國際上通常用重量來歸類衛星,
大於1,000公斤的稱為大型衛星(Large satellite)
1,000 ~ 500公斤的稱為中型衛星(Medium satellite)
500 ~ 100公斤的稱為小型衛星(Mini satellite)
100 ~ 10公斤的稱為微衛星(Micro satellite)
10 ~ 1公斤的稱為奈米衛星 (Nano-satellite)
1 ~ 0.1公斤的稱為皮米衛星 (Pico-satellite)
0.1 ~ 0.01公斤的稱為費米衛星 (Fermi-satellite)。
立方衛星的重量約1 ~ 10公斤,屬於皮/奈米等級衛星
小單位,可疊加
立方衛星,顧名思義,是一種外形為立方體的微型衛星。它們的基本單位是一個10公分的立方體,稱為「1U」。透過堆疊組合,可以形成2U、3U,甚至更大的尺寸。雖然體積小巧,但它們的功能卻十分強大,能夠執行各種各樣的太空任務。
標準化設計,降低成本
立方衛星最大的特點就是它的標準化設計。這種設計讓立方衛星的研發、製造和發射變得更加容易和經濟。就像組裝樂高積木一樣,科學家和工程師可以根據不同的任務需求,選擇不同的模組進行組裝,大大降低了研發成本和時間。
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核心酬載是立方衛星的靈魂,根據任務需求搭載各式感測器、相機或其他專業儀器,直接實現衛星的科學或商業目標。可靠通訊透過天線和收發器,使立方衛星得以與地面站進行雙向溝通,傳輸寶貴的數據並接收來自地球的指令。穩定電力通常由太陽能板收集能量,並透過電池儲存,電力管理系統則負責智慧地分配和優化能源使用,確保衛星各子系統的持續運作。
精準姿態控制系統就像衛星的眼睛和方向盤,能精確調整衛星的指向,確保酬載始終對準目標,獲取正確的觀測數據。智慧中樞則是星載電腦,如同衛星的大腦,負責監控各個子系統的運行狀態,處理收集到的數據,並執行地面站發送的指令。
立方衛星之所以能在太空領域嶄露頭角,很大程度上歸功於其主要運行的低地球軌道(LEO)。相較於更高軌道,LEO的發射成本更低,且與地面站的通訊也更為便捷。立方衛星的軌道並非一成不變,而是由一系列參數所定義,包括決定衛星距離地球表面遠近、影響觀測範圍和解析度的軌道高度;影響其覆蓋地球緯度範圍的軌道傾角;以及描述軌道橢圓程度、影響衛星運行速度和與地球距離變化的軌道偏心率。然而,由於大氣阻力的存在,LEO衛星的軌道會隨著時間逐漸衰減,最終重返大氣層。為了延長衛星的壽命或進行更精確的軌道調整和姿態控制,一些先進的立方衛星也搭載了微型推進系統,使其具備更強的機動性。
立方衛星的小巧和低成本特性,使其在眾多科學應用領域展現出巨大的潛力,並不斷推動相關技術的發展。透過搭載不同波段的感測器(如光學、紅外、雷達等),立方衛星能夠進行遙感觀測,監測地球表面的細微變化,例如追蹤森林砍伐、監測城市擴張、分析海洋污染,甚至提供更精確的氣象預報和氣候變遷研究數據。立方衛星正逐漸成為太空探索的新興力量,例如參與火星探測等任務,以更低的成本進行科學研究。
太空獨特的微重力環境為科學研究提供了理想的場所,立方衛星可以進行微重力實驗,研究生物和材料在太空中的特殊行為。此外,它們也能用於進行太空輻射實驗,研究輻射對電子設備和生物體的影響,為未來的太空任務提供重要數據。
當然,立方衛星的發展也面臨著技術挑戰,例如如何在有限的空間內集成更多功能、如何克服小型太陽能板和電池帶來的電力限制、如何提升有限通訊頻寬下的數據傳輸速率,以及如何確保衛星在極端太空環境中的可靠運行。然而,正是這些挑戰驅使著技術不斷進步,使得立方衛星的未來充滿了無限可能。