欧卡卫星

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欧卡卫星（Orbiting Configurable Artificial Star,ORCAS），又称为“轨道可配置人造星”，是一系列与地面观测站紧密配合的天文观测6U立方卫星。

本来，这类天文观测任务属于旗舰级卫星并且往往造价昂贵，而欧卡卫星以小卫星的制造和发射成本，提供了与旗舰级卫星媲美的角度分辨率和观测灵敏度。通过实现自适应光学和通量校准观测，欧卡卫星将提供高度详细的图像，首次开启探测超大质量黑洞群的能力，并通过观测距离我们100亿光年外超新星来帮助科学家解读暗能量。它将将大大改善宇宙学测量的光度校准水平，还在许多细节上有所进步。

欧卡卫星与W.M.Keck天文台（W.M.Keck Observatory）密切合作，向所有天文学家提供高质量的观测手段。可以预见，产生的观察结果将带来科学新发现，同时补充和扩展哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜等旗舰级卫星的观测。

科学目标

总的来说，ORCAS任务尝试解决2010年度困扰天文学界的三大课题中的两个：“宇宙黎明：寻找第一颗恒星、星系和黑洞”和“宇宙物理学：理解演化原理”。这两个课题指向了两个痛点：

通过原星系的合并以及对恒星的吸积，超大质量的黑洞得以存在和增长。但人类想要进一步观察它们时，当前观测手段的角度分辨率和灵敏度明显不足；

宇宙暗能量同样是一个谜，随着测量方法的改进和不同理论的出现，它变得越来越神秘，需要更精确数据支持。光度校准是目前暗能量测量中最大的误差项之一。ORCAS在角分辨率和灵敏度方面探索了一种新的参数机制，为这些问题带来了巨大的进步。

具体而言，ORCAS的设计目的是：

识别和表征活活跃星系核（AGN）速度场分布和物理结构，特别是在M87*星系和包含两个或更多核的星系；

解决宇宙暗能量测量中的差异，包括对高红移超新星（Supernovae,SNe）的光谱观测，以及对所有SNe的通量校准的改进；

利用校准结果，研究高红移星系结构、星周盘、系外行星形成和太阳系物体。

ORCAS AS3 Report详细提供了欧卡任务的科学目标，以及其可实现的具体科学目标。进一步，文件说明，欧卡任务在合理的时间框架和预算内实现其科学目标是可行和稳健的。最后，报告介绍了技术细节和主要子系统，包括航天器、有效载荷、地面要素、任务运行等，并表明它们能够满足科学目标。

工程细节

科学目标时通过太空和地面站的组合得以实现的。借助卫星，W.M.Keck天文台的10 m口径望远镜能够在可见光和近红外波长上实现高性能自适应光学（Adaptive Optics,AO）观测。

卫星包括一个商业ESPA Grande级总线，带有太阳能电力推进（SEP），携带一个改进的商业激光模块作为AO信标和光度校准器。卫星处于周期为5天的高偏心率椭圆轨道上，使每个轨道周期内有3个AO观测机会，航天器每次保持在AO性能良好的区域的时间持续约数小时（与目标偏角和波长相关）。

该总线通过GPS系统进行增强，使欧卡卫星的预测轨道根数置于±3毫弧秒（3σ）以内。欧卡卫星将在其3年的任务寿命中实现约300次AO观测和1500次光度观测。

Nanosats信息

无线电频率（RF）领域的示范技术。航天器之间的通信以及随后航天器与地面的通信在RF方面取得了许多进步。空间通信带来了卫星应用的增长，通过自动化提高了对地面控制的需求。