微納衛星的前沿態勢

2020-12-07 紅袍將星

作者:紅袍將星

籤名:一言而為天下法 匹夫興亡百世師

科普知識

4月24號是中國的航天日

立方星是用的較多的一種微納衛星

衛星經過幾十年的發展,已成為人類生活中不可缺少的一部分,近幾年,中國的航天事業飛速發展,特別是衛星的發射。2018年12月7號,酒泉衛星發射中心用長徵二號丁運載火箭成功將12顆衛星發射升空,衛星均進入預定軌道,其中包含了「7顆瓢蟲系列小衛星」。瓢蟲系列由7顆小衛星組成,主星「瓢蟲一號」是一顆百公斤級衛星,其餘六顆是立方星,完成在軌測試後,瓢蟲系列在野外應急救援、車輛船舶監測、物流追溯等領域,為祖國的5G、6G測試與應用打下基礎,以及開展衛星物聯網的系統及驗證。

瓢蟲一號

普通衛星

1噸以上

小衛星

1噸以下

中小衛星

1噸到500公斤

小衛星

500公斤到100公斤

微納衛星100公斤到10公斤

立方星就是一種比較典型的用的較多的一種微納衛星。

立方星雖小卻五臟俱全,不到10釐米的計算機主板可以管理衛星姿態,熱控和應用載荷等所有星載系統,集成電路只有幾十克重,它最大優勢就是成本低,採用的是標準化結構,部件也是標準化的,成本是常規衛星的幾十分之一或百分之一,微納衛星是目前人造衛星技術發展的最新科技。

衛星是怎樣運行的?

當一個物體盤旋在地球的上空速度達到7.9公裡每秒的時候就永遠不會掉下來,會一直繞著地球轉,來自英國的艾薩克·牛頓在300多年前就發現地球的引力曲線會使地平線向下,如果石頭可以運動得足夠快,它就可以保持領先於地球曲線,那麼將永遠不會落到地面上,空氣阻力會減慢速度,但如果來到大氣層之上阻力就會消失,物體保持初速度一直運動,就可以在軌道上運行了。

衛星圍繞地球旋轉的原理:把做圓周運動的重力全部變成了向心力

低軌衛星

距離地球表面200公裡到2000公裡

低軌衛星也就是遙感衛星,比地球自轉速度要高得多,只有通過這樣的速度才能維持它在軌道上運行,低軌衛星主要用於拍照。

中軌衛星

距離地球表面2000公裡到2萬公裡

速度比在低軌的話要略微慢一些,這個軌道上主要用於導航相關的應用,目前全球現有的四大導航系統都運行在地球中軌道。

祖國自行研製的北鬥衛星全球導航系統

美國全球定位系統

俄羅斯格洛納斯衛星導航系統

歐洲伽利略衛星導航系統

高軌衛星

距離地球表面20000公裡以上

特殊軌道:在36000公裡高度的軌道,自轉速度與地球自轉速度是一樣的,在地面上看就是同一個位置。

衛星離地球距離越遠,受到重力影響就越小,當衛星達到臨界點36,000千米時,重力的影響小到衛星既能保持不下落,又能慢到與地球點同步,而這個臨界點就被稱為地球同步軌道

人造衛星工業經過幾十年的發展,直到今天有約200顆通信衛星在向地球播報。小衛星性價比是極高的,常規的對地成像,對地低軌道的衛星通信等。按不同位置布置形成的小衛星星座運行,可提高飛行任務的時間解析度,乃至實現全球的實時覆蓋,由多顆小衛星保持相對位置編隊飛行,觀測到的信號可以相干處理,就可形成虛擬探測衛星,完成大型衛星無法實現的新應用。

隨著微電子、微機械、納米等技術的發展和衛星設計思想的創新,衛星小型化趨勢不斷加速,微納衛星性能快速提升,成為小衛星領域發展最為活躍的組成部分,未來小型衛星能提高網絡效率以及將來我們的衛星星座通信5G、6G的融合。

微小衛星產業的迅速崛起是航天發展的時代所需,開創了新的航天應用的運營模式,使航天應用服務於國防、前沿科技和民用領域,更好的服務於大眾,融入我們每一個人的生活,使我們的生活更加智能化。

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