NASA重新设计了卫星，从立方体到圆盘的改变提升了哪些能力

我们熟知的卫星结构，大多数是一个立方体结构，发射入轨后展开两个太阳能面板。似乎没有人怀疑这种卫星结构的问题，所有的卫星公司都在沿用这样的结构设计。

当然，这可能是由于历史原因造成的。早期集成电路的集成度没有现在这么高，需要更多的器件才可以拼装出完整的卫星功能。这需要更大的空间，立方体的结构可以确保内部装载更多的部件。

传统立方体卫星

但是，我们今天仍然需要这样的结构吗？芯片技术的发展，让集成电路可以高度集成，以往庞大的电子设备，现在可以做到极小的体积。卫星设备也同样适用。

同时，也正是立方体结构的限制，其小巧的尺寸限制了可用表面积，限制了发电能力，并减少了大型天线或需要暴露于太空的科学仪器的孔径空间。这些物理限制可能会制约立方体卫星完成某些需要更高功率或更大科学仪器的任务目标的能力。

图片来源：NASA

NASA资助下，位于加利福尼亚州埃尔塞贡多的航空航天公司 (The Aerospace Corporation) 的小型航天器设计师们开发了 DiskSat 卫星，旨在打造一种替代标准立方体卫星的方案，在保留现有平台优势的同时，克服其关键局限性。

DiskSat平台沿用了CubeSat的容器化设计（使用标准发射容器），但采用了全新的形状：扁平圆盘。在首次演示任务中，DiskSat的直径为1米，厚度为2.5厘米。

DiskSat效果动画

DiskSat使用标准的CubeSat子系统，并充分利用了CubeSat行业的现有产品。发射时，可以将多个DiskSat堆叠起来，装入运载火箭的整流罩内，从而快速将一组卫星送入轨道.

与立方体卫星类似，碟形卫星的设计也具有很强的适应性。无需改变展开系统，即可增大或缩小航天器的尺寸以匹配运载火箭的尺寸。

虽然允许一些尺寸过大的组件突出于圆盘表面之外，但在大多数碟形卫星设计中，构成典型小型航天器的电子设备和其他子系统都布置在航天器的内部空间内。

图片来源：NASA

这与立方体卫星类似，但由于碟形卫星平台的体积更大，因此可搭载的有效载荷空间也更大，而且扁平的布局使得内部组件更容易检修，从而简化了制造和测试过程。

由于表面积大，碟形卫星具备立方体卫星无法实现的高功率和大孔径能力。此外，碟形卫星还保留了立方体卫星设计的优势，例如标准化的发射接口、低发射成本和简单的机械结构。

DiskSat概念适用于多种任务应用。随着小型航天器子系统能力的提升，小型航天器星座正成为众多科学研究和技术演示的焦点。

图片来源：NASA

例如，高功率、大孔径、低质量的卫星星座非常适合需要通信和雷达功能的任务。DiskSat的大表面积有利于信号传输任务，例如需要多频段或高增益天线的任务。

在DiskSat平台上加装电推进装置，即可实现精确的轨道机动。需要持续推力以维持精确轨道、提升或降低轨道、在任务结束时脱离轨道，以及能够从地球轨道自推进到月球轨道的任务，都是DiskSat任务的理想选择。

DiskSat 航天器能够始终保持一面朝向地球飞行，因此阻力非常小，能够执行低于300公里的低空任务，例如精确观测地球所需的任务。

重新设计的卫星结构，可以让小型卫星具有更广泛的应用场景，未来大规模的低轨卫星应用领域，这种圆盘状的卫星设备，可能会更符合市场的需求。但是这一切都需要市场的进一步验证。