插图:tuput
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2024年12月30日SpaDeX卫星释放后,PSLV-C60空空如也的第四级留在轨道上,成为一个平台,搭载14项ISRO的载荷和10项来自大学与初创企业的载荷。ISRO称,24项载荷全部完成了实验,这一级于2025年4月4日在印度洋上空坠落。
据ISRO称,PSLV-C60火箭空空如也的第四级,在2024年12月30日释放ISRO的SpaDeX卫星之后,在轨道上停留了95天。它搭载了24项实验,于2025年3月4日完成1,000圈轨道飞行,并于2025年4月4日世界协调时02:33在印度洋坠落。
ISRO 2025年3月7日的声明称,全部24项载荷“已在轨道上成功完成预定实验”。其中14项来自ISRO和空间部的各个中心,10项来自大学和初创企业。这一级被称为POEM-4,与它同次发射的SpaDeX对接试验,见另一篇文章。
用完的火箭级,多了一份差事
POEM是PS4 Orbital Experiment Module(PS4轨道实验舱)的缩写。按ISRO的说明,这个舱段重复利用PSLV用完的第四级,这一级在主卫星释放后本会变成太空垃圾,科学家们可以借此开展最长三个月的微重力实验。
ISRO的再入任务清单上列有此前三次飞行:2022年6月30日PSLV-C53上的POEM,2023年4月22日PSLV-C55上的POEM-2,以及2024年1月1日PSLV-C58上的POEM-3。ISRO称,前三次任务一共搭载了21项载荷。
PSLV-C60任务手册把这个平台描述为三轴稳定的一级火箭。一块柔性太阳能电池板和一块50 Ah锂离子电池为它供电,它自己的航电系统负责导航、制导、控制和遥控指令。
从卫星释放到350公里轨道
手册的飞行表显示,两颗SpaDeX卫星在升空约909秒后释放,高度约477公里。手册称,随后第四级重新点火两次,进入350公里的圆轨道并改变轨道倾角。剩余推进剂按既定顺序排放,ISRO称之为钝化,以降低这一级解体的风险。
ISRO的再入页面称,最终轨道近乎圆形,高度350公里,倾角55.2度。上一次飞行的POEM-3,从650公里降到了同样的350公里,ISRO的POEM-3说明称,这样做缩短了这一级衰减所需的时间。那一级是发射XPoSat X射线卫星后留下的,于2024年3月21日再入大气层。
14项ISRO载荷
ISRO的POEM-4页面统计,有五项载荷来自维克拉姆·萨拉巴伊航天中心,四项来自其空间物理实验室,三项来自ISRO惯性系统单元,一项由后两者共同完成,一项来自印度空间科学与技术学院。页面把它们描述为对未来任务的概念验证测试。
其中两项是机械臂。惯性系统单元研制的行走机械臂(Walking Robotic Arm)是一条7自由度的机械臂,像尺蠖一样首尾交替,在平台上的固定点之间自行移动。ISRO的页面称它是印度第一个具备行走能力的太空机械操作臂,也是印度空间站(Bharatiya Antariksh Station)上机器人技术的前驱,该空间站的审批和成本见我们关于空间站计划的文章。维克拉姆·萨拉巴伊中心的碎片捕获机械操作臂(Debris Capture Robotic Manipulator)原定捕获一个系绳连接的物体,用相机图像来引导机械臂。ISRO称,一旦验证成功,它在今后的POEM飞行中可以捕获自由漂浮的碎片,并为航天器补给燃料。
其余载荷测试了一个无铅电源转换器、小型陀螺仪和磁传感器、一个用激光点火的推进器点火装置、一组测量电离层中电子和离子的探针、一块立方星无线电板,以及一台利用印度区域导航卫星系统NavIC测量350公里附近等离子体层电子的接收机。
四天发芽的豇豆种子
公布的时间线最清晰的实验是CROPS,即轨道植物研究紧凑型模块(Compact Research Module for Orbital Plant Studies),由维克拉姆·萨拉巴伊中心研制。它是一个宽300毫米、高450毫米的密封盒,在四个装有黏土颗粒和缓释肥料的腔室里放着八粒豇豆种子。ISRO称,选用豇豆是因为地面试验后发现它发芽快。
平台到达350公里后,盒子通电。大约90分钟后,地面控制人员打开一个电动阀门,让水进入土壤。随后几圈轨道中二氧化碳读数上升,ISRO把这解读为发芽。
ISRO的页面记录,第四天种子从固定条带中萌发,图像日期标注为2025年1月4日出现第一个芽,1月5日长出两片叶子。灯光按开16小时、关8小时的周期运行,一台相机和氧气、二氧化碳、湿度、土壤水分传感器在过地面站时回传数据。按ISRO的说法,第五天长出两片叶子即达到目标。页面称,在轨道上种植植物,是迈向在太空生产食物、并让宇航员在长期载人任务中有事可做的一步。印度自己的载人计划见我们关于Gaganyaan的文章。
十项外部载荷
ISRO称,十项来自非政府团体的载荷通过IN-SPACe上了平台。班加罗尔的Bellatrix Aerospace点燃了它的绿色单组元推进器Rudra,持续60秒。该公司在2025年1月1日的一份发布中称,这次点火使平台绕偏航轴以每秒1.4度的速度转动,转过了80度。公司称这是该套件第二次在太空点火,PTI的报道援引其联合创始人亚沙斯·卡兰(Yashas Karanam)的话说,目的是再次验证同一设计并确立可重复性。
孟买的Manastu Space Technologies飞行了一台以过氧化氢为燃料的1.1牛推进器,ISRO的页面称其目标是成为肼的更安全替代品,肼是一种常用但危险性更高的火箭燃料。班加罗尔的GalaxEye测试了在星上处理雷达图像的电子设备,用ISRO的话说,目标是在10分钟内把400 MB原始数据压缩到1.5 MB以下。艾哈迈达巴德的Piersight Space测试了小到可装在立方星上的雷达部件,包括一副在轨道上展开的反射阵列天线。
学生和一所大学也参与了。班加罗尔RV工程学院的一个团队打算绘制一种肠道细菌,即多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron),在轨道上的生长曲线。孟买阿米蒂大学飞行了菠菜愈伤组织(在凝胶上培养的一团植物组织),并在地面做了一个对照的孪生实验。卡纳塔克邦的SJC技术学院与ISRO卫星中心的无线电俱乐部合作,制作了一台可传送语音、文字和图像的业余无线电发射机。安得拉邦的N Space Tech测试了与ISRO地面站之间的无线电链路,浦那的MIT-WPU测试了四个商用运动传感器。
海得拉巴的TakeMe2Space计划从地面向上传三个机器学习模型,在其卫星计算机上运行,再把结果传回。ISRO 2025年3月的声明称,一家太空初创企业测试了人工智能模型的上传和运行,没有点出公司名称。印度更广泛的初创企业领域见我们关于NewSpace的文章。
平台本身证明了什么
ISRO 3月的声明补充说,POEM-4验证了一台基于Vikram3201的任务管理计算机,这是ISRO自行研制的、采用定制架构的32位处理器,并首次使用纳米星敏感器导航。它还用反作用轮保持姿态,用冷气推进器使其轨道寿命比此前的POEM飞行至少延长了45天。声明称,POEM-4是迄今搭载载荷最多的一次POEM任务。
在ISRO预测的日期落下
美国太空司令部的设施和ISRO的雷达全程跟踪这一级,ISRO的碎片监测系统IS4OM更新了预报。到ISRO预测再入时间为2025年4月4日时,轨道已衰减到174公里乘165公里。这一级进入大气层,并于世界协调时02:33,即印度标准时间08:03,在印度洋坠落,ISRO页面如此记录。页面称,这次再入计入ISRO的无碎片太空任务。2024年3月,ISRO称POEM-3留下的碎片几乎为零。
ISRO公布了什么,没有公布什么
ISRO的文件在一个数字上不一致。POEM-4页面称POEM-3搭载了八项载荷,而ISRO的两份POEM-3页面称是九项。两种说法都认同POEM-4创下了纪录。
关于结果的报告大多是笼统的。CROPS和再入有逐日的细节。至于其余部分,ISRO的再入页面称“所有载荷都按预期运行,产出了有价值的科学数据”。为本文查阅的页面没有分别给出行走机械臂、碎片捕获机械臂或阿米蒂植物组织的结果。RV工程学院团队2025年2月表示,其数据将被分析并写入研究论文,目前没有找到这样的论文。
ISRO的页面称,CROPS的下一阶段将运行30至45天,并对二氧化碳、氧气、湿度、土壤水分和温度进行主动控制。已查阅的页面没有给出它的发射日期。
资料来源与延伸阅读
- ISRO: POEM-4 in PSLV-C60 / SpaDeX Mission
- ISRO: PSLV-C60 SPADEX mission brochure
- ISRO: CROPS, A Leap in Space Biological Experiments (7 January 2025)
- ISRO: POEM Completed 1000 Orbits in Space (7 March 2025)
- ISRO: Atmospheric Re-entry of POEM-4 (4 April 2025)
- ISRO: POEM-3 Mission achieves all its Payload objectives (27 January 2024)
- ISRO: PSLV accomplishes zero orbital debris mission (25 March 2024)
- ISRO: Re-entry Missions and POEMS
- Press Information Bureau: ISRO's year end mission to seek the rare feat of docking two satellites in space (28 December 2024)
- Press Information Bureau, Department of Space: Year End Review 2025 (17 December 2025)
- Bellatrix Aerospace: Hat-trick in Space with Successful Green Propulsion Firing (1 January 2025)
- The Week, PTI: Start-up Bellatrix tests home built green propulsion system in space (2 January 2025)
- Indian Defence News: Microbes in microgravity, Indian students' nanosatellite aims to help astronauts stay healthy (20 February 2025)
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