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CubeSats:微小的有效载荷,空间研究的巨大好处

  CubeSats是微型卫星,仅在低地球轨道上使用了15年,现在也被用于行星际飞行任务。最初,它们通常用于低地球轨道,用于遥感或通信等应用。截至2018年中期,一对CubeSat已部署在飞往火星的任务中,其他CubeSat正在考虑用于月球和木星。 CubeSat设计于20世纪90年代末由两位教授首次提出:加州理工大学的Jordi Puig-Suari和斯坦福大学的Bob Twiggs。他们试图帮助学生获得卫星的工程经验,这些卫星传统上建造和发射都很昂贵。根据Spaceflight Now的说法,CubeSat的想法部分源于当时的微型玩具热潮,Beanie Babies 。受个性化毛绒动物的启发,Twiggs的想法是允许学生建立自己的微型卫星。该文章补充说,CubeSat的基本设计是一个10厘米(4英寸)的立方体,质量小于1.33千克(2.93磅)。但主题的变化是可能的。CubeSats还可以设计为包含两个,三个或六个10厘米的单位,以执行更复杂的任务。广告 CubeSat以两种基本方式降低了发布成本。它们的重量不会那么大,这意味着火箭不需要大量的燃料来支撑它们。在大多数情况下,它们还与一颗较大的卫星共用一枚火箭,这样就可以在较重的有效载荷的尾部上进入太空。但是,CubeSats存在一些设计挑战。电子器件更小,因此对辐射更敏感。因为它们很小,所以它们不能随身携带大的有效载荷。它们的低成本也意味着它们通常被设计为在停止运行之前仅持续几周,几个月或几年(对于那些在低地球轨道上,回落到大气中的人)。 从国际空间站部署后,三个小型CubeSat漂浮在地球上空。 2013年11月19日,宇航员Rick Mastracchio从车站发了一张照片。从国际空间站部署后,三个小型CubeSat漂浮在地球上空。2013年11月19日,宇航员Rick Mastracchio从车站发了一张照片。图片来源:Rick Mastracchio(通过Twitter发布@AstroRM)历史简介前六个CubeSats于2003年6月从俄罗斯的Plesetsk发射场发射升空。当时,根据2004年Space.com的一篇文章,CubeSat推出的价格约为40,000美元,与典型的卫星相比便宜(许多都是数百万美元)。 CubeSats通过电子设备的小型化而成为可能,这使得诸如摄像机之类的仪器能够以20世纪60年代太空时代初期所需尺寸的一小部分进入轨道。 “在CubeSat内窥视你会看到熟悉的微处理器和调制解调器端口以及手机,数码相机和手持式全球定位系统(GPS)卫星导航中常用的其他微芯片设备的现成电路“Space.com内部专栏作家伦纳德大卫于2004年写道。微小的立方体正在彻底改变科学家,学生甚至私人公司探索和利用空间的方式。 了解cubesat技术如何使我们的完整信息图中的卫星更小。微小的立方体正在彻底改变科学家,学生甚至私人公司探索和利用空间的方式。了解cubesat技术如何使我们的完整信息图中的卫星更小。图片由信息艺术家Karl Tate撰写在第一个十年,飞行的大多数CubeSat来自大学或研究应用程序。每年只发射少数几颗卫星; 然后在2013年,推出的数量突然在数十个。据SpaceDaily称,那一年商业部门开始发射卫星。 新技术正在开创性地改进CubeSat的使用,例如2017年NASA降落伞项目,该项目可以在不需要助推器的情况下降落小型卫星。公共部门已宣布了一些备受瞩目的项目,包括美国宇航局“群体观测地球观测CubeSats”,公共广播电台NPR 采用卫星以及加拿大学生CubeSat竞赛。根据nanosats.eu的数据,截至 2018年中期,有超过2,100个CubeSat和纳米卫星。今天地球轨道CubeSats的主要用途包括:地球观测公司Planet Labs在轨道上有数十颗CubeSat大小的Dove卫星,以及一些RapidEye CubeSats。CubeSats用于从灾害响应到气候监测的各个方面。国际空间站上的NanoRacks CubeSat Deployer在一艘前往国际空间站的车辆上运行之后发射了CubeSat。 NASA的CubeSat Launch计划为CubeSats提供了传统火箭发射的发射槽。一些航天业专家担心,CubeSats的普及将在低地球轨道上产生大量垃圾,因为公司和研究人员争相将他们的想法带入太空而不考虑长期后果。2018年3月,美国联邦通信委员会指控一家美国公司在美国联邦通信委员会阻止发射后未经许可发射了几颗小型卫星,并表示这些卫星太小而无法跟踪传感器。移动到地球轨道之外从2018年开始,CubeSats开始在地球轨道之外冒险。以下是一些正在进行或仍在计划中的项目: Mars Cube One(MarCO) - 第一个离开地球的CubeSats - 于2018年5月5日与NASA的InSight着陆器一起发射。预计InSight将于2018年11月26日登陆火星; 它目前正在航行中,CubeSats正在它后面飞行,因为它们在发射期间独立于火箭而且正在运行太阳能。 在2008年动画皮克斯电影“WALL-E ”之后, CubeSats被昵称为“WALL-E”和“Eve”,它遵循太空中机器人的冒险经历。当InSight降落时,CubeSats将尝试将数据发送回地球。这是一次试飞,信息并不重要,因为火星侦察轨道器将完成同样的工作。MarCO的使命将在不久后结束。 美国国家航空航天局于2019年首次发射太空发射系统,这将是自20世纪60年代以来首次将人类带出低地球轨道的火箭的先驱。最初的,未拧紧的发射将包括多达13个微卫星。概念创意包括月球手电筒,它将阳光反射到月球上永久阴影的陨石坑,以及NEA Scout,它将使用太阳帆飞向近地小行星1991VG。美国宇航局正在考虑在20世纪20年代或20世纪30年代对木星冰冷的月球欧罗巴进行任务。2014年,美国国家航空航天局表示正在考虑将CubeSat纳入其任务,该任务将执行“未来着陆点侦察,重力场,磁场,大气和羽流科学以及辐射测量”等功能。美国国家航空航天局证实,CubeSats将于2018年5月上市,并向科学界询问他们的想法。 欧洲航天局和美国宇航局此前曾考虑过调查小行星65803迪迪莫斯的联合任务,并尝试通过撞击器移动其月球。该任务称为小行星撞击和偏转评估(AIDA)任务。对于欧洲部分,他们考虑包括两个CubeSat进行补充观察。欧洲人选择不在2016年为他们的任务提供资金,以便为ExoMars流浪者任务提供更多资金,但NASA正在继续开发。此次发布已推迟到2020年。

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