。2010年發射成功的127個航天器中,18顆是大學生研製的小衛星,其中有2顆是浙江大學研製的小衛星。從事航天器研究的人員日益年輕化。

納米衛星集成了微電子和微機械技術、納米技術等尖端技術。在2010年入軌的127個航天器中,有28顆屬於小衛星、微衛星、纖衛星、皮衛星,其中3顆是純正的皮衛星,15顆屬立方體衛星。2010年5月17日,日本發射的鹿兒島大學研發的“技術衛星”重1.5千克,早稻田大學研發的“衛星-2”重1.2千克,創價大學研發的“技術衛星”重1千克。2010年7月12日,印度發射1箭5星,其中挪威學生研發的“通信衛星”重6千克,印度大學生研發的“試驗衛星”重1千克,瑞士學生研發的“技術試驗衛星”重1千克。衛星納米化是未來衛星發展的一個方向。

先進技術不僅僅是學生的專利。美國國家航空航天局和美國國防部、美國空軍也參與到小衛星及纖衛星、納米衛星的行列。納米衛星的優點是:低成本、大量製造、快速部署,這種強大優勢將引發一場衛星革命。

立方體衛星

歐洲空間局1箭11星的發射重量並不重,但任務很光榮、很艱巨。它承載著歐洲多所大學學生的智慧和心血。11顆衛星主要是試驗衛星,但大都是科技含量很高的立方體衛星(CubeSat)。

CubeSat是指10厘米立方體,大約1千克重的衛星。1999年開始,美國加州工藝科技大學航空宇宙工程學院教授吉奧迪·普格最先提出立方體衛星的概念、製訂了一個立方體衛星標準。立方體衛星也是一個教育計劃,目的很明確:學生通過設計、研製立方體衛星,學習、理解、掌握世界先進的空間技術,提高想象力、創造力、動手能力和團隊精神。美國斯坦福大學航空宇航學教授鮑伯成為推廣立方體衛星計劃的先鋒。他致力於把重心集中在立方體衛星的教育。斯坦福大學掀起了全世界大學生研發立方體衛星、研究空間科學和發揚探索精神的潮流。

一顆立方體衛星的研製,應該控製在6.5萬~8萬美元。衛星小,功能不少,比大衛星便宜多了。世界上很多大學、公司和政府組織都願意研發立方體衛星。據統計,從2003年3月30日,丹麥奧爾堡大學第一顆立方體科研衛星發射,到2008年8月,世界各大學已有超過113顆立方體衛星發射。

立方體衛星分為3個標準:1U立方體衛星為標準型,尺寸為10厘米×10厘米×10厘米,重1千克;2U立方體衛星的尺寸為20厘米×10厘米×10厘米,重2千克;3U立方體衛星的尺寸為30厘米×10厘米×10 厘米,重3千克。

立方體衛星必須價廉物美,對體積和重量的要求苛刻,必定要采用納米技術的微電子技術和微機械技術。立方體衛星是大衛星的納米版,也分為保障服務的衛星平台和執行各種任務的有效載荷。絕大多數的立方體衛星因為體積和重量的限製,都將太陽能帆板集成到衛星表麵。衛星根據主要任務,裝載一種或二種科學儀器,執行一定或特定的任務。

立方體衛星運行軌道一般在250~1000千米的低軌道上。因為立方體衛星幾乎不帶燃料,設計壽命短的隻有幾天,長的到幾個月,最多的達2~3年。