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u‑blox 进入太空

Astrocast

在 SwissTech 会展中心 (EPFL),当 SpaceX 公司的猎鹰 9 号 (Falcon 9) 运载火箭搭载 SSO-A 航天飞机升空的那一刻,所有观看现场直播的观众都屏住了呼吸:SmallSat Express 任务从美国加利福尼亚州范登堡空军基地的航天发射中心 4E (SLC-4E) 向近地轨道出发。该火箭的有效载荷包括 Astrocast 设计的 CubeSat 超小型卫星,这是一个用于测试 64 颗卫星星座的原型。这家瑞士公司打算将该卫星发射到轨道,以便为远程物联网和 M2M 应用提供全球通信卫星网络。

spaceflight_ssoa在这颗超小型卫星上的许多原型中,有一项世界首创:一个小型、成本相对较低的 GNSS 接收器板。该板基于四个 u‑blox NEO-M8T GNSS 模块和实验固件,由 ETH Zurich 测绘与摄影测量学院的一组研究人员设计,由 Markus Rothacher 教授具体负责。

该板专为地球外操作定制,重量不到 100 克,成本不到 1000 美元,与标准空间兼容 GNSS 接收机相比,功耗降低了 20 倍,而且标准 GNSS 接收机的价格通常是数十万美元。[1]

在地球上,GNSS 已经成为太空任务中不可或缺的工具。例如,遥感数据时,地球观测任务取决于卫星位置的准确信息。准确的授时信息同样重要。Rothacher 团队设计的接收板考虑了这些目标。

一旦在大约 575 公里的高度上环绕地球,大约每隔 100 分钟就会碰到日出,GNSS 接收器板将用于实时确定超小型卫星的精确轨道。当超小型卫星使用其推进系统迁移到新轨道时,实时确定精确高度尤其重要。

将四个 GNSS 模块组合在一块板上可提供两项主要优势。一项主要优势是,它们可以连接到两根天线,每根天线的方向各不相同。此外,它还提供一定程度的冗余:如果一个 GNSS 接收器出现故障,另一个接收器将会取代它。

除了作为 GNSS 接收器,在空间中飞行具有最低功耗外,该板还是首款可并行追踪所有主要 GNSS 星座的板。如果一切都按计划进行,它将至少持续运行 24 个月,收集宝贵的数据、专业知识,并为令人兴奋的卫星新应用铺平道路。

这是我们其中一个模块首次进入轨道,很难不被围绕发射的兴奋所吸引。这项任务不仅能让我们深入了解我们在轨道上所能期望的定位精度,还将提供一个在截然不同的实际环境中测试我们的标准硬件使用寿命的机会,其中近零压力和遭遇宇宙风和太阳风携带的带电粒子持续轰炸。除此之外,模块将在启动阶段受到极端温度以及极端振动和加速的影响。

几个月来,我们希望这项实验能够提供有关我们产品质量和可靠性的宝贵见解,直到恶劣的太空环境对我们的硬件造成损害,而我们的硬件是为地球上更有利的条件而设计的。

为这类学术研究项目做贡献激发了我们的好奇心,并将产品暴露在新环境中。至少同样重要的是,它使明天的工程师有机会使用我们的硬件,无论他们是用来监测冰川或滑坡,在学生火箭竞赛中射向天空,还是将它们嵌入飞机或无人机以进行实时定位。最后,谁不想制造东西并将其发射到轨道?

 

[1] ETH Globe 3/2018,Geodesy,低成本超小型卫星的智能定位