最先进的小型航天器技术报告2025

本报告的目的是评估和概述小型航天器技术的最新进展，供任务设计师、项目经理、技术人员和学生使用，将当前的小型航天器任务与现有技术联系起来。本报告重点介绍整个航天器系统，尽可能为读者提供当前集成的最佳实践和关键考虑因素。

完整航天器平台：

托管载荷服务：提供商接受客户的科学仪器或技术载荷，进行系统级集成和测试，以及运营。
航天器总线：提供航天器有效载荷所需的基本服务，并允许任务目标，如热管理、电力、通信、制导、导航和控制等。

电力：

电源生成：主要使用太阳能电池板和阵列，高效率的多结太阳能电池成为主流。
能源存储：锂离子电池是最常用的二次电池，具有高能量密度和长循环寿命。
电源管理与分配：使用模块化架构和无线电力传输技术，提高系统的灵活性和可靠性。

在轨推进：

化学推进：液压推进剂如联氨具有高比冲和成熟的技术，但存在安全和毒性问题。
电推进：霍尔推进器和离子推进器在高精度轨道控制和深空任务中表现出色。
无工质推进：利用太阳光压的太阳帆推进技术适用于长期任务。

制导、导航与控制：

集成单元、反应轮、磁力矩器、推力器、星跟踪器、磁力计、太阳传感器等多种设备和技术，用于精确控制航天器的姿态和轨道。
编队飞行和交会接近操作：成为小型航天器技术的重要发展方向。

结构、材料与机制：

立方体卫星标准：定义了立方体卫星的尺寸、质量和接口标准。
可展开结构：如太阳帆、可展开天线等，用于增加航天器的功能性和适应性。
增材制造：在聚合物材料的航天器部件制造中展现出巨大潜力。

热控制：

使用喷涂式热控涂层、多层隔热材料、热管等多种技术，确保航天器在极端温度环境下的正常运行。
小型航天器电子设备：
高度集成的机载计算产品、辐射硬化处理器、大容量存储器等，满足小型航天器对高性能、低功耗和强抗辐射能力的要求。

通信：

射频通信：使用S、X、Ku等频段，支持低速率和高速率数据传输。
自由空间光通信：利用激光进行高速数据传输，特别适用于深空任务。

集成、发射、部署与轨道运输：

发射服务：包括专用发射和拼车发射，满足不同航天器的发射需求。
部署方法：使用立方体卫星分配器、小型卫星分离系统等，确保航天器在轨释放的安全性和可靠性。
轨道转移飞行器：提供在轨机动和运输服务，支持航天器的部署和重构。

地面数据系统与任务操作：

地面站网络：包括NASA深空网络、近地网络等，支持航天器的遥测、跟踪和指挥。
任务操作中心：使用先进的软件工具，实现航天器的自动化监控和控制。

识别与跟踪系统：

使用射频信号、编码光信号等多种技术，确保航天器在轨期间的精确跟踪和识别。

离轨系统：

被动离轨系统：如阻力帆、可展开吊杆等，利用大气阻力降低航天器的轨道高度。
主动离轨系统：使用推进器或机械臂等，将航天器引导至再入轨道，减少空间碎片。

报告最后强调，随着小型航天器市场的不断扩大和技术的不断进步，未来小型航天器将在科学探索、地球观测、通信等多个领域发挥更加重要的作用。