纳卫星的发展概况

jctc2011

纳卫星的发展概况

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美国加州州立理工大学和斯坦福大学在1999年提出了纳卫星规范，即尺寸(质量约1.33kg的为1U纳卫星)，尺寸(质量约2.66的为2U纳卫星)，尺寸（质量约4kg的为3U纳卫星）。
根据任务特点纳卫星可分为以下三类：
（1）以空间科学研究和教学为核心目标。主要包括各大学设计、建造的纳卫星，如德国维尔茨堡大学的“维尔茨堡大学实验”（UWE）卫星系列、荷兰代尔夫特理工大学的Delfi-c3、东京工业大学的Cute系列。不过，其中一些卫星也进行简单的新技术演示，包括搭载商用现货（COTS）器件、微小型敏感器等。
（2）以载荷任务为核心目标。如搭载地震电磁探测载荷的“震动卫星”(QuakeSat)、搭载生物实验载荷的基因卫星-1（GeneSat-1）、搭载太阳帆载荷的纳帆-D(NanoSail-D)。
（3）以新技术演示验证为核心目标。例如，进行编队飞行技术演示验证的“加拿大先进纳太空实验”（CANX）卫星系列、进行交会对接技术演示验证的AggieSat-2和BEVO-1。
根据姿态控制方式，纳卫星主要可分为以下两类：
（1）被动磁姿态稳定控制纳卫星。卫星采用永久磁棒使某一轴指向保持在地球磁场向量的方位上，采用磁滞棒控制转速，采用磁强计、太阳敏感器或太阳电池阵电流测量姿态，如QuakeSat和GeneSat-1。
（2）三轴稳定控制纳卫星。例如，CANX-2采用偏置动量控制系统，安装通电线圈实现最简单的磁力矩器，并配置了一个反作用飞轮。UWE-3和CANX-4、5采用零动量控制系统，采用三轴反作用飞轮进行姿态控制，通过通电线圈实现磁力矩器的功能，零动量控制系统通常配置更多敏感器，包括太阳敏感器、磁强计、陀螺和星敏感器等。
纳卫星的第1次发射是在2003年6月30日，此后平均每年发射10颗，到2011年底已经发射了近70颗，其中既有以大学在校学生为主体设计的试验卫星，也有像波音公司这样的国际一流宇航公司设计制造的试验卫星，美国、加拿大、日本、荷兰、瑞士和德国均制造并发射了纳卫星。欧洲航天局（ESA）在2008年支持了由全欧洲11所大学研制的11颗纳卫星（其中2颗为发射备份），最终有7颗在2012年2月“织女星”（Vega）火箭的第1次发射中作为辅载荷发射。美国国家航空航天局（NASA）从2010年至2012年2月先后3次提供纳卫星的搭载机会，承诺给65颗纳卫星提供搭载，目前仍在公开征集纳卫星项目，并承诺以后会提供更多的搭载机会。