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美利坚合众国“轨道快车”修复卫星正式运转在

文章作者:武器装备 上传时间:2019-11-01

有效载荷

  • 自主对接和捕获探测器;捕获子系统;机械手系统,被动俘获机械系统;传感器系统目标;交联通信装置;流体转移子系统。

·波音公司完成宽带全球卫星通信(WGS)卫星试验。6月5日,波音公司完成了宽带全球卫星通信有效载荷指挥与控制系统端对端试验,还演示了WGS系统独特的设计特性,使军方操作人员通过各自的S波段和段内无线电频率链接控制有效载荷,从而获得更大的操作灵活性和冗余度。·NASA为航天器寻求更安全的冷却液体。6月报道,NASA团队正在开展一项研究,希望获得一种液体实现航天器内部热量收集和外部热量的排放,以减少液体混合的危险。目前有两种候选材料,一种是丙二醇与水的混和,一种是乙二醇。此外研究人员还将研究复合冷板、能够充当冷板的多功能飞行器结构,以及相关的热界面材料。·NASA纳米技术成功完成在轨试验。NASA科学家6月18日宣布,5月24日在midSTAR-1卫星上进行了首个基于纳米技术建造的电子装置试验取得成功。试验表明纳米传感器能够监视太空船内部的示踪气体,并能够在太空环境、以及发射过程中出现的极度振动和重力改变的条件下幸存。·美国导弹防御局推迟STSS卫星的发射。6月报道,美国导弹防御局将两颗试验型导弹跟踪卫星(STSS Block 06)的发射计划推迟至2008年春。卫星原计划于2007年11月同时搭乘"德尔它"-2火箭发射,由于发射场安排冲突和这两颗卫星真空试验的延期完成而推迟。·诺·格公司成功完成首颗STSS航天器的热真空试验。诺格公司6月21日宣布,已成功完成STSS系统一号航天器的热真空试验。此次试验确保航天器拥有完善的在轨性能,随后还将经历一系列验校,并计划于2007年底运往发射点。STSS卫星的作用是,通过探测、跟踪及识别所有飞行段的导弹支持MDA的弹道导弹防御系统试验平台。· 美国空军研究实验室投资研发可展开卫星桁杆技术。6月报道,该技术属于小企业创新研究计划下的研发项目,旨在利用现有的运载火箭的有效载荷整流罩容量完成超大型结构包括大孔径传感器的部署。该技术有利于航天器机械展开系统的革新,为仪器和传感器的部署和配置构造大型稳定的结构。[专题] “轨道快车”计划·4月9日,美国“轨道快车”修复卫星正式启动在轨试验。“轨道快车”任务包括两个航天器,ASTRO是任务中的主动航天器,较小的NextSat将扮演补给站或被修复的卫星。该任务计划开展一系列试验,包括利用机器臂进行多次交会、捕获与转移操作。该技术可以实现在轨维修、设备更换与升级,帮助延长卫星的使用寿命。另一项重要用途是帮助军事卫星在危险地区进行卫星机动。·4月17日,美国“轨道快车”进行首次航天器间自主流体和组件运送演示。ASTRO的流体运送系统使用馈压或输送泵系统成功将肼推进剂运送给NextSat。ASTRO还使用一个机械臂向NextSat运送一块电池,电池随后被集成到NextSat的电力系统中。这是航天器首次使用机械臂向另一个航天器自主运送硬件。·5月5日,“轨道快车”完成首次自由飞行分离与对接演示。ASTRO和NextSat航天器分离至相距大约10米的距离,分别绕地球运行一圈之后再次自动对接。·5月13日,计算机问题使“轨道快车”的卫星维修演示任务中断。ASTRO在试验过程中,传感器飞行计算机出现了异常,由于缺失关键的导航与制导数据,引发自动机械异常中断,导致与NextSat机动靠近的速度过快。地面工作组将ASTRO的控制软件切换至自由漂移模式,使两颗卫星分离至安全距离。·6月16日,“轨道快车”完成首次全自主环绕飞行与捕获操作。在为期五小时的试验中,ASTRO使用星载照像机和先进视频制导系统与NextSat分离,并与之环绕再配对。试验过程主要依靠被动传感器,未进行相关导航信息的主动交换。此次试验还验证了“轨道快车”能够在不干扰卫星向客户提供服务的前提下执行在轨操作的能力。二、欧空局·欧空局研发火星及金星探索计划的通用技术。4月报道,科学家研发欧空局火星快车和金星快车任务通用的航天器结构与标准的任务控制软件,借此对这两项任务提供支持,从而降低成本,提高效率。·泰勒斯公司将为挪威建造THOR 6通信卫星。 4月25日,泰勒斯阿莱尼亚航天公司宣布,将为挪威电信供应商Telenor建造一颗新的地球同步轨道卫星,它将为北欧和中欧地区提供电视广播服务。·“伽利略”计划的GIOVE-A传送首个定位信号。5月2日,GIOVE-A传送首个定位信号。“伽利略”卫星的无线电传输包含一个导航信号和一条导航信息。导航信号包括测量卫星和用户接收器间距离所需的信息,导航信息用于提供计算时间及卫星确切位置所需的授时和卫星轨道数据。此次信号仅用于验证。·首颗伽利略卫星GIOVE-A上的铷钟完成一年的在轨试验。5月21日,欧洲首颗伽利略卫星GIOVE-A星载铷钟完成一年的在轨试验,显示其性能大体符合规格要求。星载铷钟在确定系统整体精确度方面起重要作用,因而其性能评估在伽利略在轨验证过程中也起到决定性作用。·电力推进器让“死卫星”不再变垃圾。科学时报5月24日消息,英国萨里卫星技术公司正在设计研发用于小卫星的微型电力推进器,它可以将卫星带回地球大气层并烧毁避免产生太空垃圾。该技术还可以将小卫星送到更远的太空。研究人员希望这种电力推进器能够取代化学能推进器,在未来成为小卫星的主要电力来源。·欧空局“金星快车”和NASA“信使”探测器协力观测金星。“金星快车”是欧空局首个探索金星的任务,已于4月11日抵达金星。NASA的“信使”探测器计划于2011年3月抵达水星。6月6日,“信使”探测器第二次经过金星与“金星快车”一起观测了金星的云层、等离子体环境、大气及其氧气气辉及地表情况。·萨瑞卫星技术公司静地迷你卫星平台(GMP)完成基线设计评审。6月报道,GMP旨在设计一个可执行10年期任务的平台,并具有支持200千克、2.5千瓦功率有效载荷的能力。·欧空局“儒勒·凡尔纳”自动转移飞行器再次推迟发射。6月报道,欧空局原希望于2007年第四季度发射ATV。由于运载火箭正在进行可用性鉴定评审以及发射窗口的更改,目前看来,ATV的发射可能不早于2008年1月中旬。“儒勒·凡尔纳”是ATV系列的首个航天器,能够为空间站提供7.5吨的货物。·泰勒斯阿莱尼亚太空公司将为欧空局设计研发“哨兵”-1地球观测卫星。6月报道,这是欧洲全球环境与安全监测计划的首颗地球观测卫星。“哨兵”-1卫星有望于2011年发射,用于海事(舰船探测、石油溢出量绘图、风能产品)和海冰绘图。欧空局的“哨兵”系列包括5颗卫星,“哨兵”-2和“哨兵”-3卫星计划于2012年发射,用于陆地和海洋监测。“哨兵”-4和“哨兵”-5卫星将对气象和气候进行研究。三、俄罗斯·俄罗斯卫星通信运营商Gazkom的Yamal 201卫星暂时失灵。4月6日卫星失灵,导致俄罗斯大面积区域电视信号和网络联接中断长达6小时。·俄罗斯GLONASS星座计划陷入困境。4月报道,俄罗斯任务控制中心称目前GLONASS系统19颗在轨卫星中只有12颗处于运转状态。未来可能有4颗在轨卫星开始工作,使GLONASS星座达到16颗卫星。但这些卫星中只有7颗是Uragan-M改进型卫星,可向8%的俄罗斯领土用户提供导航信息。其他卫星都达到或接近服务寿命终结。·俄航天官员称2011年Glonass系统精度将与GPS相当。5月23日,俄罗斯航天局官员称,Glonass全球定位系统将在2011年达到美国GPS定位系统的精度水平,即将系统民用精度提高至一米。·俄罗斯GLONASS导航系统的运行卫星增加到11颗。6月报道,GLONASS目前在轨17颗卫星,其中11颗用于导航,1颗正在投入运行,4颗暂时处于维护阶段,1颗即将退役。目前的规模可覆盖俄罗斯领土的47%、覆盖俄罗斯全国需要18颗、24颗才能覆盖全世界范围。俄罗斯航天局曾表示,GLONASS导航系统的运行卫星将在2007年下半年增加到18颗。·俄罗斯研制新型科学卫星。俄罗斯进步航天设计局6月27日宣布,正在研制一颗“生物-M”科学卫星,用于开展航天生物学及航天医学领域的基础研究。该卫星的特点在于增加了新的飞行控制系统和能够多次启动的液体燃料发动机。四、其他国家·印度开始装配“月球初航”航天器。3月29日报道,印度已开始装配“月球初航”(Chandrayaan-I)航天器,这是印度首个无人探月任务,预计于2008年3~4月发射。·日本“大地”卫星数据中继传输出现故障。JAXA 4月报道,日本“大地”号先进陆地观测卫星向数据中继卫星“儿玉”传输的观测数据突然中断。日本正在研究导致该现象的原因。·日本小行星探测器“隼鸟”号返回地球。4月25日,曾于2005年11月登陆小行星“系川”的日本小行星探测器“隼鸟”号,调整了离子发动机的状态,正式开始了回归地球的旅途。“隼鸟”搭载4台离子发动机,其中两台早就因为故障而停止工作。4月20日,其中一台电压突然升高,JAXA暂时关闭了这台发动机,因此,“隼鸟”号只能依靠一台发动机继续飞行,争取2010年回到地球。

在“情景2”到“情景5”的过程中,工程师还设计了一系列渐进的步骤,将使ASTRO与NextSat分离,在3周内逐渐增大它们之间的距离。

  • 名称:轨道快车卫星
  • 制造商:波音幻影工厂,巴尔航天公司
  • 发射日期:2007年3月8日(运载火箭),2007年3月8日(航天器)
  • 发射地点:佛罗里达州,卡纳维拉尔角
  • 轨道:490公里×498公里
  • 运载火箭:大力神(阿特拉斯V 401)

一、美国·强太阳风暴影响导航系统的正常运行。4月4日出台的一项报告称,2006年末出现的太阳爆发意外导致全球定位系统卫星导航网络的大面积中断。NASA喷气推进实验室专家说,NASA应该更好的了解太阳现象,这样才能将对实时系统的不利影响降到最低。·洛·马公司完成美国GPS Block III的系统设计评审。4月5日完成的评审旨在验证GPS Block III系统的详细设计,确保该系统满足军事和民事用户的需求。波音公司4月26日称,波音公司设计的GPS III系统是可升级的,首颗卫星的设计能够适应未来的升级,这将极大地降低成本、缩短开发周期。GPS III将提供改进的导航能力、授时精度,传播功率更大、不易受干扰的信号。其中还包括一个可与“伽利略”导航系统交互操作的新型民用信号。·美EMS公司为用户提供反干扰天线解决方案。美国EMS技术公司4月16日在第23届国家太空讨论会上宣布,计划为商业太空设施提供反干扰天线解决方案,通过波束形成的网络,保护通信卫星往返的通信信道。随着卫星应用的日趋发展,反干扰技术的需求将继续增长。·美国国防军事气象卫星(DMSP) F-18完成真空试验。4月报道,美国下一颗DMSP F-18卫星完成系统级热真空试验,未发现显著异常。该卫星将在6月份进行声学试验,2007年夏天进行环境试验,并计划于2008年4月搭乘“宇宙神”-5火箭发射。·波音领军的工业团队为DARPA研发面导航概念。4月报道,由其领导的美国工业团队将开展一项概念研发,解决在GPS信号不可使用时,美国地面部队如何精确导航的问题。该项目的目标是开发一个能够利用各种可用信号(不仅仅是GPS信号)的综合系统,通过小型接收器提供精确的导航信息。·美国研究人员希望将新研制的太阳能电池用于航天。4月报道,美国佐治亚技术研究所利用纳米技术研发一种太阳能电池。这种电池的实验室原型只有2英寸大小,电池每平方厘米包含了4万个纳米管“塔”,这种微型纳米管塔类似城市街道网格中的高层建筑,其独特的三维构造使它可以捕捉各个角度的光线,提高发电效率。研究人员希望该技术可用于航天飞机和卫星,因为这种电池不需要使用专门机械工具移动方位,减少了重量和复杂性。·重返月球:美国月球侦察轨道器计划。4月报道,NASA月球侦察轨道器计划于2008年秋飞抵月球,对其表面进行测绘。该航天器由戈达德航天中心建造,任务包含6台仪器设备,它们分别是“观察辐射效应的宇宙射线望远镜”、测量月表温度的“占卜者”月球辐射计实验、“莱曼-阿尔法”测绘项目、月球探索中子探测器、月球轨道器激光测高计、月球侦查轨道器照相机,以及“迷你射频”,一个小型化单孔径雷达演示任务。·美国空军“战术星”-2(TacSat-2)开始收集图像。4月报道,美国空军开始利用“战术星”-2搜集图像,这是首项验证短时间内部署战术上及时响应型天基能力的试验。“战术星”-2计划进行11项试验,其中一项是美国海军目标指向试验,使用多频传感器聚集雷达、无线电和手动通信信号。“战术星”-2可与全球任何数据中继相容的地面站直接通信。 ·新设备将延长“哈勃”望远镜的服务寿命。4月报道,计划于2008年进行的“哈勃”太空望远镜维修任务中,将为望远镜安装一个新一代对接设备,这样航天飞机2010年退役后,其他载人航天器可通过对接设备造访望远镜。·NASA“勇气”号火星漫游者发现火星表面早期存在液态水迹象。

“情景6”到“情景8”过程中,为进行远距离交会验证试验, ASTRO将上升至距离NextSat7千米的高度上。当NextSat再次对接时,ASTRO将再次向NextSat输送燃料,并与NextSat进行备用部件的转移。

结构特点使用情况

·日本的“菊花”-8卫星至今未能进行试验。5月10日,日本“菊花-8”卫星经过六次轨道控制后进入预定轨道,平台和子系统以及任务设备均通过了状态检查,卫星进入了正式运行阶段。6月4日,日本读卖新闻消息称,“菊花-8”卫星一直未能开展试验,这意味着日本近几年发射的另两颗电信试验卫星也停止了试验。“菊花-8”卫星的主要目的是利用一个手机大小的小型装置,实现地面与卫星间的直接通信以便在地震或其他灾难破坏地面电信设施时的紧急通信。·日本PLANET-C金星探测器计划于2010年发射。6月报道, PLANET-C探测器将于2010年发射,途经太阳并于同年抵达金星,随后进入轨道运行。该探测器旨在研究金星大气,它携带了5个照相机包括紫外线照相机、光学照相机、以及红外照相机,将拍摄位于不同高度的大气云图。·乌克兰计划于2008年发射Sich-2地球遥感卫星。6月报道,Sich-2由乌克兰的Yuzhnoye设计局研制,将搭乘俄乌"第聂伯"火箭发射升空。乌克兰的首颗地球遥感卫星Sich-1于1995年发射,Sich型号对地观测系统的研发以及危机预防太空监测系统是乌克兰2007-2011年国家航天计划的组成部分。(中国航天工程咨询中心 曲佳 许红英)

概念图:左 ASTRO 右 NextSat图片来源:波音

结构特点

“轨道快车”包括两部分,即“太空自动化运输机器人”(ASTRO运载器)和未来新一代服务卫星“未来星(NextSat)”。它们都是由美国的“大力神5号"运载火箭携带发射升空的。

工程师们首先为卫星未分离时设计了一系列实验。名为“情景0”的第一项实验将进行几项液体输送和机器臂验证。

结构尺寸

  • 1.8米×1.8米(ASTRO运载火箭),1米×1米(NextSat航天器)

轨道快车卫星美国图片 1

美利坚合众国“轨道快车”修复卫星正式运转在轨试验。  轨道快车(ASTRO运载火箭和NextSat航天器)卫星。“轨道快车”计划由美国国防高级研究计划局组织,为在轨卫星远程控制能力的充分显示提供服务。由于使用了NASA马歇尔太空飞行中心研制的自主软件,“轨道快车”计划能够充分验证在轨自主卫星服务的能力。

卫星维修计划的另一项重要用途是在军事卫星方面。军方可以在危险地区进行卫星机动,而不必担心推进剂的用量,因为可以发射燃料补给航天器。

使用情况

到2007年7月21日,“未来星”的太阳能电池阵列方向转离太阳,卫星停止运转。不久ASTRO运载器也排放出剩余燃料而退役了。ASTRO运载器能够从“未来星”的位置移到6公里(3.7英里)远的地方,应用红外照相机和3公里(1.9英里)的激光测距仪进行搜索重建。开始于2007年7月16日的最后一项演示,是两星分离以使得ASTRO运载器与未来星系统失去联系。通过地面太空监视网络输入指令情报,ASTRO运载器能够再次捕捉“未来星”,转换至它的星载探测器以完成交会对接。

发送低成本航天器对更昂贵的故障卫星进行修复和燃料补给的概念向实际应用迈进了一步。上周日两个第一代绕轨试验平台开始工作,验证太空自主修复技术。

图片 2

“情景0”试验过程

ASTRO与NextSat星载技术可以使未来军用侦察卫星通过提供足够的燃料,对地面目标进行位置保持。该项技术还可以通过在轨维修和设备更换与升级,帮助延长民用卫星的使用寿命。

虽然试验计划允许ASTRO主动飞近NextSat,但控制对接试验的自动控制软件给地面控制者在出现错误时中断验证的机会。

目标及意义

“轨道快车”任务计划预计持续三个月,但两颗卫星设计寿命为至少一年。如果计划任务按时完成,该任务将继续参加最多四项空军太空司令部的附加试验。

因发射问题而定位于错误轨道的卫星,也可以利用轨道燃料补给卫星解决这一问题。未进入轨道的卫星离开低轨道所消耗的储备燃料可以得到补充,使得卫星可以完成任务,不至于完全失败。实用型的“轨道快车”还将包括在轨卫星网络。

但类似“轨道快车”的计划的前景主要取决于卫星的拥有者的决策,他们需要采用适配器以允许维修卫星的访问。

ASTRO和NextSat分别由波音幻影工作室和鲍尔宇航公司建造,自3月8日从卡纳维拉尔角空军基地发射以来一直停靠在一起。两颗卫星绕距地球300英里高的轨道飞行,即将开始一系列实验,包括利用机器臂进行多次交会、捕获与转移操作。 ASTRO 卫星的机器臂上还装有可拍摄1600张图像的照相机,NextSat可进行与地面录像机相匹配的操作。

若计划进展顺利,“情景0”试验将持续大约20天。“轨道快车”将执行11个分试验,包括九项卫星间燃料输送和两项利用10英尺长机器臂将物体抓取到NextSat卫星上的试验。

任务进程

4月1日,将ASTRO推进剂箱中的肼燃料泵入到NextSat中,开启了“情景0”试验,标志着“轨道快车”开始了全面的运转。由于上个月ASTRO的姿态控制系统问题,试验平台开始运转的时间比计划推迟。

美利坚合众国“轨道快车”修复卫星正式运转在轨试验。ASTRO上附有一节电池和一次级传感器处理计算机,这两个备件被称为轨道替换单元,ASTRO将在任务中使用机器臂抓取并移动电池和传感器处理计算机。本周五将进行首次使用机器臂的试验,机器臂将从ASTRO抓取备用电池,并插入到NextSat上。

运行在赤道上空35887公里轨道上的通信卫星,很适于开展轨道维修任务。同样的后勤服务还适用于航天器组件。操作者可以计划定期更换电池或计算机以保持卫星状态或对老化的卫星进行系统升级。

在“情景1”中 ,重达156磅的机器臂将抓住NextSat,把它推离ASTRO,这项实验可能在4月末开始,预计持续11天。试验中,NextSat是未固定的,以便丢弃连接两颗卫星的结合环。此后,ASTRO还将再次抓取NextSat进行燃料补给试验,转移备用轨道替换单元。NextSat可通过对接或利用ASTRO上的机器臂被抓取。

这两个航天器是美国政府耗资3亿美元的“轨道快车”计划的一部分。“轨道快车”计划由美国国防预先研究计划局发起,是五角大楼的主要研发支持项目。

任务包括两个航天器,ASTRO与NextSat。自主空间转移及机器人轨道器是任务中的主动航天器,较小的NextSat将既扮演补给站,又扮演被修复的客户卫星的角色。官方对“轨道快车”在该领域内的多项美国首创技术大加吹捧,包括卫星修复、自主机器人和在轨燃料加注等技术。

美利坚合众国“轨道快车”修复卫星正式运转在轨试验。ASTRO携带约重300磅的推进剂,用于燃料加注试验和之后的交会操作。后续的燃料输送试验将尝试以不同的流动速率,利用泵式加注和压力加注两种方法进行试验。

图片 3

任务中,机器臂将会数次将电池在ASTRO和NextSat之间进行来回转移,但在不进行转移时,电池将会留在NextSat上提供外部动力。依照设计程序,在任务后期加入的传感器处理计算机,只是将其从ASTRO移走后再放置回去,以试验传感器处理计算机的接口界面。

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