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立方星“羊倌”不好当:从SSO-A任务看大型拼单发射之难
 



  发表日期:2019年8月30日   出处:【《航天新闻》8月23日报道,航小宇翻译        【编辑录入:飞沙


去年12月由太空飞行公司组织、由“猎鹰”9火箭发射的SSO-A任务共装载了53家用户的64颗卫星

 

【《航天新闻》823日报道,航小宇翻译】由一枚火箭放飞数十颗立方星或其它小卫星的大型拼单发射概念对于某些小卫星用户来说显然有其优点。由于较大的火箭单位重量有效载荷费用通常要低于小运载,用户可享受到更便宜的小卫星发射价格,前提是要能在所希望的时间把卫星送到所希望的轨道。

 

但无论是对发射厂家还是对卫星操作方来说,此类任务都有其难题。把多家用户的众多卫星拼合到一起会给发射方带来技术、后勤保障和监管问题,而卫星操作方则常常不能确定其卫星在部署后具体在什么地方。

 

由太空飞行有限公司组织、去年12月由太空探索公司“猎鹰”9火箭发射的SSO-A任务就是一个很好的案例。太空飞行公司此次买下的是整枚火箭,而非可供搭载之用的多余运力,从而使其得以一下子就为53家用户携带了64颗卫星。这些用户包括美国政府部门、公司和其它机构。

 

太空飞行公司SSO-A任务经理罗伯茨87日在犹他州立大学小卫星年会上做报告时回忆说,载荷清单在临射前几个月还“一直在变”。他说:“我们知道会有用户进进出出,但没大想到会有那么多。”他说,由于清单每周都有变化,需要采取一种灵活的方法来应对载荷的加入或离开。这次任务的架构最终共做了22次调整,而工程测试和用户评审次数比这还要多得多。


 

“猎鹰”9火箭升空执行SSO-A“小卫星快递”任务

 

那么,这64颗卫星又是如何装到一起的呢?罗伯茨称是“一次装一颗”。大多数卫星是在太空飞行公司位于西雅图附近的一座设施装起来的,然后用卡车运到范登堡空军基地发射场。大约有12颗个头较大的小卫星是在发射场安装的。

 

罗伯茨称发射本身进行得很顺利,所有部署都得以按计划完成。部署是按精心设计的程序进行的,以防卫星间发生相互碰撞。不过,部署计划在最后时刻做了一项调整。一家客户的立方星被锁在其部署器内,继续留在了有效载荷适配器上。罗伯茨说,这家客户未能拿到相应的许可手续。他说:“他们信誓旦旦地说自己能拿到许可,所以我们就把其卫星装了上去,前提是他们必须出示其许可手续。但他们没有做到,所以我们就把盒子封上了。”

 

太空飞行公司并未明确那颗卫星的身份,但业内消息人士称,该星是极乐空间公司的单体立方星“极乐星”2。这是一家从事天葬业务的公司。公司创始人和首执西威特证实了其卫星依然留在有效载荷适配器上。他813日说:“极乐空间公司其实为其立方星拿到了许可,但我猜测太空飞行公司基于多种因素做出了其决定,包括其同各相关政府机构的关系。”不过他说,他对那颗立方星终究还是带着骨灰盒上了天感到满意。

 

这次大型拼单任务之复杂也带来了卫星识别与跟踪方面的问题。罗伯茨说,有4颗立方星部署后未能与地面取得联系,另有8颗迄今尚未被“认领”,表现在其操作方尚未向美国空军合成空间作战中心(CSpOC)通报由该中心跟踪的源自那次发射的哪个物体是他们的卫星。他随后又说,未被认领的立方星未必就是报废了,只是其操作方出于什么原因而未同CSpOC接触。他称需要讨论一下如何强制要求同CSpOC配合。他说,太空飞行公司正在探讨大力鼓励自律的各种选项。

 

卫星操作者常常难以确定到底哪颗卫星是自己的,尤其是在刚刚发射后。对于有数十颗卫星几乎同时被部署到相同轨道的一次拼单任务来说,确定卫星谁是谁会很难,从而也就很难确定该把指令发给哪颗卫星。这还会成为一场同时间的赛跑。千年工程与集成公司(MEI)的奥马利亚84日在会上说,射后前24小时很关键。她说:“你需要尽可能快地同你的卫星取得联系,以应对任何异常。”

 

MEI正在为美国海岸警卫队称为“极地侦察兵”的一项任务提供支持。那项任务有两颗六体立方星在SSO-A任务下发射上天。MEI得以在射后不到一天就找到了其卫星,而这得益于一个地面站网络。利用其对卫星轨道的最佳估计,每当预计卫星会出现在指令接受范围之内时,他们都会发送指令。当卫星收到指令并开始发送信号、把星上GPS接收机的数据发回地面时,他们又得以对轨道进行了细化。

 

尽管那种办法使他们得以在一天内联系并找到了那两颗卫星,但他们还是等了20天才正式向CSpOC通报。奥马利亚说,公司最终向CSpOC通报时对确定哪颗星是自己的已有十足的把握。她说,从以往经验来看,认错了卫星后要向空军去纠正“绝非小事一桩”。

 

慕尼黑工业大学也是利用无线电发射认出了自己在SSO-A任务下发射的“慕尼黑轨道验证实验”(MOVE2立方星。该校的吕克尔说,该星可能是CSpOC跟踪数据中的几个物体之一。他说,他的团队通过测量其在一座地面站上方过顶时所发信号的多普勒谱移并同每个候选物体的预期多普勒频移做比较而得以确定了哪个物体是MOVE-2。他说,所测信号同这些物体之一的预期信号“非常吻合”。

 

不过,其它一些办法则并不依靠卫星本身发送的无线电信号,从而有望为识别信号发射出问题或根本没打算发信号的卫星带来一条更为强有力的途径。其中有两种被研制者称为立方星“牌照”的办法随去年底的两次发射任务上了天。SRI国际公司研制的“立方星身份标签”(CUBIT)是一种可加装到立方星上的小型装置,能发送表明卫星身份的信号。该系统重量只有约20克,能独立于立方星其它部分工作,包括自备蓄电池。SRI公司的潘说,CUBIT基本上就是一个立方星射频牌照,可让每颗立方星都有其自己特有的标识。

 

SRI同在SSO-A任务下发射了缺少无线电设备的“无源”立方星的两家机构开展了合作,在其卫星上加装了CUBIT。其中一颗卫星就是未从分配器上部署出去的“极乐星”2。另一颗是由洛杉矶郡艺术博物馆研制的三体立方星“伊诺克”(ENOCH)。这颗星上载有已故非洲裔美国宇航员劳伦斯的半身雕像。潘说,他们射后那天便收到了“伊诺克”卫星上CUBIT的信号,证实该星已部署。SRI一个月后再次探测到了来自“伊诺克”的CUBIT信号,从而使他们得以把其同CSpOC编目中的一个具体物体联系起来。他说:“CUBIT确实能用。”

 

洛斯阿拉莫斯国家实验室在称为“新墨西哥技术星”(NMTSat)的另一颗立方星上试验了一种不同的立方星牌照,称为“极低资源光学标识器”(ELROI)。该星是在去年12月由NASA出资的一次火箭实验室公司“电子”小运载发射任务下发射的。ELROI会发出一种闪射光,以此来表明卫星的身份。闪射光可由地面上的小型望远镜探测到。

 

由学生建造的NMTSat配备了无线电设备,但射后未能同地面站建立起联系。洛斯阿拉莫斯实验室的帕尔默8月8日在会上说,他们曾试图根据与那次发射相关的各个未明确身份物体的轨道根数去寻找该星上ELROI发出的光学信号,但未看到任何东西。他说,这也许是因为ELROI坏了,也许是观测力度还不够。他还说,实验室将在明年让ELROI装置随另两颗立方星上天。

 

小卫星研制者认为CUBITELROI都有发展前途,尽管两者均仍处于实验阶段。奥马利亚说,她预计这类产品未来两到五年将得到普遍使用。她说,在立方星上安装这类设备可能会让CSpOC大大加快卫星身份识别速度。

 

至于太空飞行公司则并没有在不久后再开展一次与SSO-A规模相当的拼单任务的规划。罗伯茨说,让50多家客户留在一项任务上“难度极大”,公司将转而把重点放在规模较小的拼单任务上。但他又说:“我们并不反对再做一次SSO-A型任务。若市场有需求,我们知道这类任务该怎么做。”


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