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來源 | 星際航行（ID：human_deep_space）

作者 | 想飛的嘉菲貓

近幾年，立方衛(wèi)星的發(fā)展勢(shì)頭很是迅猛，在2014年左右，3U立方體衛(wèi)星出現(xiàn)大規(guī)模發(fā)射浪潮，其中表現(xiàn)最突出的是美國“行星試驗(yàn)室”研制的Flock光學(xué)衛(wèi)星群，數(shù)量達(dá)到上百顆。另外就是Lemur“狐猴”衛(wèi)星群，目前也已經(jīng)發(fā)射了48顆入軌，該衛(wèi)星的功能是利用GNSS掩星探測(cè)方式研究大氣特性參數(shù)，并進(jìn)行AIS海上航船運(yùn)行的監(jiān)視。

2015年以后開始出現(xiàn)了6U級(jí)別的立方體衛(wèi)星，下面就是自2015年至今的6U衛(wèi)星發(fā)射情況一覽表。

表1：2015年至今全球發(fā)射的6U立方體衛(wèi)星一覽表

從表1中可以看出6U級(jí)別的衛(wèi)星重量基本在6~13.5kg之間，隨著時(shí)間的推移，6U級(jí)別的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量上升很快?？紤]到6U平臺(tái)這個(gè)重量與體積的容納能力，已經(jīng)可以執(zhí)行復(fù)雜性高一些的任務(wù)，出現(xiàn)了一些令人驚訝的應(yīng)用功能。這些功能在以往只出現(xiàn)在百公斤以上量級(jí)的衛(wèi)星上。美國在該領(lǐng)域可以說是領(lǐng)跑者，不僅發(fā)射的6U衛(wèi)星數(shù)量多，初步開始構(gòu)成星座（CICERO星座），一些高端的衛(wèi)星功能也只是美國進(jìn)行技術(shù)探索和實(shí)踐。其他國家（包括中國）目前仍處于技術(shù)試驗(yàn)和摸索的階段。

以下衛(wèi)星值得我們進(jìn)行關(guān)注，包括：CICERO衛(wèi)星星座，MarCO火星通信中繼衛(wèi)星，Landmapper-BC多光譜寬視場(chǎng)遙感衛(wèi)星，Arkyd 6A紅外遙感衛(wèi)星，HaloSat X射線天文衛(wèi)星，RainCube Ka波段雷達(dá)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，ASTERIA空間望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星。

1、 CICERO衛(wèi)星

圖1 CICERO 6U立方體衛(wèi)星效果圖

CICERO衛(wèi)星英文全稱：Community Initiative forContinuing Earth Radio Occultation，意譯為：地球連續(xù)無線電掩星的社群創(chuàng)新。

CICERO根據(jù)計(jì)劃要構(gòu)成一個(gè)地球低軌星座用于GPS或Galileo信號(hào)大氣掩星探測(cè)，以及GNSS信號(hào)表面反射探測(cè)，系統(tǒng)的總目標(biāo)是為氣象學(xué)家提供關(guān)鍵測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品包括高精度的大氣壓力、溫度和濕度數(shù)據(jù)，電離層中電子分布的3D地圖，海洋和冰蓋的不同特性，該衛(wèi)星最基本的功用就是天氣預(yù)報(bào)，氣候研究和空間天氣監(jiān)視。

CICERO系統(tǒng)計(jì)劃要發(fā)射24顆地球低軌微小衛(wèi)星，進(jìn)行GNSS掩星探測(cè)。星座軌道情況如下：初始入軌衛(wèi)星為500km的圓軌道，最終入軌衛(wèi)星為750km的圓軌道。軌道傾角開始為72º，后續(xù)將添加28º傾角的軌道，星座的軌道設(shè)計(jì)會(huì)針對(duì)最多的全球掩星事件機(jī)會(huì)進(jìn)行優(yōu)化。

GeoOptics公司原先將CICERO衛(wèi)星設(shè)計(jì)成115kg的微小衛(wèi)星，使用TriG GNSS-RO載荷搭載在FORMOSAT 7衛(wèi)星上進(jìn)行飛行，在隨后的發(fā)展中，GNSS-RO載荷小型化功效顯著，使得衛(wèi)星可以設(shè)計(jì)得非常小，變成一顆6U的衛(wèi)星，建造者變成了Tyvak納星系統(tǒng)公司。

2 、MarCO A, B (Wall-E, Eva)衛(wèi)星

圖 2 MarCO A, B衛(wèi)星

全稱：Mars Cube One，火星立方一號(hào)。是一個(gè)雙星任務(wù)，和Insight火星著陸器一道發(fā)射，在“洞察者號(hào)”著陸期間，將著陸器獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳地球。因?yàn)楫?dāng)“洞察者號(hào)”著陸過程中，MRO、MAVEN和 Mars Odyssey等火星軌道飛行器不在合適的位置上，無法為“洞察者號(hào)”傳輸數(shù)據(jù)。這兩顆6U的小衛(wèi)星別名是Wall-E和Eva。

MarCOA, B衛(wèi)星由NASA的JPL負(fù)責(zé)建造。它們安裝了兩塊展開式太陽電池陣，和一個(gè)展開式X波段天線和UHF波段天線，UHF鏈路用于接收Insight的數(shù)據(jù)，碼速率8kbps，X波段鏈路用于將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳地球深空網(wǎng)絡(luò)，碼速率也是8kbps。

每個(gè)MarCO衛(wèi)星上安裝了一臺(tái)彩色寬視場(chǎng)工程相機(jī)，用于確認(rèn)高增益天線處于展開狀態(tài)。寬視場(chǎng)相機(jī)擁有138°對(duì)角視場(chǎng)，每顆MarCO衛(wèi)星還帶有一個(gè)窄視場(chǎng)相機(jī)，視場(chǎng)角6.8°，指向UHF天線，兩臺(tái)相機(jī)的圖像大小均為752×480像元。

兩顆MarCO衛(wèi)星均裝有推進(jìn)裝置，內(nèi)含推進(jìn)劑儲(chǔ)箱，管路、推力器和敏感器，裝有4臺(tái)25mN推力器，使用R236FA氫氟碳?xì)怏w作為推進(jìn)劑。

在為“洞察者號(hào)”著陸器傳輸完著陸數(shù)據(jù)后，兩顆小衛(wèi)星掠過火星軌道，繼續(xù)在行星際空間飛行，它們還將拜訪一顆小行星天體。

3、 RainCube衛(wèi)星

圖 3 RainCube衛(wèi)星

RainCube衛(wèi)星是一個(gè)技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目，由NASA的JPL負(fù)責(zé)開發(fā)、運(yùn)行。這是一款微型化Ka波段大氣雷達(dá)，采用立方星平臺(tái)研制，它具有低成本，快速轉(zhuǎn)換姿態(tài)的能力。

RainCube任務(wù)將研發(fā)、發(fā)射并運(yùn)營一個(gè)35.75GHz頻帶的雷達(dá)，將這個(gè)雷達(dá)載荷置于6個(gè)單位的立方體衛(wèi)星上。該任務(wù)將驗(yàn)證一個(gè)全新的架構(gòu)，驗(yàn)證Ka波段雷達(dá)和超緊湊壓縮的Ka波段雷達(dá)展開天線，完成在軌驗(yàn)證。RainCube任務(wù)還將驗(yàn)證雷達(dá)載荷在立方衛(wèi)星平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的可行性，這種新型衛(wèi)星將有助于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星組網(wǎng)，具有在氣候科學(xué)及氣象預(yù)報(bào)方面的潛在應(yīng)用價(jià)值。

4 、Landmapper-BC衛(wèi)星

圖 4 Landmapper-BC衛(wèi)星

Landmapper-BC衛(wèi)星由Astro Digital（曾用名Aquila Space）公司研發(fā)，是一款基于6U立方體平臺(tái)的遙感衛(wèi)星，該衛(wèi)星的開發(fā)基于Perseus-O衛(wèi)星。

這款衛(wèi)星的特征是寬覆蓋，多光譜（紅、綠、近紅外譜段）成像遙感衛(wèi)星，像元地面分辨率為22m。

AstroDigital計(jì)劃發(fā)射8顆該型衛(wèi)星進(jìn)行全球組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全球每日更新多光譜影像。該項(xiàng)目的前3顆衛(wèi)星均發(fā)射失敗，直到2018年1月份才實(shí)現(xiàn)成功發(fā)射。

5、 Arkyd 6A衛(wèi)星

圖 5 Arkyd 6A衛(wèi)星

Arkyd6A衛(wèi)星是Planetary Resources公司研制的驗(yàn)證性納衛(wèi)星，試圖在6U平臺(tái)上安裝Arkyd-100載荷，使之成為小行星探測(cè)天文衛(wèi)星。

這一衛(wèi)星是為Arkyd-100衛(wèi)星做在軌驗(yàn)證試驗(yàn)，其核心技術(shù)是探測(cè)富含水分的小行星。其載荷主要包括中波紅外成像系統(tǒng)，可以精確測(cè)量被觀測(cè)物體的溫度，可以獲取與水分相關(guān)及含水物質(zhì)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，該衛(wèi)星系統(tǒng)將首先瞄準(zhǔn)近地小行星進(jìn)行應(yīng)用。

6、 HaloSat衛(wèi)星

圖 6 HaloSat衛(wèi)星

HaloSat衛(wèi)星是一顆天文衛(wèi)星，用于研究熱銀河光環(huán)。

這是一項(xiàng)天文物理科學(xué)調(diào)查任務(wù)，探測(cè)銀河系中熱氣體的分布情況并確定它們是否填滿了額外的光環(huán)，亦或是光環(huán)對(duì)星系的總體質(zhì)量沒有貢獻(xiàn)？它將從星系光環(huán)中測(cè)量氧氣的發(fā)射譜線，HaloSat衛(wèi)星作為專用的設(shè)備，設(shè)計(jì)出一套觀測(cè)策略實(shí)現(xiàn)光環(huán)信號(hào)的最大化同時(shí)將太陽風(fēng)充電、交換互動(dòng)與太陽系之間前景最小化。

衛(wèi)星載荷包括3個(gè)XR-100SDD型X射線探測(cè)器，這些X射線探測(cè)器采用硅基位移探測(cè)器。屬于商業(yè)貨架產(chǎn)品，來自Amptek公司，3個(gè)備份的探測(cè)器裝進(jìn)了SDD、X射線準(zhǔn)直鏡、防同步罩等電子設(shè)備中。任務(wù)的基本目標(biāo)需要兩個(gè)探測(cè)器可以正常工作，最小化的任務(wù)目標(biāo)只需一個(gè)探測(cè)器正常工作。

衛(wèi)星由藍(lán)色峽谷技術(shù)公司基于其研制的XB1平臺(tái)進(jìn)行研制。

7、 ASTERIA衛(wèi)星

圖 7  ASTERIA衛(wèi)星

ASTERIA衛(wèi)星全稱Arcsecond Space TelescopeEnabling Research in Astrophysics，中文意為：天文物理的角秒級(jí)空間望遠(yuǎn)鏡使能研究項(xiàng)目。這是一項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證和科學(xué)任務(wù)，該項(xiàng)目的開發(fā)致力于極大提升立方體衛(wèi)星技術(shù)能力并應(yīng)用于空間天文學(xué)探測(cè)。該衛(wèi)星由MIT和NASA的JPL聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)。

ASTERIA是MIT和Draper試驗(yàn)室最早提出的概念：3U立方體衛(wèi)星ExoplanetSat的延續(xù)。ASTERIA項(xiàng)目是在MIT和JPL出資下搞的員工早期培訓(xùn)計(jì)劃。JPL負(fù)責(zé)全項(xiàng)目管理，系統(tǒng)工程，姿態(tài)確定和控制，飛控軟件，飛行器制造總裝、測(cè)試在軌運(yùn)營等工作。飛行硬件按計(jì)劃于2016年開始投產(chǎn)，發(fā)射計(jì)劃于稍后一些開展。

ASTERIA的任務(wù)目標(biāo)是角秒級(jí)視線姿態(tài)精度控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定度焦平面溫度控制，這些技術(shù)將有助于較高的光度計(jì)測(cè)量實(shí)現(xiàn)。對(duì)恒星高精度的光度計(jì)測(cè)量，這一數(shù)據(jù)將對(duì)研究恒星活動(dòng)，尋找太陽系外行星，以及其他天體物理現(xiàn)象研究具有重要影響，

ASTERIA是一顆6U立方體衛(wèi)星，重量12kg。運(yùn)行于近地軌道上，載荷由一組鏡頭和遮光板組成，敏感器件為CMOS器件，焦平面上安裝了兩維度壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一套商業(yè)動(dòng)量輪用于粗姿態(tài)指向控制，姿態(tài)精確指向由星敏感器跟蹤目標(biāo)恒星，并由兩維壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。精確溫控通過將載荷與衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)行隔離，被動(dòng)冷卻探測(cè)器，并利用加熱器實(shí)現(xiàn)溫度微小范圍控制來實(shí)現(xiàn)。