卫星 微小的立方体卫星可以像詹姆斯韦伯一样拥有可展开的镜子
当你想到太空望远镜时，你可能会想到像哈勃这样的望远镜，它使用精密光学探测深空。但是光学太空望远镜也指向地球，为我们提供从天气到交通模式再到军队行动的详细视图。尽管以地球为中心的望远镜非常有用，但它们也可能很大，发射到太空的费用也很高。但这可能会随着立方体卫星的新提议设计而改变。
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1U CubeSat的示例
立方体卫星（CubeSat）是一种按重量和尺寸标准化的微型卫星。立方体卫星的基本尺寸被称为一个单位或“U”，它是一个边长为 10 厘米的立方体，尽管一些立方体卫星的尺寸是多个单位。它们的低质量和标准尺寸意味着它们可以成组或星座发射，从而显着降低成本。但是这种小尺寸也限制了您可以装入的光学器件数量。
对于光学望远镜，图像的清晰度取决于光圈的大小。例如，哈勃太空望远镜有一个 2.4 米宽的镜子。如果镜子较小，哈勃的图像将不太细致。这是因为称为衍射的波效应。当光波通过有限区域的孔径时，它们会相互干扰，从而使生成的图像变得模糊。这种衍射极限会降低望远镜的分辨率。
由于1U CubeSat只能跨10厘米，因此CubeSat的光学孔径只能跨几厘米。鉴于衍射极限，在地球上空 500 公里轨道上运行的立方体卫星最多只能解析 3m 宽或大约 10 英尺宽的地球特征。这并不可怕，但远低于现代商业卫星的分辨率。但是一组研究人员开发了一种可以显着改善该限制的设计，他们使用与詹姆斯韦伯望远镜相同的技巧来做到这一点。
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折叠后的镜子如何在CubeSat上工作
詹姆斯韦伯太空望远镜有一个直径为 6.5 米的主镜。今年晚些时候发射时，它将提供比哈勃望远镜更详细的图像。问题在于，韦伯将在只有 5.4 米宽的阿丽亚娜 5 号火箭上发射。所以韦伯的镜子必须折叠起来才能合身。只有在发射后，它才会展开到全尺寸。CubeSat 设计使用相同的方法。四个折叠的反射镜使卫星能够安装在 1U 内，同时在发射后展开时为 CubeSat 提供更大的孔径。这说起来容易做起来难。折叠和展开后视镜很容易，但要使用它们必须极其精确地对齐。即使有韦伯 100 亿美元的预算，这也很难做到，那么便宜的 CubeSat 如何做到呢？
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该团队建议分阶段进行。发射后，CubeSat 反射镜可以展开并放置到“足够近”的位置，然后使用主动和自适应光学来锐化图像。自适应光学器件的使用还可以使CubeSat补偿加热和冷却效果，这可能会使反射镜偏离对准状态。根据他们的初步研究，该团队估计 1U CubeSat 在 500 公里的轨道上运行时可以实现 80 厘米的分辨率，这在当前商业卫星的范围内。
CubeSat 的低成本意味着 CubeSat 望远镜可以使地球的实时高分辨率成像更具成本效益。一个星座可以跟踪我们星球上的长期变化和突然变化。对于诸如自然灾害之类的信息可能有限的事情来说，这将是非常有帮助的。但这也意味着这些微小的卫星将始终从上方观看。
【 卫星|微小的立方体卫星可以像詹姆斯韦伯一样拥有可展开的镜子】参考： Schwartz，Noah等。“高分辨率可部署立方体卫星原型。” 2020 年空间望远镜和仪器：光学、红外和毫米波。卷。11443. 国际光学与光子学会，2020。
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