行业新闻 (News) 芯片封装主页/ 行业新闻 / 芯片卫星“精灵”
< 返回列表

芯片卫星“精灵”

 

根据《自然》杂志报道,2016年7月6日,100片芯片卫星“精灵”搭载在“凯克星2号”(KickSat-2)立方体卫星(CubeSat)上飞往空间站,继续尝试完成全球首次的芯片卫星在轨试验。

芯片卫星定义

芯片卫星概念于上世纪90年代首次提出。英国萨瑞空间研究中心给出的定义是,将航天器全部功能集成在单个集成电路上的一类卫星,能够在轨执行特定任务,并与地面进行通信。

印刷电路板卫星

从2005年起,以英国萨瑞卫星技术公司空间研究中心和美国康奈尔大学为代表的科研机构由概念研究转入技术可行性研究和工程试验阶段。目前,芯片卫星仍处于研究试验阶段,还未实现单个芯片级的全集成,仍普遍利用印刷电路板卫星进行原理和技术验证,即在一块印刷电路板上集成航天器全部功能。

已完成空间站暴露试验

2011年5月,3颗“精灵”芯片卫星搭乘航天飞机进入太空,并放置在国际空间展的外部空间暴露试验平台上。2014年,当科学家重新找到它们时,发现仍在工作。

虽然这3颗“精灵”卫星未在轨独立飞行,但在国际空间站暴露平台上进行了对地通信试验,并经受了真实空间环境的检验。用于本次暴露试验的“精灵”卫星如图所示,尺寸为38毫米×38毫米,带有7个微型太阳能电池片,通信频率为902兆赫兹,发射功率10毫瓦。星地通信采用“码分多址”(CDMA)调制模式,易于地面站捕获“精灵”芯片卫星的微弱下传信号。

完成首次空间暴露试验的芯片卫星原型样机

开展批量部署试验

2011年10月,康奈尔大学以众筹方式启动了“凯克星1号”(KickSat-1)立方体卫星项目,如图所示,用于进行低成本的芯片卫星技术试验,包括验证一次性批量部署芯片卫星的可行性,进一步验证星地通信能力,测量地球磁场环境,研究空间摄动力矩对芯片卫星轨道姿态的影响等。

“凯克星1号”卫星设计轨道高度为325千米×315千米,倾角为51.5°。“精灵”芯片卫星集成有电源、天线、微处理器、微陀螺仪和微磁强计等功能单元,尺寸为35毫米×35毫米×2.5毫米,质量约为5克。

“凯克星1号”立方体卫星及计划在轨释放的“精灵”芯片卫星

第一次批量部署失败

2014年4月18日,鞋盒大小的“凯克星1号”成功发射,并计划在进入轨道16天后释放104片“精灵”芯片卫星。但由于遭到宇宙射线爆发,芯片卫星释放机制的时钟被重置,直至“凯克星1号”脱离轨道并烧毁时仍未达到芯片卫星释放时间,104片芯片卫星被一同烧毁。

新“精灵”芯片卫星

此次“凯克星2号”将携带功能更强大的“精灵”芯片卫星。新的芯片卫星尺寸为32毫米×32毫米,重约5克,带有一对60毫安太阳能电池、一个射频系统及一部天线。当电流通过一个线圈时,可将芯片变成与地球磁场对齐的罗盘针,使芯片卫星能够控制方位;还可在飞离空间站时重新编程。

此次试验内容

此次发射的芯片卫星将在仅有数天的测试中,传输有关能量载荷和方位的数据,然后脱离轨道并在地球大气层中烧毁。

重在价低量多

芯片卫星将采用大量的商用电子元器件来控制成本,一方面是因为商用电子元器件就足以经受住宇宙的真空和低温,而对于深空飞行中的巨大辐射损害,将通过以量取胜的方式,而不会采用抗辐射加固的方式以避免成本的增加。例如,研究人员表示,无需制造一个具有良好抗辐射能力的芯片卫星,你可以投入100万个,只要有1%能够经受得住辐射,你就可以通过数据统计获得想要的效果。

用途

芯片卫星可被用作一次性传感器,对危险或有毒的环境进行探测;还可作为下一代宇航探测的工具,如验证太空碎片的行为模型、绘制地球磁场高空间分辨率图像等。而在提高激光通信能力后还将在长期星际探索任务中发挥更大作用。

意义

芯片卫星使微系统技术在航天中的应用从部件级跃升到整星级。芯片卫星功能高度集成,可以利用商用工艺流水线批量化生产,易于大规模制造且成本低廉,在未来一旦解决空间推进、能量存储、高速率通信和编队飞行控制等技术,将会被大量投放部署,带来无法估量的应用潜力。

补充信息

立方体卫星(CubeSat)

凯克星是立方体卫星的一种,自2003年,科学家已发射了数百个边长为10厘米的“立方体卫星”,仅去年就发射了120多颗。亚利桑那州立大学的工程师Jekan Thanga目前正在研制更小的“毫微微卫星”(femto-satellite),只有3厘米立方,但具有立方体卫星的全部功能。

“突破摄星”项目——纳米小型太空飞船

2016年4月,扎克伯格联合亿万富翁Yuri Milner、物理学家霍金一起,宣布投入一亿美元研发数千个邮票大小、携带摄像头和通讯设备的纳米小型太空飞船。该项目的目标是,研发重约1克的芯片级航天器,并将其配备到轻量级光帆上,随后使用1000亿瓦激光驱动这些芯片级航天器在太空飞行。这种飞船能以20%的光速在20年内到达距太阳系最近的恒星,并发回照片,以便更好地了解宇宙。

“突破摄星”项目依赖于技术微型化,并计划使用微型芯片来搭载大量仪器,包括导航设备和摄像机。然而,与依靠无线电波通信的“精灵”微卫星不同,“突破摄星”装置上的通信系统将基于激光技术。

该项目的理念是,通过将这种微型航天器发送到环绕太阳系外恒星运行的行星,采集有助于阐明地外生命可能性的数据。该任务的首选目的地是距地球最近的太阳系外恒星系统——“半人马座阿尔法”星系,其中的恒星“比邻星”拥有一颗名为“比邻星-b”的行星。“比邻星-b”不仅被认为是岩石行星,还处于所谓的“适居带”内,具有存在液态水的可能性,因此受到了科学家的密切关注。

参考链接:

http://www.cubesat.org

http://cubesats.wikidot.com

http://www.spaceflightfans.cn/17701.html

http://www.uux.cn/viewnews-30780.html

http://tech.qq.com/a/20160603/016286.htm

http://www.sohu.com/a/161639743_635792

· 2019-01-27 14:58  本新闻来源自:IC封装设计,版权归原创方所有

阅读:995
  • 联系长芯

    重庆总部:重庆市长寿区新市街道新富大道5号佳禾工业园8栋2层
    电话:023 40819981 (前台)

    深圳办事处:深圳市南山区留仙大道 1213 号众冠红花岭工业南区 2 区 1 栋 1 楼
    电话:0755-26975877 (前台)

    电子邮件:sales@longcore.com

    网址:http://www.longcore.com