智能卫星 swarm 在磁层研究中的应用与潜力
天体物理仪器与方法
2021-10-14 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
地球磁层对当今技术依赖型社会至关重要。迄今已开展众多设计研究，并有十余项科学任务升空研究磁层。然而，这些方案大多依赖大型单体卫星，受过去技术限制，其空间分辨率有限。为克服这些局限，我们提议使用携带众多分布式载荷的卫星 swarm 进行磁层测量。我们的任务命名为 APIS（智能 Swarm 的应用与潜力），旨在表征地球磁层中的基本等离子体过程，并测量太阳风对磁层的影响。我们提议在绕地球两条高椭圆轨道上部署 40 颗 CubeSat 的 swarm，在下游 8-12 地球半径(RE)的磁尾以及上游 8-12 RE 的日下磁层进行无线电层析。此外，星载仪器将进行磁场、电场与等离子体密度的原位测量。本文给出了以往磁层研究任务与设计的概述，以及 APIS 任务的科学驱动与动机。进一步包含了初步设计结果以展示此类任务的可行性。科学需求驱动了 APIS 任务设计、任务运行与系统需求。除各类科学载荷外，还研究了卫星的关键子系统，如导航、通信、处理与电力系统。我们总结了研究发现及加强设计研究的潜在后续步骤。
引用
@article{arxiv.2107.01601,
title = {Applications And Potentials Of Intelligent Swarms For Magnetospheric Studies},
author = {Raj Thilak Rajan and Shoshana Ben-Maor and Shaziana Kaderali and Calum Turner and Mohammed Milhim and Catrina Melograna and Dawn Haken and Gary Paul and Vedant and Sreekumar V and Johannes Weppler and Yosephine Gumulya and Riccardo Bunt and Asia Bulgarini and Maurice Marnat and Kadri Bussov and Frederick Pringle and Jusha Ma and Rushanka Amrutkar and Miguel Coto and Jiang He and Zijian Shi and Shahd Hayder and Dina Saad Fayez Jaber and Junchao Zuo and Mohammad Alsukour and Cecile Renaud and Matthew Christie and Neta Engad and Yu Lian and Jie Wen and Ruth McAvinia and Andrew Simon-Butler and Anh Nguyen and Jacob Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.01601},
year = {2021}
}
备注
Accepted in Acta Astronautica