根據(jù)NASA網(wǎng)站2020年3月12日?qǐng)?bào)道，美國(guó)宇航局（NASA）將與九所大學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作，推進(jìn)小型航天器技術(shù)，為人類(lèi)和機(jī)器人探月鋪平道路。根據(jù)NASA的Artemis計(jì)劃，該機(jī)構(gòu)計(jì)劃在2024年前將人類(lèi)送回月球，小型航天器，也就是“小衛(wèi)星”，將有助于開(kāi)辟這條道路。

目前，小型航天器主要在近地軌道上運(yùn)行，其大小從鞋盒到冰箱不等。通過(guò)與這些大學(xué)的合作實(shí)現(xiàn)的技術(shù)進(jìn)步將能夠更充分地發(fā)揮小衛(wèi)星潛能，將其能力擴(kuò)展到復(fù)雜的月球探測(cè)任務(wù)。

據(jù)NASA小型航天器技術(shù)計(jì)劃的項(xiàng)目主管ChristopherBaker介紹，在為下一次機(jī)器人和載人登月任務(wù)做準(zhǔn)備時(shí)，NASA希望小型航天器能夠通過(guò)地形勘測(cè)、資源勘探以及在月球空間建立通信和導(dǎo)航能力幫助其穩(wěn)步前進(jìn)。

未來(lái)小衛(wèi)星可以在月球上提供通信中繼或?qū)Ш椒?wù)，類(lèi)似于我們?cè)诘厍蛏鲜褂猛ㄐ判l(wèi)星和GPS。這種能力可能在幫助NASA在月球上建立可持續(xù)存在方面發(fā)揮重要作用。

為了使新系統(tǒng)和能力更為成熟，NASA的小型航天器技術(shù)項(xiàng)目選擇了大學(xué)團(tuán)隊(duì)參與其小衛(wèi)星技術(shù)合作計(jì)劃。技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注與月球飛行任務(wù)需求有關(guān)的三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域：月球通信與導(dǎo)航；月球任務(wù)的小衛(wèi)星推進(jìn)能力；電源子系統(tǒng)和熱管理技術(shù)。以下主要對(duì)月球通信與導(dǎo)航領(lǐng)域的主要項(xiàng)目進(jìn)行介紹。

（1）用于月球通信與導(dǎo)航的可部署光學(xué)接收機(jī)孔徑

亞利桑那州立大學(xué)與NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）將合作開(kāi)發(fā)一種新型可部署大孔徑光通信接收機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)將通過(guò)從間隔更遠(yuǎn)的多個(gè)位置（而不是固定式光學(xué)系統(tǒng)）接收信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更快的光通信目標(biāo)捕獲。此項(xiàng)技術(shù)還將使小型航天器能夠同時(shí)在月球表面的其他資產(chǎn)、不同月球軌道上的其他航天器以及地球之間高效中繼數(shù)據(jù)。

（2）同時(shí)可控雙波束平板相控陣天線利用5GKa波段硅射頻集成電路（RFIC）實(shí)現(xiàn)6U小衛(wèi)星與月球表面、網(wǎng)關(guān)和地球之間的收發(fā)通信

圣地亞哥州立大學(xué)與NASA格倫研究中心將合作開(kāi)發(fā)利用商業(yè)5G蜂窩技術(shù)的雙頻段平板相控陣天線。這種方法利用商用通信技術(shù)，以低成本立方衛(wèi)星為平臺(tái)，創(chuàng)建一個(gè)高性能數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，為月球表面和軌道系統(tǒng)服務(wù)。利用兩個(gè)彼此分離的電控天線將允許在不改變航天器位置或不使用大型機(jī)械旋轉(zhuǎn)天線的情況下，與小型中繼衛(wèi)星的多個(gè)其他系統(tǒng)同時(shí)通信。

（3）用于LunaNet小型航天器的高精度連續(xù)時(shí)間PNT緊湊型模塊

加州大學(xué)洛杉磯分校與JPL將合作為月球環(huán)境開(kāi)發(fā)類(lèi)似于地球GPS系統(tǒng)的技術(shù)。為了開(kāi)發(fā)一個(gè)在月球或火星上提供精確定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的系統(tǒng)，這項(xiàng)工作將集成若干個(gè)關(guān)鍵組成部分，包括一個(gè)連續(xù)時(shí)間定位、導(dǎo)航和授時(shí)綜合模塊（包括一個(gè)芯片級(jí)光機(jī)加速度計(jì)和緊湊型商用現(xiàn)貨光學(xué)陀螺儀）和一個(gè)高性能汞離子鐘。

（4）小型衛(wèi)星月球通信和導(dǎo)航系統(tǒng)

科羅拉多大學(xué)與JPL將合作開(kāi)發(fā)和演示一個(gè)通信、導(dǎo)航和授時(shí)信號(hào)分發(fā)系統(tǒng)，它使用類(lèi)似于地球上手機(jī)使用的通信協(xié)議。高數(shù)據(jù)速率和通信協(xié)議將同時(shí)支持?jǐn)?shù)十個(gè)用戶，同時(shí)還能夠廣播文本和告警電文。此系統(tǒng)基于多個(gè)當(dāng)前和過(guò)去的開(kāi)發(fā)和飛行演示項(xiàng)目，目的是將這些技術(shù)集成到一顆性能可靠的低成本衛(wèi)星上，該衛(wèi)星可以復(fù)制，并作為星座部署，最后在月球上構(gòu)成一個(gè)通信中繼網(wǎng)。

（5）基于月球表面特征的導(dǎo)航與授時(shí)在軌演示

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校將與NASA休斯頓約翰遜航天中心合作拓展現(xiàn)有的星載光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)，它利用對(duì)月球隕石坑的識(shí)別和跟蹤來(lái)代替恒星跟蹤，創(chuàng)建一種中程地形相對(duì)導(dǎo)航解決方案。月球附近的航天器可以利用這項(xiàng)技術(shù)跟蹤其相對(duì)于月球表面的位置，此方法可作為一種獨(dú)立于GPS或其他基于地球系統(tǒng)的創(chuàng)新導(dǎo)航方法。此技術(shù)利用隕石坑在月球表面形成的圖案，就像目前的導(dǎo)航系統(tǒng)使用恒星形成圖案，來(lái)確定航天器在太空中的位置一樣。基于成熟的恒星跟蹤能力，此技術(shù)可以利用現(xiàn)有高度可靠的系統(tǒng)中快速形成新能力。