命途坎坷的立方星
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立方星以低成本、快速迭代的优势，降低了卫星研发的门槛，在过去10年里已吸引了大量商业机构进入航天市场，一定程度上提升了全球航天市场的活力和效率。 命途坎坷的立方星
01LunaH-Map LunaH-Map是SLS次要有效载荷之一。这颗6U立方星携带一个中子光谱仪，用于绘制月球南极水冰浓度图。 在发射前的几个月里，LunaH-Map的电量堪忧，所幸虚惊一场。该航天器于2021年年中交付，安装在SLS火箭上之后便无法充电。随着Artemis1的发射时间从2022年初推迟到年底，电池持续放电，很可能导致航天器在部署后无法立即运行。所幸当工程师们获得第一个遥测数据时，LunaH-Map电池还剩70%电量，符合预期，电量充足。 然而，故障出在推进系统上。Busek公司的BIT-3电推力器使用固体碘作为工质。推力器在发射后的几天内没有按预期工作，导致航天器错过了进入绕月轨道的最佳时机。 遥测数据表明推力器的一个阀门堵塞，处于关闭状态。工程师们猜测这是漫长的等待发射导致的结果。 工程师们认为通过加热可以打开阀门。如果这个故障在2022年1月中旬发生，LunaH-Map还可以进入另一条轨道，使其能够大约一年内进入绕月轨道。  02OMOTENASHI Artemis1上最雄心勃勃的立方星之一是OMOTENASHI。它由日本航天局JAXA开发，旨在使用固体火箭发动机和安全气囊将重量不到一公斤的小型探测器降落在月球上。 然而，由于航天器在姿态控制和动力方面存在问题，控制器在分离后难以与OMOTENASHI建立通信。无法及时纠正问题，执行着陆所需的操作。 03NEAScout NASA的NEAScout也有远大的目标：6U立方星带有一个86平方米的太阳帆，使其能够机动到一颗小型近地小行星并收集高分辨率图像。然而，NEAScout在发射后未能与控制器取得联系。控制人员甚至向NEAScout发送命令以展开其太阳帆，希望它能被地面上的望远镜看到，但没有证据表明太阳帆已展开。 04CuSP 远不如NEAScout和OMOTENASHI复杂的立方星也有问题。NASA资助用于研究太阳粒子的立方星CuSP在入轨后不久就返回了遥测数据，但此后一直没有消息。不祥的是，航天器的最新数据显示其中一个电池出现了温度峰值。 05LunarIceCube LunarIceCube是另一个由NASA资助的绕月轨道并寻找水冰的立方星，在部署后不久就与控制人员取得了联系。然而，在2022年11月29日的更新中，NASA戈达德太空飞行中心表示，任务小组“正在继续尝试与立方星通信，以便在未来几天内将其送入科学轨道。” 06LunIR立方星 洛克希德马丁公司的LunIR立方星被设计为仅在月球上飞行，展示了红外传感器。然而，该公司在12月表示，“我们的无线电信号出现意外问题”导致航天器无法在飞越期间进行任何观测。尽管如此，洛克希德公司称该任务是一次成功的技术演示，证明红外传感器和低温冷却器可以封装到6U立方星中。  07TeamMilescubesat TeamMilescubesat由初创公司MilesSpace制造，也在Artemis1任务中拼车，以测试推进和通信技术。 MilesSpace首席执行官WesFaler表示，立方星似乎正在翻滚，略微偏离了其计划轨道。在航天器的发射器能够联系的时间段里，地面站只能从航天器获取单个数据包的片段。他在2023年1月初表示：“我们正在开发软件，从片段中组装数据包，这个过程类似于从DNA片段中测序基因组，这需要一段时间。” 08Janus 与此同时，Janus因Psyche任务的软件开发问题导致其错过2022年8月的发射窗口后陷入困境。虽然Psyche已被重新安排在2023年10月发射，但这个机会并没有为Janus提供任何使其能够飞越感兴趣的双星小行星的轨迹。 目前尚不清楚Janus何时或是否会飞行。2022年12月，NASA行星科学部主任洛瑞·格莱兹(Lori Glaze)在市政厅说：“Janus的推进系统之前存在未公开的问题，我们无法确定是否要发射Janus”她没有详细说明Janus的问题，建造该航天器的洛克希德·马丁公司也没有提供有关该问题的详细信息。 Glaze说她允许团队使用他们剩余的资金来研究可以用Janus航天器执行的替代任务，但没有提供任何保证。“他们可能会带着新的拟议计划回来找我们，但这将是一项新的任务。” 09月球开拓者 “月球开拓者”遇到了一个非常不寻常的问题：飞行器一度有望在2022年底准备发射，但它最初作为NASA IMAP空间科学任务的次要有效载荷，发射时间已经被推迟到2025年初。2022年6月，NASA宣布，它作为IM-2的次要有效载荷。这是Intuitive Machines计划最早于2023年年中发射的第二次商业月球着陆器任务。 然而，航天器的主要承包商洛克希德·马丁公司发现这需要额外的工程和设计工作，航天器本身面临成本超支。因此NASA对该任务进行了审查，并于2022年11月决定以7200万美元的修订成本继续执行该任务，比最初的成本上限高出30%以上。 功成名就的立方星
01MarCO立方星 LunaH-Map是深空小卫星面临挑战的典型案例。工程师希望将地球轨道立方星的建造经验，转化为技术要求更高的月球甚至更远任务。早期的成功案例有NASA的MarCO立方星，在2018年跟随InSight火星任务，并在InSight着陆时中继了遥测数据。 02EQUULEUS立方星 Artemis1上的第二个JAXA立方星EQUULEUS（用于平衡月地点6U航天器）成功飞越月球并测试了水基推进系统。该系统将航天器置于低能量轨道上，到达地月L-2拉格朗日点。 03BioSentinel立方星 NASA的BioSentinel立方星在入轨后翻滚。尽管如此，当航天器飞过月球，研究辐射对微生物的影响时，控制人员仍能够稳定航天器并与其保持联系。  04ArgoMoon立方星 ArgoMoon立方星由意大利公司Argotec为意大利航天局ASI建造，入轨后拍摄了地球和月球的图像。然而，该公司表示，这颗立方星要花费比原计划更多的时间来调试航天器。 05LICIACube 2022年9月，Argotec公司制造的另一颗立方星LICIACube从NASA的双小行星重定向测试(DART)航天器部署，并成功取得了DART与绕近地小行星Didymos运行的卫星Dimorphos碰撞的图像。LICIACube超出预期。Argotec首席执行官大卫·阿维诺(DavidAvino)表示，“NASA希望从LICIACube那儿获得几张照片，而我们的航天器拍摄了627张照片。” 展望
在Artemis1任务发射的立方星中，有一半以上在发射后遇到了问题，甚至危及了它们的任务。这些故障影响了NASA和初创公司建造的立方星，并且在技术上几乎没有共同点。 甚至在发射之前，从事Artemis1立方星工作的人员就知道他们的许多卫星可能会出现故障。在2022年4月深空小卫星研讨会的一份报告中，他们将自己的努力与立方星的早期开发进行了比较，当时由于设计人员为此类航天器的技术和成本限制而苦苦挣扎，因此任务失败率很高。 该报告的建议之一是从用于Artemis1立方星的6U外形尺寸转变为更大的尺寸，如12U，以便容纳组件和散热。此外还建议改进关键子系统的技术，如姿态控制和通信，并改变立方星拼车的发射方式。 NASA正准备在接下来的两次SLS发射Artemis2和3任务上搭载立方星。 参考文献： [1] Deep space smallsats face big challenges[EB/OL]. [2023-2-20]. https:///deep-space-smallsats-face-big-challenges/. |
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