SpaceX 火箭将从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空,运载运往国际空间站的补给品。但也将搭载一颗小型卫星,它代表着我们在西澳大利亚的研究计划向太空的巨大飞跃。
我们的卫星,在 Nyungar 单词“火球”之后被称为 Binar-1,是由我们在科廷大学空间科学与技术中心的团队从头开始设计和建造的。
我们选择这个名字有两个原因:承认 Noongar Nation 的 Wadjuk 人,以及承认我们的卫星计划与科廷沙漠火球网络之间的关系,该网络已成功在澳大利亚沙漠中搜寻陨石。
Binar-1 是一颗立方体卫星——一种由 10 厘米立方体模块制成的小型卫星。Binar-1 仅包含一个这样的模块,这意味着它在技术上是一个 1U CubeSat。
它的主要目标是证明该技术在太空中有效,从而朝着我们希望最终将立方体卫星送上月球的未来任务迈出了第一步。
Binar-1 配备了两台相机,有两个目标:首先,从太空拍摄西澳大利亚,从而测试我们仪器的性能,并希望也能捕捉到西澳年轻学生的想象力;第二,对星星进行成像。星相机将精确确定卫星面向的方向——这是未来任何月球任务的关键能力。
定制构建
我们的中心是南半球最大的行星研究小组,我们与美国宇航局以及欧洲和日本航天局等机构一起参与太空任务。要了解太阳系中的各种行星和其他天体,我们需要建造航天器来访问它们。但在太空时代的大部分时间里,建造和发射这项技术的成本一直是大多数国家参与的主要障碍。
与此同时,消费电子产品的兴起产生了比阿波罗时代的计算机更强大的智能手机。结合新的发射选项,发射一颗小型卫星的成本现在在研究小组和初创企业的范围内。因此,“COTS”(消费者现货)卫星组件市场在过去十年蓬勃发展。
与其他澳大利亚研究小组一样,我们开始太空之旅时心中有一个特定的使命:建造可以从轨道上观察燃烧流星的仪器。但我们很快发现,为多个任务反复购买卫星硬件的成本将是巨大的。
但后来我们意识到我们的研究小组有一个优势:我们之前已经有为偏远内陆地区建造太空天文台的经验,例如沙漠火球网络。这种专业知识让我们从头开始开发自己的卫星。
内陆天文台和轨道卫星有惊人的共同点。两者都需要监视天空,并在恶劣的条件下运行。两者都依赖于太阳能并且必须自主运行——在太空中,就像在沙漠中一样,没有人在那里即时修理东西。他们在前往目的地的途中也会经历强烈的振动。火箭发射或波纹状的内陆道路是否会使旅程更加颠簸,这是有争议的。
所以在 2018 年,我们开始着手建造一颗定制卫星。在最初的两年半中,我们制作了原型电路板并对其进行了极限测试,并针对每个版本改进了我们的设计。测试在我们的空间环境实验室进行,在那里我们有真空室、液氮和振动台,以模拟卫星将经历的不同空间环境。
在国际空间站上,宇航员将卸下 Binar-1 并将其从日本 Kibo 模块的气闸中部署。首先,卫星将保持与空间站相似的轨道,距地球约 400 公里。在那个高度,有足够的大气层产生微小的阻力,最终导致卫星落入大气层较厚的部分。
最终它会变成一个火球,就像它的名字一样,如果我们非常幸运,我们会在我们的一个地面天文台上捕捉到它的图像。我们预计这会在大约 18 个月后发生,但由于许多因素(例如太阳天气),这个时间范围可能会有所不同。只要有可能,我们将收集数据以帮助完善未来的任务,并且我们已经开始寻找在下一颗卫星坠入大气层时收集数据的方法。
塞满立方体卫星
与 Binar-1 在同一枚火箭上发射的将是 CUAVA-1,这是澳大利亚研究委员会 CubeSat 开发计划建造的第一颗卫星。但是,尽管两颗卫星将共享同一个太空之旅,但它们的发展路径却完全不同。
正如我们最初的计划,CUAVA 团队专注于开发仪器有效载荷,同时从荷兰和丹麦供应商那里购买导航系统和其他组件。
我们的卫星完全由内部设计和制造,这意味着我们可以通过制造多个版本来降低成本,同时不断测试和改进我们的硬件以应对未来的任务。
Binar 计划中已经安排了另外六颗 1U 卫星,每一颗都代表着我们向登月任务的最终目标迈进了一步。
为月球拍摄
作为澳大利亚政府月球到火星计划的一部分,我们正在为我们的双星探矿者任务进行可行性研究,我们希望这将涉及两个六单元立方体卫星,在低空月球轨道上对月球进行近距离观测。
我们预计这项任务最早将于 2025 年发射,届时 NASA 将开始其商业月球有效载荷服务。到本世纪末,将有多种机会将立方体卫星发射到月球,因此将有很多选择。大多数这些问题都是可行性研究的主题,目前是保密的。
登月不仅在科学上令人着迷——它也将使澳大利亚受益。通过开发完全自主研发的技术,我们可以避免依赖昂贵的进口组件,这意味着澳大利亚航天工业可以在伸向天堂的同时自立两脚。