2022 年是太空发射繁忙的一年——上周首次全私人太空任务启程，而 NASA 和 SpaceX 的Crew-4 任务发射往国际空间站已推迟到本月晚些时候。从更具国际意义的角度来看，太空行业正在涌现一位新参与者。今年，芬兰将在 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭上，从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射其首颗科学卫星 Foresail-1 进入太空。
芬兰过去曾开发过雷达卫星，但 Foresail-1 将是首颗收集科学数据的卫星。这颗纳米卫星由可持续空间研究卓越中心开发，重约九磅，外观酷似一个金属牛奶盒，它将致力于探索地球大气层中辐射环境的全新细节。地球周围这个独特的区域是各种太空辐射场共存的地方。已知暴露于这些射线会对宇航员造成辐射病、癌症风险增加和退行性疾病的风险。
位于这个辐射带中的卫星也会受到巨大的辐射能量轰击，导致它们遭受不良影响，甚至可能缩短任务寿命。辐射风暴会摧毁关键部件，引起充电问题，并导致卫星完全丢失。如果 Foresail-1 能够承受严酷的条件，该任务将有助于更好地了解该环境，并有助于制造未来更便宜、运行寿命更长的卫星。
Aalto 大学助理教授、参与了任务规划和 Foresail-1 制造的 Jaan Praks 表示，下一代太空探索的核心是可持续性。这就是为什么芬兰要从小规模开始其太空探索。
“我们在平台技术方面正在突破界限，”他说。“我们希望卫星至少运行五年甚至更长时间，这对于这样一颗小型卫星来说很不寻常。”
Praks 表示，由于疫情导致获取所需组件变得困难，Foresail-1 大约花了四年时间才完成，其原定的发射日期也推迟了一年。但额外的时间让团队有机会进一步开发和集成工具，以提高任务成功的几率。
Foresail-1 的主要载荷是一个粒子望远镜，将用于测量离开近地轨道（LEO）辐射层中的电子。其第二个，也是可能更令人印象深刻的设备，是一个静电等离子体刹车，该装置通过将其向下推离轨道，使其在大气层中烧毁，从而防止航天器成为太空垃圾。通常需要数年时间太空垃圾才能落入地球大气层，但使用等离子体刹车可以将时间缩短到两个月。
Foresail-1 的技术目标之一是展示这种等离子体刹车的实用性。Praks 解释说，等离子体刹车的工作原理是“利用电磁场增加阻力”，通过减速，使卫星轨道足够靠近地球，使其坠落并最终在大气层中烧毁。
在数月的科学观测后，研究人员将使用刹车和大约 200 英尺的系绳，将卫星降低到近地轨道（LEO）更深处几十英里，在那里它将度过其剩余的使命寿命。
芬兰图尔库大学空间物理学教授 Rami Vainio 表示，新技术的发展缩小了卫星的平均尺寸，他领导了粒子望远镜的开发。“很多时候，这些卫星没有火箭发动机或足够强大的推进器，能够以可控的方式将它们降下来。”
他说，这种新的离轨技术将使芬兰研究人员能够“探测地球环境更多样化的区域”。如果成功，这将是首个由无推进剂纳米卫星展示的此类机动。该卫星的计划也将作为开源项目提供，可用于未来的任务。
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虽然该卫星是芬兰首颗进行科学观测的卫星，但该国在太空合作方面有着悠久的历史。这个小国自 1995 年以来一直是欧洲航天局的成员，但直到最近才成为许多大规模国际太空行动的重要合作伙伴。例如，芬兰是世界上最大的商业雷达成像卫星供应商之一，有时，NASA 还曾使用芬兰技术为火星任务（如毅力号）提供压力传感器，以帮助测量火星大气。
几年前开始的微型立方体卫星（CubeSats）的革命促使芬兰研究人员开始开发自己的科学太空任务。对许多芬兰公民来说，Foresail-1 是该国崭露头角并未来在太空行业蓬勃发展的灯塔。当前卫星的继任者已在开发中。Praks 表示：“下一个任务 Foresail-2，计划比 Foresail-1 大两倍，并将前往一个没有立方体卫星曾飞过的、非常困难的区域，即辐射带内部。”
目前，芬兰缺乏自己的太空总署——芬兰太空委员会仅负责国家太空政策和战略，不负责任务创建或开发。Praks 表示，新的卫星任务标志着建立一个更强大的机构以支持一系列雄心勃勃项目的开始。
Praks 说：“我希望我们正在朝着拥有我们自己的芬兰太空计划努力。拥有我们自己的小型计划将为未来使用更大的卫星（飞向太阳系更远的地方）提供更多素材。”
更正（2022 年 4 月 18 日）：本文已更新，纠正了刹车装置中使用的系绳长度，从 60 英尺改为 200 英尺。我们对此错误表示歉意。
