基于MBSE的卫星工程(5)

基于MBSE的卫星工程(5)

相关衍生概念辨析

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小卫星

Small Satellite

在大多数情况下，纳型小卫星往往被设计为一种标准的立方体卫星，立方体卫星的标准体积为一个基本单元，即1U，其体积为10cm×10cm×10cm。根据应用的需要，也可以扩展为1.5U、2U、3U、6U，甚至12U，等等。

洛克希德·马丁公司空间态势感知任务流程图

洛克希德·马丁公司也提出过空间态势感知任务，采用多颗均匀分布的立方星组成一个小型可控星座，来探测地球中轨道和地球静止轨道带中的空间碎片。在该任务中，立方星星座被发射到地球同步轨道以上500km的高度。

空间自主纳星集群飞行和地理定位任务

由以色列理工学院主导、并得到以色列航天工业公司支持的“空间自主纳星集群飞行和地理定位任务”（Space Autonomous Mission for Swarming andGeo-Locating Nanosatellites——SAMSON），旨在演示多颗卫星的长期自主编队飞行。该任务将使用3颗基于立方星标准平台研发的3U立方星。每颗卫星上都将配备冷气推进系统、原子钟、星间通信系统以及可展开太阳能电池板。这3颗卫星将被发射到半长轴、偏心率、倾角相同的；轨道，并形成一个卫星集群，卫星间的相对距离从最近的100m到最远的250km。其中1颗星将被指定为“领航者”，其他2颗星将作为“跟随者”。“跟随者”可根据“领航者”的运动状态，对运行轨道进行修正，以满足相对距离约束。另外，地面控制中心可下达指令从而实现卫星间的角色转换。

利用纳米卫星进行群集和地理定位的空间自主任务(SAMSON：Space Autonomous Mission for Swarming and Geolocation with Nanosatellites)

地球观测应用的新趋势是使用一套低成本、简单和研制时间短的卫星。以12颗立方体卫星作为成像节点的群任务，此外还提出了集线式微卫星来完成对地观测任务，称为分块成像卫星群(FIC：Fractionated Imaging Satellite Cluster)。该建议的最大问题在于成像节点卫星和一颗集线器卫星之间使用光通信链路来传输大量成像数据。

SAMSON将包括三颗基于立方体卫星标准建造的纳米卫星。它们从近地轨道进行科学操作，以高空间和时间分辨率对磁场强度和磁场矢量进行高精度和高分辨率测量，以检查磁场的变化。该任务有两个主要目标：

• 使用基于DSSL erc资助的FADER研究的算法，演示多颗卫星的长期自主集群飞行;
• 根据到达时差(TDOA：time difference of arrival)和/或到达频差(FDOA：frequency difference of arrival)确定辐射电磁地面源的位置。

额外的有效载荷可能包括一个微型脉冲等离子体推进器和一个新的太空处理器。每颗卫星是一个6U立方星。该任务计划于2016年发射。这三颗卫星将以相同的半长轴、离心率和倾角一起发射，并在轨道上分离，形成一个相对距离从最近的两颗100米到最远的两颗250公里的集群。一颗卫星将被指定为“领导者”，其他卫星将作为“追随者”。跟踪器将执行相对轨道元素修正以满足相对距离约束。如果从地面指挥，这些卫星将有能力转换角色。

每颗卫星配置为6U立方卫星。这三颗卫星以大致相同的半长轴、离心率和倾角一起发射，并在轨道上分离，形成一个相对距离从最近的两颗1000米到最远的两颗250公里的集群。卫星将使用冷气体推进系统执行自主相对轨道元素修正，以满足相对距离限制。

Nano卫星的结构机械制图

Nano卫星的产品实图

以上三张图的出处：https://asri.institute/space-missions/adelis-samson/

【参考文献】

1. 南京航空航天大学航天控制系教授 闻 新, 卫星集群系统的应用现状与发展动态

2. https://blogs.nasa.gov/smallsatellites/

3. https://www.intechopen.com/chapters/72354

4. https://aerospace.technion.ac.il/projects/space-autonomous-mission-for-swarming-and-geolocation-with-nanosatellites-samson/

5. https://spaceflight101.com/swarm/swarm-mission-orbit-design/

6. https://asri.institute/space-missions/adelis-samson/

文章来源MBSE知识库与应用案例