總覽

RainCube（位于CubeSat中(zhōng)的雷達）是一項技(jì )術演示任務(wù)，旨在在低成本、快速周轉的平台上啓用(yòng)Ka波段降水雷達技(jì )術。RainCube由NASA的地球科(kē)學(xué)技(jì )術辦(bàn)公(gōng)室（ESTO）通過InVEST-15計劃贊助，開發了35.75 GHz的雷達有(yǒu)效載荷，可(kě)在6U CubeSat外形尺寸内運行。該任務(wù)将驗證太空環境中(zhōng)Ka波段雷達的新(xīn)架構和超緊湊輕型可(kě)部署Ka波段天線(xiàn)，以在三年的使用(yòng)期内将雷達和天線(xiàn)的技(jì )術成熟度（TRL）從4提高到7。RainCube還将展示在CubeSat平台上安(ān)裝(zhuāng)雷達有(yǒu)效載荷的可(kě)行性。該項目于2018年2月完成集成和測試，并于2018年3月交付。

任務(wù)目标RainCube具(jù)有(yǒu)三個主要目标：在CubeSat（6U）上開發、運行第一台雷達儀器

演示新(xīn)技(jì )術并為(wèi)Ka波段（35.75 GHz）降水剖面雷達提供空間驗證。在平台海拔不超過400 km的地方，演示：

雷達靈敏度：20dBZ或更高

垂直分(fēn)辨率：250m

水平分(fēn)辨率：10 km或更高

在低成本、快速周轉的平台上實現未來對地球科(kē)學(xué)任務(wù)的降水分(fēn)析

科(kē)學(xué)研究

數值氣候和天氣模型取決于星載衛星的測量結果，以完成模型驗證和改進。目前，降水分(fēn)布分(fēn)析功能(néng)僅限于在低地球軌道（LEO）中(zhōng)部署的一些儀器，這些儀器無法提供以适當的時間尺度（即分(fēn)鍾）觀察天氣現象演變所必需的時間分(fēn)辨率。LEO中(zhōng)的一組降水量分(fēn)析儀器将提供這一基本功能(néng)，但是典型衛星平台和儀器的成本和時間框架使該解決方案望而卻步。因此，一種與低成本衛星平台（例如CubeSats和SmallSats）兼容的新(xīn)儀器架構将支持星座飛行任務(wù)，并徹底改變氣候科(kē)學(xué)和天氣預報。關鍵技(jì )術

在太空環境中(zhōng)将驗證兩項關鍵技(jì )術：2.5U的小(xiǎo)型化Ka波段降水剖面雷達和可(kě)容納1.5U的0.5m Ka波段抛物(wù)線(xiàn)可(kě)部署天線(xiàn)。雷達儀器由于傳統上具(jù)有(yǒu)較大的尺寸，重量和功率（SWaP），通常被認為(wèi)不适合小(xiǎo)型衛星平台。JPL已開發了與6U類（或更大版本）兼容的新(xīn)穎體(tǐ)系結構，這是由雷達子系統的簡化和小(xiǎo)型化驅動的。與現有(yǒu)的星載雷達相比，RainCube體(tǐ)系結構将組件數量，功耗和質(zhì)量降低了一個數量級。RainCube概念的基準儀器配置是在Ka波段固定的天底指向輪廓儀，在250m範圍分(fēn)辨率下，最小(xiǎo)可(kě)檢測反射率系數優于+20 dBZ。覆蓋區(qū)尺寸（水平分(fēn)辨率）由天線(xiàn)尺寸決定。對于400 km的軌道高度，RainCube天線(xiàn)可(kě)産(chǎn)生約8.5 km的地面波束覆蓋面積。

雷達電(diàn)子設備和收起的天線(xiàn)的飛行組件約占航天器6U體(tǐ)積的4.5U

衛星

JPL正在與位于加利福尼亞州歐文(wén)的Tyvak納米衛星系統公(gōng)司合作(zuò)執行RainCube任務(wù)。Tyvak負責開發航天器總線(xiàn)、集成和測試飛行系統，監督運載火箭的集成，管理(lǐ)地面系統以及在飛行中(zhōng)操作(zuò)航天器。該航天器基于Tyvak的Endeavor平台的定制版本。基于Linux的Endeavor航空電(diàn)子闆為(wèi)命令和數據處理(lǐ)以及姿态确定與控制系統提供了數據記錄器和處理(lǐ)功能(néng)。它還與慣性參考模塊接口，該模塊包含兩個星形攝像頭，三個反作(zuò)用(yòng)輪和三個磁矩。RainCube配置了120Whr電(diàn)池組，以支持高峰值充電(diàn)電(diàn)流和擴展的有(yǒu)效負載操作(zuò)。兩個可(kě)展開的固定太陽能(néng)電(diàn)池闆可(kě)提供高達45W的峰值功率。航空電(diàn)子設備支持有(yǒu)效載荷的主動熱控制，并包括一個成像系統以捕獲天線(xiàn)部署。地面通信和數據下行鏈路使用(yòng)超高頻（RX / TX）和S波段（TX），它們與位于加利福尼亞州歐文(wén)的Tyvak任務(wù)運營中(zhōng)心相連。RainCube具(jù)有(yǒu)獨特的天線(xiàn)設計，它的天線(xiàn)這就像是把雨傘塞進了一個盒子裏。當立方體(tǐ)打開時，天線(xiàn)彈出，其肋骨從碳罐中(zhōng)伸出，展開一個金色的網格，形成一個抛物(wù)天線(xiàn)。