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#SpaceWatchGL主题:ESPI简介25–成熟的立方体推进装置是否需要更多的调节?

作为之间的伙伴关系的一部分 太空观察。全球 和欧洲空间政策研究所,我们已获准 发布选定的文章和摘要。这是ESPI简报第25号:“成熟的立方推进技术将要求更多监管吗?”最初于2018年10月发布。

1.多维数据集利用率和新机会方面的现状

艺术家对CubeSats绕地球旋转的印象;学分:ESA / Medialab

通过cubesat概念出现的更小,更便宜的航天器,推动了NewSpace在小型卫星市场领域的动态发展,与1990年代末之前卫星规模,重量和能力的升级形成了鲜明的对比。立方卫星属于小型卫星家族:它们的重量在1至10千克之间,以1或多个10x10x10cm的标准单位设计和制造,通常在较低的轨道上运行。设计(开放源代码),制造,启动和运行多维数据集的可负担性导致许多非传统参与者进行多维数据集任务,主要是为了教育和技术演示目的。这种负担能力,伴随着相关R的进步&D(例如组件和子系统的小型化),促使更多(传统和非传统)参与者与cubesat合作,同时考虑到民间,军事或商业利益,以实现科学,地球观测,通信,技术测试中更复杂的目标甚至军事行动的支持。

使用多维数据集提供商业服务的数量猛增,并且随着提议的大型多维数据集星座的数量,未来前景越来越重要。从统计上讲,立方体卫星在发射的物体数量方面一直占据着小型卫星市场的主导地位(自撰写本文以来,自2012年以来已超过800个)。尽管数量如此之多,但是立方体卫星仍然代表了发射到太空的质量的一小部分。有趣的是,上述有关传统卫星市场规模和能力的上升趋势现在正在影响立方卫星。 1U或2U设计本来一直受到人们的青睐,直到2014年,如今却被越来越多的大型(3U,6U,12U…)设计所利用,从而提高了性能。在如此有限的尺寸和重量下,立方体卫星无法与大型传统卫星匹敌,但借助新的系统架构(例如分解的星座),它们便可以启用新的应用和服务。它们的可承受性,简单性和标准化的设计也使它们与技术演示和快速进入太空越来越相关。

2.成熟的推进概念

cubesat社区一直在努力克服的一个问题是进一步提高和扩展cubesat的功能范围,这是开发低风险,负担得起且有效的小型化推进方法,以增强机动性。当前使用的基本转向工具,例如反作用轮,提供了限制航天器移动的能力。在经济和技术上,先进的推进系统,无论是在电气还是化学上,都可与传统卫星相媲美,尚未有效地缩小到立方体的利用率水平。随着一系列新概念发展为高TRL,推进问题的相关性正在扩大,其中一些已经商业化。欧洲主导的这一领域的倡议包括R&在许多欧洲大学担任D职的欧空局,根据一般支持技术计划(例如,对GomSpace / 纳米空间的资助),欧盟的FP7-Space或Horizo​​n 2020资助的项目,或新兴的多维数据集推进概念在一些欧洲私人航天公司的资助下,向cubesat任务提供资金,例如冲力(AT),D轨道(IT),纳米航空电子(LT)或火星空间和克莱德太空(UK)。在立方体卫星上集成推进子系统可以有效地回答三个主要问题:站位保持,轨道修改和去轨道化。除了高级推进技术为新的立方体卫星应用带来的机会外,它还提出了许多与在轨道上运行立方体卫星有关的新问题。

3.新出现的问题,以供将来考虑

除了当前的市场动态和政府兴趣的增加之外,对太空企业的私人投资的增加可能意味着多维数据集的利用前景继续蓬勃发展。这些小型航天器的数量不断增加,并增加了新功能和潜在的先进机动性,它们将对许多安全问题产生重大影响:

  • 获得空间安全: 当传统的立方推进器以背back式或共享乘用的方式发射时,传统的推进方法(可能是不稳定的液体燃料和氧化剂)的应用对其他火箭有效载荷构成了风险,而如今,这些方法大多数已被立方任务使用。
  • 外层空间的安全性: 越来越多的可操纵立方体将对空间环境保护和保存(SEPP),空间态势感知(SSA)和空间交通管理(STM)产生影响。一方面,先进的推进技术可提供减轨解决方案,以遵守碎片缓解准则,但同时,如果操作员有意或无意的不负责任行为,可能会带来新的风险。跟踪具有当前SSA功能(尤其是在较高轨道上)的立方体卫星也具有挑战性,并且这些对象仍然大多是不可操纵的,因此也是如此。
  • 网络安全: 有了更多移动航天器的选项,相关的网络主题,例如加密TT的必要性&C通道(以防止潜在的黑客入侵)的数量级增加。
  • 在轨操作和太空防御: 改进的机动性还开创了基于交会和邻近操作(RPO)的众多预期应用,例如在轨维修,检查,维护,主动清除碎片……除了商业潜力之外,这些应用还对太空防御领域产生了影响。立方体卫星的移动性增加,其检测和跟踪构成挑战(并且其能力不断扩展),越来越多地被认为是可行的“空间控制”,这意味着如果将这种改进的能力用于卫星检查,间谍活动或假设还故意将其用作卫星探测,轨道ASAT设备。

4.下一步的政策制定是什么?

由新的cubesat功能的出现和改进的可操作性导致的预期安全问题可能会迫使新的太空安全政策和法规发展。如果未适当考虑商业方面,则更新和执行适用的法规(仍由政府掌握)可能会影响业务前景,并削弱多维数据集的有前途的市场动态。一些公众主导的思考已经在进行中(例如在美国),并且行业自动监管计划正在出现。

因此,多维数据集利用率的演变产生了多方面的影响,产生了新的应用机会,同时带来了新的问题供考虑。因此,未来的决策将需要找到适当的平衡点,一方面,一方面要支持立方体卫星的使用扩展,这将引起明显的商业和政府民用和军事利益;另一方面,要应对当前的安全挑战。和可以预见的发展。在短期内,国家主导的方法似乎比多边参与的进展更快。但是,由于不断发展的多维数据集利用前景具有广泛的相关性,因此在某个时候希望在国际层面进行融合,以促进将可能不同的国家法规,标准和指南统一到一个共享框架。

保留权利–本出版物经ESPI许可复制。 “来源:ESPI“ ESPI简报”,2018年10月25日。保留所有权利”

有关更多文章,请访问ESPI网站(www.espi.or.at)。

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