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航天国际合作典范:QB50项目知多少?

时间:2017年12月13日 信息来源:国际太空 点击: 【字体:

前  言

说起航天国际合作项目,中国4家高校参与的QB50项目是其中的典范。其中,西北工业大学是QB50项目亚洲区的总协调单位,建设了飞行任务控制中心,研制了翱翔-1卫星。哈尔滨工业大学、南京理工大学和国防科技大学分别研制了紫丁香-1卫星、南京理工大学-2卫星和NUDTSat卫星。包括这4颗卫星在内的8颗卫星于2017年6月23诶发射升空。


QB50项目

QB50项目是欧盟2011年主导发起的国际合作项目,将对200~380km高度的地球大气低热层开展多点原位探测,系统原计划由约50颗立方体卫星组成星座,实际规划发射了2颗技术试验卫星和36颗科学探测卫星。QB50项目主要目标是促进进入空间能力发展、开展大气低热层科学探测、验证新型航天技术、实现广泛航天工程教育。


比利时冯卡门流体力学研究所(VKI)负责QB50项目总体协调,国际15家机构合作开展了任务定义与实施保障、科学载荷、地面段、空间段、发射段等活动,来自23个国家的40余所大学、研究机构和公司参与卫星研制工作。QB50项目总成本1176万欧元,其中欧盟“第七研究和技术开发框架计划”(FP7)资助800万欧元。


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项目进展

QB50项目发射计划一波三折,进度被迫推迟。项目最初计划使用旋风-4(Cyclone-4)运载火箭一次发射50颗卫星,受到克里米亚危机,以及巴西方面资金和技术问题等多重因素的影响,旋风-4火箭发射计划最终取消。QB50项目团队与国际发射服务提供商广泛接触,历经多次部署方案变更,最终确定从“国际空间站”在轨释放和运载火箭搭载发射的分批次部署方案。2014年6月19日,利用“第聂伯”(Dnepr)火箭发射2颗QB50技术试验立方体卫星;2017年4月18日,进行首次QB50科学卫星发射,28颗QB50卫星搭乘“天鹅座”货运飞船进入“国际空间站”,并陆续释放入轨;2017年6月23日,进行第2次QB50科学卫星发射,8颗QB50卫星释放进入高505km,倾角97.1°的太阳同步轨道。


QB50项目发射的38颗卫星中,2颗开展项目先导试验,对项目可行性和有效载荷进行了验证;10颗携带“离子和中性粒子质谱仪”,用于测量离子和中性粒子;14颗携带“原子氧通量探测器”,用于测量低热层氧原子和氧分子的分布;10颗携带“多针朗缪探针”(mNLP),用于测量低热层等离子体的电子温度、密度等重要信息;2颗携带离轨装置,在轨演示阻力帆离轨技术。


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▲ QB50项目卫星


任务特点

航天国际合作模式不断丰富,项目组织管理颇具特色。合作模式方面,QB50项目采取一方主导、多方参与的机制,欧盟作为主导方负责提供部分经费支持,参与方分组分类,各司其职,分别完成任务定义与执行支持、科学载荷研发、卫星总装集成、科学数据处理等任务。合作广度方面,参与国家多,20余个国家参与了QB50项目;涵盖主体全,包括高校、科研机构与商业公司等。


开辟空间科学应用新方向,打造大学工程教育新模式。在空间科学方面,QB50项目实现了对地球大气低热层进行低成本、长时间、多点原位探测,获得的低热层数据能够进一步完善大气模型,具有重要的科学价值。在工程教育方面,QB50项目改变了以往微纳卫星工程教育项目小范围、浅合作的模式,面向全球大学招募合作伙伴,提供统一的标准载荷套件,在一致化框架下开展深度合作,实现了广泛航天工程教育的任务目标。


聚焦低成本发射技术,研制的释放装置已获成功应用。一箭多星、搭载发射、空间站释放等低成本进入空间技术的发展,是微纳卫星大规模应用的前提。从项目执行过程看,QB50项目既是低成本进入空间技术的“受益者”,也是低成本进入空间技术的“贡献者”。


充分考虑空间安全问题,演示验证卫星离轨技术。国际社会日益关注空间碎片减缓和空间安全问题,大型星座计划的提出、发射与在轨运行均会引发各界高度关注。欧盟在主导实施QB50项目时对此高度重视,预先充分分析论证,提前制定严格规范、采取实际操作措施,降低大量立方体卫星发射入轨导致的空间碰撞风险和空间碎片问题。


(作者:佚名)
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