“宇宙1号”航天器的设计

第一艘太阳帆航天器被称为“宇宙1号”，由美国行星协会开发、建造和测试，美国行星协会是一家私人、非营利性机构，其目标是为对太阳系的探索工作提供支持。美国行星协会同一家俄罗斯空间组织Babakin 空间中心订了建造、发射和操纵航天器的合同。该项目的成本约为400万美元，由一家基于新科技的媒体公司宇宙工作室(Cosmos Studios)提供资金支持。

宇宙1号航天器

航天器本身重40公斤，可放在一张桌面上。经过第一阶段的试验发射，航天器将被发射到地球轨道——840公里近地点和850公里远地点。航天器系统包括：

­美国行星协会供图 太阳帆的一个叶片

• 太阳帆
  • 由镀铝聚酯薄膜制成
  • 厚度为5微米
  • 面积为600平方米
  • 由八个三角形叶片组成：
    • 每个叶片约15米长
    • 包括为太阳帆提供支撑的充气式塑料管道（管道内可填充一种泡沫，用来在充气后为管道提供支撑）
    • 可由电动马达控制转动（类似于直升机螺旋桨叶片），以改变它相对于太阳的角度。
• 太阳帆调度——一个用来给塑料管道充气的加压充气系统。

太阳帆部署

• 动力——一个小型太阳能电池阵列提供所有电力。
• 导航——航天器无论何时都应该清楚自己所在的位置和太阳的位置，这一点很重要。
  1. 通过传感器来检测太阳的位置。
  2. 通过全球定位系统(GPS)接收器来检测航天器的位置。（在地面上，航天器轨道是根据借助随航加速计得到的多普勒跟踪数据而确定的，我们稍后将讨论随航加速计。）
  3. 太阳传感器和GPS接收器上的信息会不断转发到航天器上的随航计算机中。
  4. 随航计算机可操作用来旋转太阳帆叶片的马达，以维持太阳帆叶片相对于太阳的正确方位。
  5. 随航计算机可以接受来自地面的修正，也可以忽略来自地面的命令。
• 通信——使用冗余无线电系统来与地面上的飞行控制器进行通信。
  • 一个超高频波段，400兆赫
  • 一个S波段，2,210兆赫
• 随航计算机
  • 两个386EX系列微处理器
    • 型号虽旧，但在太空这样的严酷环境下工作起来却很可靠
    • 可在低功率模式下运行，类似于便携式计算机
    • 其内置程序使它可以操作随航系统，将信息转发到地面并从地面接收命令。
  • 一个软件程序基于工作负载和性能（速度、延时）将任务分配给每个微处理器。
  • 每个微处理器都有自己的小型只读存储器(ROM)——足以启动计算机和将操作系统加载到随机存取存储器(RAM) 中。
  • 三个可重写ROM中包含操作系统和程序。在使用之前，会对ROM的副本进行检查，查看是否存在太空辐射导致的错误。
  • 提供三个RAM来接收操作系统。同样，加载前会对每个RAM的完整性进行检查
  • ROM架构使地面上的程序员可以在任何时候更新和重启航天器上的软件。它还能让航天器在遭受严重辐射伤害后继续运行。
  • 数据存储在两个单独的、通过串行和并行系统连接的数据库中。
• 仪器
  • 两个随航成像摄像机（分属俄罗斯和美国），用来记录任务情况。
  • 随航加速计，用来测量太阳光压力使航天器产生的加速度（非引力加速度）

在下一部分中，我们将详细讨论“宇宙1号”任务。

折叠太阳帆 太阳帆­叶片的原始设计使其可以折叠卷起。但是经过一些测试后发现，将太阳帆叶片折叠成手风琴状的结构可能更可靠一­些­，采用这种结构，太阳帆仍可以通过给管­道充气来部署。

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