淺談立方體衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用

艾樂(lè)天

【摘 要】我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，立方體衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。立方體衛(wèi)星技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)的代表，將這一技術(shù)應(yīng)用在結(jié)構(gòu)控制中，可以取得良好的實(shí)用效果。近幾年來(lái)，我國(guó)的空間探測(cè)任務(wù)增多，立方體衛(wèi)星得到了廣泛應(yīng)用。本文將具體探討立方體衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用，希望能為相關(guān)人士提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】立方體衛(wèi)星；現(xiàn)代技術(shù)；應(yīng)用

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮，航天事業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在航天觀測(cè)工作開(kāi)展過(guò)程中，衛(wèi)星擔(dān)任著重要的工作職能。只有提高衛(wèi)星的工作效率，才能完成各項(xiàng)觀測(cè)任務(wù)。值得注意的是，傳統(tǒng)衛(wèi)星生產(chǎn)成本較高，和其他航空設(shè)備的適配性較差。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)衛(wèi)星的缺陷，立方體衛(wèi)星出現(xiàn)，并得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比，立方體衛(wèi)星研發(fā)周期更短、操作流程更加便捷。為了進(jìn)一步發(fā)揮立方體衛(wèi)星的實(shí)用價(jià)值，探討其技術(shù)應(yīng)用勢(shì)在必行。

1 立方體衛(wèi)星概述

1.1 發(fā)展

上個(gè)世紀(jì)末，美國(guó)開(kāi)始研制立方體衛(wèi)星，形成了基礎(chǔ)的立方體單元，并將獨(dú)立單元擴(kuò)展為多個(gè)單元。經(jīng)過(guò)技術(shù)性試驗(yàn)，學(xué)者發(fā)現(xiàn)立方體衛(wèi)星具有突出的實(shí)用價(jià)值，并迅速將該衛(wèi)星應(yīng)用在航天工程中。就目前來(lái)看，各個(gè)國(guó)家都構(gòu)建了立方體衛(wèi)星研發(fā)中心。中國(guó)在前年進(jìn)行了立方體衛(wèi)星測(cè)試，并擴(kuò)展了立方體衛(wèi)星的應(yīng)用范圍[1]。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在應(yīng)用立方體衛(wèi)星之前，必須明確立方體衛(wèi)星的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。立方體衛(wèi)星平臺(tái)包括控制板塊、電源板塊、通信板塊等等，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確定立方體衛(wèi)星的尺寸。以一單元立方體衛(wèi)星為例，獨(dú)立單元的立方體衛(wèi)星尺寸要小于113.5毫米，最大誤差值不能超過(guò)0.1毫米。在尺寸確定完畢后，必須對(duì)電源進(jìn)行檢查。立方體衛(wèi)星需要安裝兩個(gè)開(kāi)關(guān)，在運(yùn)作之前需切斷電源，在運(yùn)作之后需閉合開(kāi)關(guān)。立方體衛(wèi)星在正式進(jìn)入軌道之后，可以接收外部信號(hào)。此時(shí)應(yīng)該展開(kāi)天線(xiàn)和電池陣，收集電磁信號(hào)，保證電力供應(yīng)。

2 立方體衛(wèi)星系統(tǒng)概述

2.1 內(nèi)部控制系統(tǒng)

首先，內(nèi)部控制系統(tǒng)是立方體衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分。在制作立方體衛(wèi)星之前，需要合理選擇衛(wèi)星材料。材料質(zhì)量直接關(guān)系著立方體衛(wèi)星的綜合性能，材料質(zhì)量越好，立方體衛(wèi)星性能越強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，立方體衛(wèi)星經(jīng)常使用碳纖維材料。碳纖維的可塑性強(qiáng)，而且導(dǎo)熱速度快，可以抵抗外界壓力，避免衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞。立方體衛(wèi)星內(nèi)部控制系統(tǒng)是由兩個(gè)部分組成的：第一個(gè)主動(dòng)控制系統(tǒng)，第二個(gè)是被動(dòng)控制系統(tǒng)。被動(dòng)熱控在立方體衛(wèi)星中的應(yīng)用最為普遍，在組建被動(dòng)熱控系統(tǒng)時(shí)，需要采用電熱器、熱開(kāi)關(guān)等。

2.2 管理系統(tǒng)

其次，管理系統(tǒng)是立方體衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分。立方體衛(wèi)星的功能器件比較多，必須應(yīng)用高效率的處理器，對(duì)立方體衛(wèi)星進(jìn)行集中管理。隨著通信技術(shù)水平的不斷提升，立方體衛(wèi)星儲(chǔ)存的電子數(shù)據(jù)越來(lái)越多，需要形成通信總線(xiàn)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和分析。

2.3 電源系統(tǒng)

再次，電源系統(tǒng)是立方體衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分。立方體衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)動(dòng)力支持，為了獲得穩(wěn)定充足的電源能量，必須采用太陽(yáng)能電池片，形成穩(wěn)定的電池矩陣。在對(duì)能量進(jìn)行控制時(shí)，一方面要追蹤立方體衛(wèi)星的能源傳輸流，另一方面要對(duì)立方體衛(wèi)星的最大功率點(diǎn)進(jìn)行追蹤[2]。太陽(yáng)能電池片輸送的電力有限，為了提高電能的轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)該采用高級(jí)算法，延長(zhǎng)電源系統(tǒng)的使用壽命。

3 立方體衛(wèi)星的技術(shù)的應(yīng)用

3.1 地面信息觀測(cè)

首先，立方體衛(wèi)星技術(shù)可以被應(yīng)用在地面信息觀測(cè)中。在觀測(cè)地面信息的過(guò)程中，可以采用三單元立方體衛(wèi)星。三單元立方體衛(wèi)星的圖像分辨率較高，地面觀測(cè)范圍相對(duì)較大。就目前來(lái)看，地面信息觀測(cè)衛(wèi)星已經(jīng)超過(guò)了一百顆，這些立方體衛(wèi)星分布在各個(gè)軌道上，還有一些立方體衛(wèi)星分布在極地區(qū)域。立方體衛(wèi)星每二十四小時(shí)傳輸一次圖像信號(hào)，控制系統(tǒng)收集圖像信號(hào)，可以對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行地理特征分析。

3.2 衛(wèi)星性能驗(yàn)證

其次，立方體衛(wèi)星技術(shù)可以被應(yīng)用在衛(wèi)星性能驗(yàn)證中。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)水平不斷提升，以立方體衛(wèi)星為依托，學(xué)者們研制了新型衛(wèi)星對(duì)接技術(shù)、交匯技術(shù)等。當(dāng)一顆立方體衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，可以發(fā)射第二顆立方體衛(wèi)星，使后一衛(wèi)星圍繞前一衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)。立方體衛(wèi)星系統(tǒng)安裝了傳感裝置，兩顆衛(wèi)星的位置相對(duì)固定。衛(wèi)星對(duì)接技術(shù)對(duì)航天事業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵性作用，一旦技術(shù)成熟，可以為航天器提供探測(cè)服務(wù)。

3.3 外部空間探測(cè)

再次，立方體衛(wèi)星技術(shù)可以被應(yīng)用在外部空間探測(cè)中。航天探測(cè)的目的就是為了開(kāi)發(fā)人類(lèi)未知的領(lǐng)域，而立方體衛(wèi)星可以滿(mǎn)足航天探測(cè)的需要。目前大多數(shù)國(guó)家都開(kāi)展了立方體衛(wèi)星探測(cè)項(xiàng)目，在進(jìn)行空間探測(cè)時(shí)，至少要采用五十顆以上的立方體衛(wèi)星，形成完備的衛(wèi)星系統(tǒng)。衛(wèi)星之間的相互距離為三百到五百千米，每顆衛(wèi)星攜帶一個(gè)傳感器。隨著立方體衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，空間探測(cè)的難度正在降低。

3.4 植物影響試驗(yàn)

最后，立方體衛(wèi)星技術(shù)可以被應(yīng)用在植物影響試驗(yàn)中。地球環(huán)境和空間環(huán)境不同，植物生長(zhǎng)狀態(tài)也呈現(xiàn)出較大的差異性。為了促進(jìn)植物生長(zhǎng)，必須分析重力場(chǎng)對(duì)植物的影響。將立方體衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用在植物影響試驗(yàn)中，可以利用電磁信號(hào)記錄植物的生長(zhǎng)過(guò)程，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給地面空間站[3]。在不同重力條件下，植物的長(zhǎng)勢(shì)迥異，但是都可以存活下來(lái)，這也就論證了宇宙空間可能有其他生物存在。

4 結(jié)論

綜上所述，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，立方體衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。立方體衛(wèi)星可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)衛(wèi)星的缺陷，縮減研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。為了進(jìn)一步發(fā)揮立方體衛(wèi)星的實(shí)用價(jià)值，探討其技術(shù)應(yīng)用勢(shì)在必行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]圖力古爾，唐軍，李磊.淺談遙感衛(wèi)星影像技術(shù)在建設(shè)用地批后監(jiān)管工作中的應(yīng)用[J].國(guó)土資源，2014（5）：46-47.

[2]趙永斌.淺談衛(wèi)星IP數(shù)據(jù)接收技術(shù)以及在圖書(shū)館領(lǐng)域的應(yīng)用——以泰達(dá)圖書(shū)館為例[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2013（5）：78-80.

[3]張艷娥，常江，秦潔.現(xiàn)代小衛(wèi)星技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)題講座（第1講）——現(xiàn)代小衛(wèi)星技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].軍事通信技術(shù)，2016（2）：71-76.

[責(zé)任編輯：田吉捷]