在太空做研究是非常昂貴的，一旦天基儀器被提出，研究人員就想從它身上獲得儘可能多的價值。擬議中的衛星在儀器和能力方面迅速增長，必須使用昂貴的防輻射部件，但這筆費用使衛星儀器平台超出了大多數研究預算的範圍。所以開啟立方體衛星(CubeSat)時代吧，這是航天行業的平板家具，因為便宜易用的立方體衛星使空間科學民主化。

立方體衛星邊長是可以小到100毫米的立方體，重量可以不到一公斤，由於立方體衛星又小又輕，不能容納太多的儀器，所以成本很低。而且，因為立方體衛星被放置在低地球軌道上，其使用壽命相對較短，所以不需要防輻射的電子設備。Larocca和同事在國際光學和光子學協會《Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems》上發表了新研究，詳細介紹了名為HaloSat的立方體衛星開發過程。

物美價廉的X射線天文台

該立方體衛星旨在測量漫射源（如銀河系周圍的光暈）發出的氧X射線輻射，這些衛星不會成像，但它會以一定的空間解析度計算來自特定方向和選定能量帶的X射線。為了實現這一點，研究人員使用了矽漂移檢測器，其輸出被放大並發送到信號處理板。機載電子設備能夠快速存儲來自三個探測器的X射線能量和計數。探測器本身沒有光學裝置，這是一個問題，因為研究人員需要確保X射線來自目標源。

（上圖所示）美國宇航局噴氣推進實驗室工程師喬爾·斯泰克勞斯利用太陽光測試火星立方體一號(MarCO)飛船上的太陽能電池板。圖片：NASA/JPL-Caltech

為了解決這個問題，探測器被放置在衛星內部相當深的地方，並有一個準直管通往外部世界。然後，通過掃描衛星在目標上方的方位，建立X射線發射的粗略地圖。整個科學儀器重量不到3公斤，消耗約4W，控制系統使包裹達到12公斤，而整個衛星大約有一本厚書的大小。HaloSat立方體衛星於2018年發射，任務延長至2020年年中。到目前為止，它已經繪製了銀河系和蟹狀星雲的X射線發射圖。

測繪光譜儀提供了非常乾淨的數據，這將使幾年的分析和洞察成為可能。由於阻力，HaloSat立方體衛星將在2020年底之前脫離軌道，因此任務不能延長太久，這樣的時間限制是立方體衛星生命的一部分。問題不是衛星的壽命是否會更長，而是能否從如此短暫的任務中獲得有用的科學成果。現在、研究人員已經證明了這一點：低成本、短壽命的衛星任務可以帶來有用成果。CubeSat另一個方面是開發時間表，HaloSat的資金於2016年到位。

該儀器已完成，與衛星的其餘部分集成，並於2018年年中發射，這真是快得令人難以置信。為了更好地了解開發時間，GRACE-FO任務（重力恢復和氣候實驗）的概念性工作於2012年開始，最終於2018年啟動，GRACE-FO任務是最初GRACE任務的改進副本。這項研究還證明了立方體衛星的局限性，與所有立方體衛星一樣，HaloSat只能做一件事，而且時間相對較短。如果研究人員有想要跟進的結果，那麼不太可能用同一顆衛星做到這一點。

如果數據顯示需要不同類型的儀器，研究人員將不得不等待新衛星發射。這突顯出，儘管立方體衛星正在讓太空變得更容易進入，但研究人員需要有一個非常周密的計劃和重點的任務，才能使其取得成功，HaloSat演示了如何做到這一點。立方體衛星2.5年的快速發展、集成和發射計劃肯定會引起天體物理學領域更多的興趣，因為它既是新技術的試驗台，也是專注任務的平台。HaloSat可能是第一批立方體物理立方體衛星之一，但它不會是最後一顆。

博科園｜研究/來自：國際光學和光子學協會

參考期刊《Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems》

DOI: 10.1117/1.JATIS.6.1.014003

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