月球手電筒是NASA下屬馬歇爾太空飛行中心、戈達(dá)德太空飛行中心、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)等多研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合合作研制研制了一顆6U立方星Lunar Flashlight,衛(wèi)星機(jī)動(dòng)到月球極軌后,將使用近紅外激光來照射月球南極永久陰影坑,,星載光譜儀將對(duì)表面反射和成分進(jìn)行分析。從而確定月球南極水冰資源的分布和儲(chǔ)量。這顆立方星將搭乘Artemis-1任務(wù)進(jìn)入月球軌道,目前已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。
NASA一直希望可以將月球表面水冰作為飲用水或者火箭燃料的來源,從而減少航天器從地球攜帶的水和燃料,降低登月探測(cè)成本。NASA前期開展相關(guān)任務(wù)時(shí)采用的一些設(shè)備和技術(shù)成果,包括“相關(guān)環(huán)境中的行星際納米空間飛行器(INSPIRE)”、微型火星探測(cè)器(MarCo)以及JPL為印度探月任務(wù)研發(fā)的月球礦物質(zhì)繪圖儀(M3)等都將在“月球手電筒”中得到應(yīng)用,極大的降低了成本。此外,“月球手電筒”還將是第一顆使用綠色推進(jìn)劑的立方體衛(wèi)星。供電:2可展開的固定太陽能電池板與2塊固定太陽板連同蓄電池供電。軌道:環(huán)繞月球南極的高橢圓、低近月點(diǎn)(5~12千米)軌道
【LunaH-Map(SIMPLEx 1)/月球極區(qū)氫繪圖儀】月球水冰的深度和分布
月球極區(qū)氫繪圖儀為亞利桑那州立大學(xué)(ASU)開發(fā)的一顆小衛(wèi)星,將研究深度小于1米的永久陰影月坑中的氫,LunaH-Map將攜帶兩個(gè)中子能譜儀,它們將以前所未有的空間尺度(?7.5 km /像素)完成其最終目的—?jiǎng)?chuàng)建月球南極極地永久陰影區(qū)域的詳細(xì)圖。NASA期望其對(duì)月球水冰的深度和分布能有新的發(fā)現(xiàn)。作為NASA的Artemis I任務(wù)中攜帶的13顆立方星之一,Artemis I主要將送無人“獵戶座”飛船到月球軌道。立方星將進(jìn)入環(huán)繞月球南極的高橢圓、低近月點(diǎn)(5~10千米)軌道。LunaH-Map探測(cè)器將開展為期60天的科學(xué)探測(cè),可能傳回月球南極的高分辨率圖像,揭示在月球永久陰影區(qū)重要的富含水冰的區(qū)域。這些圖片能夠用于更好地了解太陽系的資源和易揮發(fā)物沉積情況,也能夠確定未來巡視器或人類著陸的區(qū)域。雖然LunaH-Map探測(cè)器比傳統(tǒng)NASA任務(wù)要小,也比以往送到月球的探測(cè)器要便宜,但是科學(xué)家對(duì)于這個(gè)大學(xué)建造的探測(cè)器期望還是非常高的。供電:可展開的固定太陽能電池板同蓄電池供電。動(dòng)力:電推。軌道:環(huán)繞月球南極的高橢圓、低近月點(diǎn)(5~10千米)軌道
【CuSP (CuSPP+)/研究太陽粒子的立方星任務(wù)】用于研究地球兩極的太陽顆粒的立方星任務(wù)
研究太陽粒子的立方星任務(wù)是由美國國家航空航天局(NASA)科學(xué)任務(wù)理事會(huì)和太陽物理部門資助的6U行星際立方星科學(xué)任務(wù)。研究太陽粒子的立方星任務(wù)(CubeSat mission to study Solar Particles, CuSP作為航天發(fā)射系統(tǒng):Artemis I飛行的其中一個(gè)立方星,計(jì)劃在2021年年底或者以后由SLS首飛任務(wù)Artemis I發(fā)射。CuSP是空間氣候研究的開拓者,因?yàn)樗鼘⑹堑谝粋€(gè)被放置在地球磁層影響之外的日心軌道上的太陽物理學(xué)科學(xué)任務(wù)。CuSP具有三個(gè)互補(bǔ)的微型傳感器,用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)科學(xué)目標(biāo):研究太陽和行星際粒子在近地軌道上的來源和加速機(jī)制,并通過確定太陽高能粒子(Solar Energetic Particles, SEP)事件期間的質(zhì)子輻射水平和識(shí)別有助于預(yù)測(cè)產(chǎn)生地磁風(fēng)暴的強(qiáng)日冕物質(zhì)噴射(Coronal Mass Ejection, CME)驅(qū)動(dòng)行星際沖擊波到達(dá)的超熱(Suprathermal, ST)離子特性來支持空間氣候研究。衛(wèi)星體積:10×20×30 cm。設(shè)計(jì)壽命:90天。
【BioSentinel/生物前哨】攜帶微流控進(jìn)入深太空,開展空間輻射研究
由NASA Ames(美國宇航局艾姆斯研究中心)設(shè)計(jì)的微流控檢測(cè)卡由衛(wèi)星“BioSentinel”攜帶進(jìn)入深太空,將用于研究太空輻射對(duì)酵母的影響。一旦進(jìn)入軌道,通過三色LED檢測(cè)系統(tǒng)和代謝指示染料系統(tǒng)對(duì)酵母的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。其中,粉紅色孔中有活躍生長(zhǎng)的酵母細(xì)胞,它們將代謝染料從藍(lán)色變?yōu)榉奂t色。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,地球磁場(chǎng)可保護(hù)國際空間站工作人員免受大部分輻射的傷害,這些輻射會(huì)破壞我們細(xì)胞中的DNA并導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。未來,當(dāng)宇航員開始深入太空時(shí),他們將處于更加危險(xiǎn)的輻射環(huán)境中,需要大量的保護(hù)。在位于加州硅谷NASA Ames的科學(xué)家們的幫助下,在一顆名為“BioSentinel”的小衛(wèi)星內(nèi)進(jìn)行了生物學(xué)實(shí)驗(yàn),有望向獲得解決方案的路上邁出重要的一大步。
為了研究太空的基礎(chǔ)知識(shí),研究人員經(jīng)常使用“模式生物”進(jìn)行比對(duì)和理解。這有助于更清楚地顯示太空和地球的差異。在BioSentinel上,NASA使用的正是發(fā)酵面包和釀造啤酒的酵母。人體細(xì)胞和酵母細(xì)胞在深太空中遇到高能輻射,可能導(dǎo)致兩條攜帶遺傳信息的DNA鏈斷裂。通常,酵母和人類的DNA損傷在細(xì)胞中的修復(fù)過程非常相似。BioSentinel將是美國宇航局自阿波羅時(shí)代以來,在繞地球運(yùn)行的太空站之外開展生物學(xué)研究的第一顆衛(wèi)星。麥片盒大小的衛(wèi)星將通過美國宇航局強(qiáng)大的新型火箭發(fā)射至深太空,然后飛越月球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向。一旦衛(wèi)星離開地球的保護(hù)磁場(chǎng),BioSentinel的地面團(tuán)隊(duì)將遠(yuǎn)程觸發(fā)一系列實(shí)驗(yàn),激活兩種釀酒酵母菌株,觀察其在空間輻射下的生長(zhǎng)情況。酵母樣本將在六至十二個(gè)月任務(wù)中的不同時(shí)間點(diǎn)被激活。一種菌株是通常在自然界中發(fā)現(xiàn)的酵母,而另一種菌株因?yàn)殡y以修復(fù)DNA而被選中。通過比較兩種菌株在深太空輻射環(huán)境下的反應(yīng),研究人員將更多地了解長(zhǎng)時(shí)間深太空活動(dòng)對(duì)人類造成的健康風(fēng)險(xiǎn),并能夠制定減少潛在損害的明智措施。載入小衛(wèi)星生物學(xué)研究史冊(cè)NASA Ames使用立方星(CubeSat)進(jìn)行太空生物學(xué)研究,BioSentinel則將被載入這段歷史的史冊(cè)。CubeSat是由各個(gè)單元組成的小型衛(wèi)星,每個(gè)單元大約4英寸。BioSentinel重達(dá)30磅,由六個(gè)單元組成。在BioSentinel上,酵母細(xì)胞放置在微流控檢測(cè)卡內(nèi)的微小隔室。這款微流控檢測(cè)卡是允許控制極少量液體流動(dòng)的定制器件,用來激活和維持酵母。有關(guān)輻射水平、酵母生長(zhǎng)和新陳代謝等數(shù)據(jù)將被收集并存儲(chǔ)在衛(wèi)星中,然后傳輸給地球上的科學(xué)團(tuán)隊(duì)。來自太陽的輻射風(fēng)暴對(duì)未來的深太空探測(cè)者來說健康威脅非常高。如果衛(wèi)星遇到太陽粒子事件,那么將會(huì)激活一組含有酵母樣本的微流控檢測(cè)卡。BioSentinel擔(dān)負(fù)對(duì)重力和輻射環(huán)境研究的重任BioSentinel除了擔(dān)任穿越深太空環(huán)境的開創(chuàng)性任務(wù)之外,還將在不同的輻射和重力條件下進(jìn)行兩組相同的實(shí)驗(yàn)。一組將在國際空間站進(jìn)行,微重力類似于深太空,但輻射相對(duì)較少。另一組實(shí)驗(yàn)將在地球上進(jìn)行,以與地球的重力和輻射水平進(jìn)行比較。這些附加實(shí)驗(yàn)將向科學(xué)家展示如何比較地球和空間站的科學(xué)實(shí)驗(yàn),而且這些實(shí)驗(yàn)容易進(jìn)行,以探測(cè)未來宇航員在太空中遇到的強(qiáng)烈輻射情況。總之,BioSentinel的數(shù)據(jù)對(duì)于解釋空間輻射暴露的影響,降低人類長(zhǎng)期探索深太空的風(fēng)險(xiǎn)以及確認(rèn)空間輻射對(duì)生物影響的現(xiàn)有模型至關(guān)重要。位于加州硅谷的NASA Ames(美國宇航局艾姆斯研究中心)負(fù)責(zé)BioSentinel任務(wù)的科學(xué)學(xué)科、硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。合作伙伴組織包括位于德克薩斯州休斯頓的美國宇航局約翰遜航天中心和位于加州洛馬林達(dá)的洛馬林達(dá)大學(xué)醫(yī)療中心。BioSentinel由美國宇航局Human Exploration and Operations Mission Directorate的先進(jìn)勘探系統(tǒng)部門資助。供電:4片可展開的固定太陽能電池板與2塊固定電池板連同蓄電池供電。
【Lunar IceCube /月球冰立方星】探測(cè)并掃描可能蘊(yùn)藏在月球地表處的多種形式存在的水或其他資源
雖然月球軌道上已經(jīng)有許多人造探測(cè)器在月球極地發(fā)現(xiàn)水冰,如月球探勘者號(hào),月球勘測(cè)軌道飛行器等。NASA表示這些探測(cè)器缺少適合高效探測(cè)水分子的遠(yuǎn)紅外波段的專有探測(cè)儀器,而Lunar IceCube則由莫爾黑德州立大學(xué)(MSU-Morehead State University)及NASA戈達(dá)德航天飛行中心團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)。IceCube探測(cè)器將是一個(gè)由六個(gè)單元組成的立方體探測(cè)器,裝載的儀器稱為BIRCHES(寬帶紅外致密高分辨率勘探光譜儀)。能夠以特殊的遠(yuǎn)紅外探測(cè)能力探測(cè)月球表面以各種形式存在的水資源,以及相關(guān)資源在月球表面的分布狀況。如果按計(jì)劃進(jìn)行,IceCube將搭載在2021年以后年首次獵戶座載人飛船中執(zhí)行任務(wù),并通過其先進(jìn)的“SLS太空發(fā)射系統(tǒng)”新型運(yùn)載火箭發(fā)射至月球軌道。“月球冰立方任務(wù)將利用低成本的小型探測(cè)器去研究月球水動(dòng)力學(xué),以此來為接下來人類的太空計(jì)劃鋪路。這不僅僅對(duì)科學(xué)發(fā)展十分重要,它還可以減少人類在月球建立基地是的消耗?!笨碧窖邪l(fā)經(jīng)理馬克·盧皮塞拉(Mark Lupisella)說。BIRCHES不僅要去繪制月球表面的水資源地圖,還會(huì)去對(duì)月球表面稀薄的大氣層進(jìn)行繪制??茖W(xué)家們十分想去里了解月球土壤如何稀釋表層水,并與地球土壤進(jìn)行比較。通過研究水資源的稀釋,科學(xué)家們才能夠繪制月球上水資源的變化。尋找并了解月球上的水資源,是人類在月球建立永久基地必不可少的環(huán)節(jié)。IceCube探測(cè)器復(fù)雜的地推進(jìn)力繞月軌道月球冰立方任務(wù)探測(cè)器計(jì)劃在7小時(shí)一圈的橢圓軌道繞月球飛行,并在此期間用1小時(shí)去觀測(cè)月球表面。這局限的觀測(cè)時(shí)間是由于BIRCHES的對(duì)月視角造成的。如果在太陽照射月球時(shí)利用月球冰立方去觀測(cè),會(huì)導(dǎo)致紅外線探測(cè)器和其他光感元件吸收的太陽能強(qiáng)度過高而永久損壞。為了保護(hù)它們,團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)了一種車庫式的門,可以關(guān)閉和打開。月球冰立方將為了解月球的水循環(huán)而提供不同維度的度低點(diǎn)的觀測(cè)。此外,月球冰立方的發(fā)現(xiàn)將為其他觀測(cè)月球的探測(cè)器免費(fèi)提供數(shù)據(jù)。“我們了解到的任何關(guān)于月球的知識(shí)都是有價(jià)值的。月球是一個(gè)很好的航天技術(shù)和太空探索的試驗(yàn)場(chǎng),我們?cè)谶@里獲得的知識(shí)將幫助我們?cè)谄渌乔蚪⒂谰玫幕?,例如火星。”BIRCHES的首席工程師克里夫·布蘭博拉(Cliff BramBora)說。探測(cè)器的動(dòng)力系統(tǒng)為RF Ion BIT-3低推進(jìn)力電子推進(jìn)系統(tǒng),它利用固體碘推進(jìn)劑和感應(yīng)耦合等離子體系統(tǒng),即使在CubeSats可用的低功率下也能產(chǎn)生很大的推力。月球冰立方是一顆小型衛(wèi)星,重量大概不到397磅,它為NASA研究月球提供了一種高校、低成本得方法。立方體衛(wèi)星為NASA、大學(xué)機(jī)構(gòu)和其他組織提供了科學(xué)考察、技術(shù)實(shí)施和執(zhí)行最新任務(wù)的平臺(tái)。BIRCHES的有效載荷大約有一個(gè)8英寸的紙巾盒那么大,在開發(fā)BIRCHES的過程中,該團(tuán)隊(duì)不得不縮小以前NASA任務(wù)遺留下來的硬件的尺寸,使其縮小到大約原始尺寸的六分之一。月球冰立方是馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達(dá)德太空飛行中心的合作項(xiàng)目; 在加利福尼亞州帕薩迪納美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室;美國宇航局凱瑟琳約翰遜獨(dú)立驗(yàn)證和驗(yàn)證中心費(fèi)爾蒙特,西弗吉尼亞州;莫爾黑德州立大學(xué);以及商業(yè)伙伴,包括Busek空間推進(jìn)公司。BIRCHES儀器目前正在戈達(dá)德進(jìn)行環(huán)境測(cè)試,并計(jì)劃于今年8月交付給密歇根州立大學(xué),以便與該航天器集成。該任務(wù)將作為空間發(fā)射系統(tǒng)s (SLS)Artemis -1的二級(jí)有效載荷發(fā)射。 月球冰立方為美國宇航局的登月計(jì)劃鋪平了道路。通過區(qū)分月球表面和周圍的水,科學(xué)家將能夠預(yù)測(cè)季節(jié)變化,并確定月球上的水可能在原地使用。這將是有價(jià)值的信息,因?yàn)镹ASA正努力在2024年之前建立一個(gè)持續(xù)的月球存在。衛(wèi)星重量:18KG。衛(wèi)星體積:10×20×30 cm 。軌道:環(huán)月軌道,低近月點(diǎn)(9.9KM/62英里)。
【NEA-Scout/近地小行星偵察員】用于研究靠近地球的小行星
NEA-Scout(近地小行星偵察員)是NASA馬歇爾太空飛行中心的一項(xiàng)6U立方體衛(wèi)星任務(wù),以近地小行星(NEA)進(jìn)行慢速飛行和會(huì)合機(jī)動(dòng),并以與人類探索有關(guān)的方式對(duì)其進(jìn)行表征。NEA Scout項(xiàng)目經(jīng)理喬·馬圖斯說:“開發(fā)太陽帆以利用太陽的能量,讓航天器在太空中飛行一度被認(rèn)為是不可能的。就在這十年中,我們看到了這項(xiàng)前景看好的技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步,NEA Scout是使用太陽帆探索太陽系邁出的又一堅(jiān)實(shí)步伐?!?/span>
NEA Scout是一款六單元“立方體衛(wèi)星”(CubeSat),依靠極具創(chuàng)新型的太陽帆提供推力。太陽帆不是風(fēng),而是反射太陽光作為推力,從而可以最大限度地減少對(duì)燃料的需求。因此,借助太陽帆這一方法可以減小航天器的尺寸和重量,節(jié)省成本。另外,只要有太陽光照射,太陽帆的燃料就不會(huì)用完,這使它們可以相比傳統(tǒng)推進(jìn)技術(shù),將航天器帶到更遠(yuǎn)的地方。2018年6月28日,NASA成功進(jìn)行太陽帆的展開測(cè)試,測(cè)試在室的內(nèi)潔凈室中進(jìn)行。
NEA Scout太陽帆將使用四條臂(稱為臂架)從航天器上展開,以保持帆的穩(wěn)定。部署后,衛(wèi)星將前往并飛掠小行星,拍攝照片。這不僅有助于科學(xué)家更好地了解小行星本身,也有助于了解人類未來的太空探索任務(wù)可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。衛(wèi)星重量:12KG。衛(wèi)星體積:8英寸紙盒大小。
【LunIR (SkyFire)/月球紅外成像(天火)立方星任務(wù)】飛掠期間使用紅外傳感器采集的數(shù)據(jù),以提高我們對(duì)月球表面的知識(shí)
LunIR (SkyFire)是洛克希德.馬丁公司研制的6U立方星,將搭載Artemis I任務(wù)發(fā)射。它將首次采用全新的紅外相機(jī)技術(shù),拍攝月球表面及其環(huán)境的圖像;完成飛越月球和數(shù)據(jù)收集后,還將進(jìn)行拓展的基于立方星的技術(shù)演示,包括機(jī)動(dòng)和操作,支撐未來載人深空和火星探測(cè)任務(wù)中瓶頸問題的解決。
【EQUULEUS (Equilibrium Lunar-Earth point 6U Spacecraft)/地月拉格朗日點(diǎn)6U立方星】日本的EQUULEUS:第一個(gè)即將搭乘SLS火箭Artrmis I任務(wù)飛往地月拉格朗日點(diǎn)的6U立方星。
EQUULEUS的含義是:EQUilibriUm Lunar-Earth point 6USpacecraft,用于地月拉格朗日平動(dòng)點(diǎn)的6U飛行器,1U是體積單位,10*10*10cm,6U也就是公文包大小。第一顆火星中繼星Marco的大小也是顆6U的立方星。EQUULEUS是在JAXA聯(lián)合東京大學(xué)研制的。衛(wèi)星于2016年的夏天開始研制,工程樣機(jī)組裝和測(cè)試已經(jīng)完成,2018年春天完成了飛行產(chǎn)品的研制,目前吃灰等待SLS。 PHOENIX(增強(qiáng)型新型成像儀,在極紫外中的等離子氦離子觀測(cè)),一種小型的紫外線望遠(yuǎn)鏡,可在高能量的極紫外波長(zhǎng)下工作。它由直徑為60毫米的入射鏡和一個(gè)光子計(jì)數(shù)裝置組成。DELPHINUS(用于6U航天器中月球撞擊現(xiàn)象的檢測(cè)相機(jī)),該相機(jī)連接到PHOENIX望遠(yuǎn)鏡,用于觀察月球撞擊閃光和近地小行星以及位于月球拉格朗日L2點(diǎn)時(shí)的潛在“迷你月球” (EML2)暈圈。CLOTH(隔熱中的Cis-Lunar物體探測(cè)器),通過使用安裝在航天器外部的灰塵探測(cè)器,來檢測(cè)和評(píng)估在月球空間中的流星體撞擊通量。EQUULEUS項(xiàng)目的任務(wù)目標(biāo)是:工程目標(biāo)—主任務(wù),驗(yàn)證在日地月區(qū)域內(nèi)采用納衛(wèi)星飛往地月L2點(diǎn)的軌道控制技術(shù),;科學(xué)目標(biāo)—觀測(cè)地球等離子體層,月球撞擊物觀測(cè)、在地月空間灰塵環(huán)境測(cè)量。飛往地月L2點(diǎn)的軌道設(shè)計(jì):EQUULEUS將花費(fèi)6個(gè)月的時(shí)間飛往地月L2點(diǎn),速度增量低到僅僅10m/s,主要采用多次月球引力輔助技術(shù)動(dòng)力:8個(gè)水推力器的AQUARIUS水蒸氣推進(jìn)系統(tǒng)。軌道:飛掠軌道,前往地月拉格朗日L2點(diǎn)。
【OMOTENASHI (Outstanding Moon exploration Technologies demonstrated by Nano Semi-Hard Impactor)/歡迎-款待號(hào)立方星】
驗(yàn)證分布式微納深空探測(cè)系統(tǒng)的可行性與月球表面輻射環(huán)境與土壤環(huán)境研究OMOTENASHI項(xiàng)目將是世界上最小型的月球著陸器,其為半硬著陸型著陸器,這個(gè)項(xiàng)目的亮點(diǎn)在于利用低成本探測(cè)技術(shù)進(jìn)行月面多點(diǎn)觀測(cè),它可以觀測(cè)到地月空間范圍內(nèi)輻射環(huán)境的變化。 OMOTENASHI由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)與東京大學(xué)聯(lián)合研制,采用6U立方體衛(wèi)星結(jié)構(gòu),總質(zhì)量14 kg。探測(cè)器的名字“OMOTENASHI”在日語中代表歡迎、款待,這也是東京2020奧運(yùn)會(huì)的競(jìng)選口號(hào)之一。探測(cè)器的主要任務(wù)包括:1) 研制世界上最小的月球著陸器,驗(yàn)證分布式微納深空探測(cè)系統(tǒng)的可行性。2) 月球表面輻射環(huán)境與土壤環(huán)境研究。探測(cè)器包括著陸器、軌道器、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)三部分,其中著陸器(含充氣緩沖裝置)重1 kg,軌道器(含冷氣推進(jìn))重7 kg,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)重6 kg。探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示,中間圓柱體是火箭發(fā)動(dòng)機(jī),兩側(cè)為軌道器,著陸器頂在頭部,在著陸階段充氣緩沖裝置打開成啞鈴形。探測(cè)器的飛行時(shí)序如下圖所示。按計(jì)劃,OMOTENASHI將在發(fā)射4個(gè)半小時(shí)后分離,在奔月途中借助冷氣推進(jìn)進(jìn)行一次中途修正和一次近月制動(dòng),隨后固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,軌道器分離,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī),著陸器分離,緩沖裝置充氣展開,最后撞擊月球。接下兩圖是OMOTENASHI的系統(tǒng)框圖與主要技術(shù)指標(biāo)。靠這區(qū)區(qū)的14 kg重量,實(shí)現(xiàn)了軌道器與著陸器,包含了固體與冷氣兩套推進(jìn)裝置、沖擊加速度計(jì)、相機(jī)和輻射計(jì)三項(xiàng)載荷,UHF、S、X三個(gè)頻段的4套對(duì)地通信設(shè)備,甚至搭載了原子鐘與激光點(diǎn)火裝置,不禁令人對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的設(shè)備小型化能力與魄力刮目相看。
OMOTENASHI探測(cè)器的軌道器和著陸器也攜帶了UHF業(yè)余無線電頻段的通信設(shè)備,發(fā)射功率1W。同樣搭載Artemis I任務(wù)的美國衛(wèi)星Heimdallr則計(jì)劃搭載5.8/10.5 GHz的業(yè)余轉(zhuǎn)發(fā)器飛往月球。業(yè)余無線電愛好者可利用它們開展深空與弱信號(hào)通信實(shí)驗(yàn)。動(dòng)力:固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),冷氣RCS。
【ArgoMoon/阿爾戈月球】驗(yàn)觀測(cè)其它立方星與驗(yàn)證臨時(shí)低溫推進(jìn)段(ICPS)接近極端環(huán)境時(shí)運(yùn)行的能力并進(jìn)行地月光學(xué)通信測(cè)試
意大利公司阿爾戈科技公司(Argotec)與意大利航天局(ASI)內(nèi)部監(jiān)察和批準(zhǔn)下制造“阿爾戈月球”(ArgoMoon)立方體衛(wèi)星。ArgoMoon衛(wèi)星項(xiàng)目由ESA和ASI共同推進(jìn),將驗(yàn)證臨時(shí)低溫推進(jìn)段(ICPS)接近極端環(huán)境時(shí)運(yùn)行的能力。此外它還將記錄ICPS歷史文件的圖片,并提供有關(guān)其他立方體衛(wèi)星部署的有價(jià)值任務(wù)數(shù)據(jù)。另外,該立方體衛(wèi)星還將測(cè)試衛(wèi)星和地球之間光學(xué)通信能力。遠(yuǎn)地點(diǎn)飛掠月球附近的大橢圓軌道
ArgoMoon項(xiàng)目主管阿圖羅·德·萊利斯(Arturo De Lillis)表示,ASI對(duì)于使用意大利立方體衛(wèi)星來分享Artemis I成果和在深空環(huán)境中測(cè)試這一技術(shù)感到十分高興,這也是這一級(jí)別衛(wèi)星第一次進(jìn)行此類測(cè)試。衛(wèi)星體積:待定。設(shè)計(jì)壽命:待定。軌道:遠(yuǎn)地點(diǎn)飛掠月球附近的大橢圓軌道。
“立方星追求挑戰(zhàn)賽”賽事下前三名院校與機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)的3顆科研立方星NASA在2018年6月8日宣布將在“航天發(fā)射系統(tǒng)”(SLS)火箭2019年首飛時(shí)把由大學(xué)生和兼職工程師在該局“立方星追求挑戰(zhàn)賽”賽事下建造的3顆立方星送入深空。這三支隊(duì)伍分別由康奈爾大學(xué)、科羅拉多大學(xué)博爾德分校和稱為坦帕黑客空間的一家機(jī)構(gòu)牽頭。它們拿到了2萬美元的獎(jiǎng)勵(lì)和衛(wèi)星搭載機(jī)會(huì)。它們將同自謀發(fā)射途徑的其它參賽者一道競(jìng)爭(zhēng)另500萬美元的一系列獎(jiǎng)金,包括深空長(zhǎng)壽獎(jiǎng)和穩(wěn)健數(shù)據(jù)通信獎(jiǎng)。這項(xiàng)賽事于2014年設(shè)立,旨在確定是否有平民發(fā)明者能找到經(jīng)濟(jì)而獨(dú)特的立方星建造途徑。NASA主管航天技術(shù)任務(wù)署的副局長(zhǎng)尤爾奇克稱,各參賽隊(duì)人員在沒有報(bào)酬的情況下利用迷你電子器件、增材制造和DIY(動(dòng)手做)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)展來開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)的奉獻(xiàn)精神給他留下深刻印象。另有兩支參賽隊(duì)雖未中選SLS火箭搭載機(jī)會(huì),但NASA官員表示它們或有機(jī)會(huì)由其它火箭搭載到低地軌道。【Cislunar ExplorersA、B/地月探險(xiǎn)家A、B雙星】水動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證與雙星光學(xué)空間定向?qū)嶒?yàn)2015年7月,康奈爾大學(xué)“地月空間探索者”團(tuán)隊(duì)(“地月空間”的意思是“在地球和月球之間”)和他們的同名衛(wèi)星——其實(shí)是兩顆連在一起的衛(wèi)星——參加了美國宇航局一項(xiàng)叫作“立方任務(wù)挑戰(zhàn)”的項(xiàng)目。挑戰(zhàn)很簡(jiǎn)單:設(shè)計(jì)、制作和發(fā)射“具備空間飛行資格、能夠在月球附近和外部進(jìn)行高級(jí)操作的小型衛(wèi)星”。
“立方體衛(wèi)星探索挑戰(zhàn)賽”由NASA空間技術(shù)任務(wù)理事會(huì)的“百年挑戰(zhàn)項(xiàng)目”發(fā)起,其“地面賽”部分共分為四個(gè)階段,2018年年中地面階段比賽已經(jīng)圓滿結(jié)束,“地月空間探索者”團(tuán)隊(duì)獲得第一名的好成績(jī)。該挑戰(zhàn)賽將為滿足目標(biāo)的團(tuán)隊(duì)提供總共550萬美金的獎(jiǎng)金,作為地面階段第一名,團(tuán)隊(duì)獲得了第一批次的2萬美元獎(jiǎng)金,其余獎(jiǎng)金將在任務(wù)進(jìn)行中進(jìn)行評(píng)估,確定名次后發(fā)放。該競(jìng)賽的前三名將獲得在2021年年底或以后搭乘NASA“空間發(fā)射系統(tǒng)”(SLS)火箭發(fā)射的機(jī)會(huì),在深空任務(wù)或月球任務(wù)中完成比賽,康奈爾團(tuán)隊(duì)將聚焦小衛(wèi)星推進(jìn)和近地通信技術(shù)。佩克表示,贏得比賽并不是團(tuán)隊(duì)的唯一目標(biāo)。其他目標(biāo)還包括:驗(yàn)證使用太空可用資源的能力,擺脫對(duì)地球補(bǔ)給的依賴,以推進(jìn)空間探索。多年來,佩克一直在尋求“無質(zhì)量”空間探索。該衛(wèi)星載荷由兩個(gè)相同的L型部分組成,部署到太空后,這兩部分將逐漸分開并相距數(shù)千米,同時(shí)前往月球大氣層。在航行過程中,兩部分將自旋并產(chǎn)生角動(dòng)量,這將有助于防止其偏離軌道。通過利用太陽能,存儲(chǔ)在L型結(jié)構(gòu)底部燃料箱的水將被電解成氫氣和氧氣,并進(jìn)行間隔性的短暫燃燒以提供推進(jìn)力,間隔時(shí)間為30分鐘至1小時(shí)。衛(wèi)星自旋還將使水與可燃?xì)怏w分離。隨著進(jìn)入月球引力區(qū),衛(wèi)星將減速并進(jìn)入遠(yuǎn)地球軌道,最終在幾天后繞月運(yùn)行。佩克及其團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使衛(wèi)星減至足夠低的速度,從而沉降到距月球表面約9977千米的月球軌道。除了水基推進(jìn)技術(shù),該團(tuán)隊(duì)將驗(yàn)證的另一個(gè)核心技術(shù)是光學(xué)導(dǎo)航。星載攝像機(jī)將持續(xù)拍攝太陽、地球和月球圖像,比較其表觀尺寸以及用星歷表推算的相對(duì)距離。該比賽將在SLS發(fā)射一年后結(jié)束。 衛(wèi)星體積:待定。設(shè)計(jì)壽命:待定。
【CU-E3 (Colorado University Earth Escape Explorer)/科羅拉多大學(xué)地球逃逸探測(cè)器】深空通信試驗(yàn)與太陽光壓測(cè)試科羅拉多大學(xué)的地球逃逸探索者(CU-E3)團(tuán)隊(duì)18年取得了SLS首飛任務(wù)Artemis I的搭載船票,該任務(wù)目前計(jì)劃于2021年年底或以后發(fā)射??屏_拉多大學(xué)參賽隊(duì)伍為其CU-E3立方星設(shè)計(jì)并初步制作了一個(gè)展開式平板天線陣列,用于高數(shù)據(jù)率通信。此外,CU-E3參與了其它比賽,該比賽的重點(diǎn)是測(cè)試CubeSat的深空通信技術(shù)。利用科羅拉多大學(xué)博爾德分校開發(fā)的反射陣列和X波段發(fā)射器進(jìn)行測(cè)試,團(tuán)隊(duì)認(rèn)為CU-E3具有在這場(chǎng)競(jìng)賽中取得成功的所有關(guān)鍵要素。CU-E3將使用月球引力將自身推入日心軌道,以使其與地球保持一定距離。CubeSat衛(wèi)星將進(jìn)入大于1 AU(大約15萬KM)的軌道,并因此而繞地球,隨著時(shí)間的推移其自身距離逐漸變小。隨著CU-E3遠(yuǎn)離地球,我們將一直保持與衛(wèi)星的聯(lián)系,預(yù)計(jì)將超過400萬KM,直到一年的任務(wù)壽命結(jié)束為止。屆時(shí)CU-E3有望實(shí)現(xiàn)地球-衛(wèi)星距離超過一千萬公里!并且CU-E3 不會(huì)使用電推等推進(jìn)系統(tǒng),將采用太陽光壓對(duì)CU-E3進(jìn)行姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn),讓衛(wèi)星在正確的方向上運(yùn)動(dòng)。該團(tuán)隊(duì)將與當(dāng)?shù)氐男⌒托l(wèi)星開發(fā)公司(SmallSat)公司藍(lán)色峽谷(Blue Canyon Technologies)合作,后者將捐贈(zèng)XB1型6U立方星平臺(tái)并提供各種測(cè)試和集成服務(wù)。衛(wèi)星體積:待定。設(shè)計(jì)壽命:一年。動(dòng)力:無,使用太陽能光壓進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。
【Miles/邁爾斯】測(cè)試用碘作燃料的等離子體推力器來自坦帕黑客空間的邁爾斯隊(duì)由兼職人員組成。他們利用夜間和周末設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試立方星部件。該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了用碘作燃料的ConstantQ?等離子體推力器,目前已在申請(qǐng)專利。他們還為“邁爾斯”立方星發(fā)明了一款軟件定義無線電系統(tǒng)與星載計(jì)算機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)使得衛(wèi)星能夠在深空進(jìn)行導(dǎo)航和通信與自主飛行。 動(dòng)力:碘作燃料的ConstantQ?等離子體推力器。