美国国家航空航天局的《小型航天器技术现状》报告每年更新一次,以收集美国国家航空航天局和其他来源公开的小型航天器系统的新信息。每一章都介绍了当前最先进的小型卫星技术的发展状况,以及设计方面的注意事项,供读者在为其任务确定组件时参考。每章的组织方法包括技术介绍、该技术可采购系统的当前开发状况以及所调查技术的汇总表。这样,每一章都是一份有关主题航天器子系统的独立报告,并酌情提供有关新技术、成熟技术和参考任务的最新信息。
本报告第一版于2013年出版时,全球共发射了247颗立方体卫星和105颗50公斤以下的其他非立方体卫星小型航天器,这些航天器多年来进入轨道的质量不到发射质量的2%。此后,小型卫星飞行遗产大幅增加,因为它们已成为商业、政府、私人和学术机构进入太空的主要方式。自 2023 年以来,质量为 201 - 600 千克的微型级小型航天器星座以及重量为 600 - 1200 千克的新一代大型小型航天器星座不断涌现(1)。虽然所有章节的更新都反映了小型航天器市场的增长,但我们还是集中精力更新了一些领域的最新技术发展,这些发展最终可能会弥补现有的技术差距。
本版报告的更新内容包括:托管有效载荷服务(见平台一章);轨道机动/运输飞行器(OMV/OTV)服务(见集成、发射、部署和轨道运输一章);编队飞行和会合与邻近操作(见制导、导航和控制一章);以及被动和主动脱轨系统(见脱轨系统一章),因为这些领域发展迅速,目前在小型航天器会议上得到广泛应用。商业发射服务提供商虽然仍处于起步阶段,但已开始扩大其服务范围,包括空间内服务、组装和制造(ISAM)以及飞行任务建模和模拟服务。随着这些服务的发展以及可靠的惯例和标准的出现,它们可能会与本报告未来版本中的更多细节相结合。
本报告不应被视为对所有技术的全面概述,而应被视为对当前最先进的小卫星技术及其发展状况的总体概述。应当注意的是,技术成熟度的名称可能会随着有效载荷、任务要求、可靠性考虑因素和/或性能展示环境的变化而变化。
图 1.1: 小型航天器类别概览。资料来源:NASA、SpaceX、Redwire Space 和 Alba Orbital。