朱魯青 張召才（北京空間科技信息研究所）

2013年 國(guó)外微小衛(wèi)星回顧

朱魯青 張召才（北京空間科技信息研究所）

近年來(lái)，全球年衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)穩(wěn)中有升，2013年更是實(shí)現(xiàn)飛躍，全年共成功發(fā)射208個(gè)航天器。小衛(wèi)星數(shù)量激增是2013年衛(wèi)星發(fā)射大幅增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。2013年，全年共成功發(fā)射1000kg以下小衛(wèi)星146顆，占年發(fā)射總量的70%。隨著一體化多功能結(jié)構(gòu)、空間即插即用、集成化綜合電子等技術(shù)的發(fā)展和衛(wèi)星設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)新，衛(wèi)星小型化趨勢(shì)將愈發(fā)明顯，小衛(wèi)星能力不斷提升，并成為推進(jìn)概念技術(shù)重大創(chuàng)新和探索航天轉(zhuǎn)型發(fā)展的前沿陣地。

1 年度小衛(wèi)星發(fā)射統(tǒng)計(jì)

2013年，全球小衛(wèi)星呈爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，共成功發(fā)射小衛(wèi)星146顆，相較2012年同比增幅達(dá)148.28%。另外，2013年還有1顆小衛(wèi)星發(fā)射失敗，41顆計(jì)劃發(fā)射的小衛(wèi)星因故推遲。

2000－2013年全球小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量統(tǒng)計(jì)

由于本文的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)全部來(lái)自于國(guó)外網(wǎng)絡(luò)，所以在下面的分析中，除國(guó)家維度包含中國(guó)外，其他質(zhì)量分布、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)射方式等統(tǒng)計(jì)對(duì)象僅限于2013年國(guó)外成功發(fā)射的135顆小衛(wèi)星。

小衛(wèi)星發(fā)射國(guó)家進(jìn)一步擴(kuò)大，美、歐仍是小衛(wèi)星發(fā)射主力

2013年共有30個(gè)國(guó)家發(fā)射小衛(wèi)星，除伊朗的黎明－3（Fajr－3）衛(wèi)星發(fā)射失敗外，其余29個(gè)國(guó)家合計(jì)成功發(fā)射小衛(wèi)星146顆。其中，秘魯和奧地利兩個(gè)國(guó)家借助納衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)本國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的零突破。在主要航天國(guó)家中，美國(guó)、歐洲仍是小衛(wèi)星發(fā)射主力，俄羅斯、中國(guó)、日本和印度分列第三、第四、第五和第六位。

1～50kg微納衛(wèi)星發(fā)展活躍，發(fā)射數(shù)量顯著增加

2013年發(fā)射的小衛(wèi)星主要集中于微衛(wèi)星和納衛(wèi)星范疇，尤其是1～50kg小衛(wèi)星發(fā)展活躍，占國(guó)外小衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)的近2/3。其中，發(fā)展最具活力的是立方體衛(wèi)星，2013年成功發(fā)射1U、1.5U、2U和3U立方體衛(wèi)星共計(jì)75顆，超過(guò)小衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)的50%。

美國(guó)SpaceWorks咨詢公司在2013年2月發(fā)布全球微、納衛(wèi)星市場(chǎng)評(píng)估報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)10年微、納衛(wèi)星仍將保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。到2020年，全球?qū)?～50kg小衛(wèi)星的需求量將達(dá)188顆。

2013年成功發(fā)射小衛(wèi)星所屬國(guó)家統(tǒng)計(jì)

2013年成功發(fā)射小衛(wèi)星質(zhì)量分布統(tǒng)計(jì)

業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星相對(duì)比例有所下降，科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星增長(zhǎng)迅猛

2013年發(fā)射的小衛(wèi)星涵蓋對(duì)地觀測(cè)、通信廣播、深空探測(cè)以及科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)4個(gè)領(lǐng)域。相較2012年，2013年國(guó)外發(fā)射的業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星絕對(duì)數(shù)量增長(zhǎng)，但相對(duì)比例有所下降，僅占國(guó)外發(fā)射總數(shù)的23.70%。其中，對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星8顆，占5.93%；通信廣播衛(wèi)星23顆，占17.04%；深空探測(cè)衛(wèi)星1顆，占0.74%；科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星103顆，占76.03%。

“一箭多星”已成為小衛(wèi)星發(fā)射主流方式，發(fā)射記錄屢創(chuàng)新高

2013年，國(guó)外通過(guò)20次發(fā)射任務(wù)成功將135顆小衛(wèi)星送入太空。其中，“一箭五星”及以上發(fā)射共8次，共成功發(fā)射小衛(wèi)星102顆?！耙患嘈恰卑l(fā)射已成為目前小衛(wèi)星發(fā)射的主流方式。另外，2013年8月4日發(fā)射的4顆納衛(wèi)星在“國(guó)際空間站”駐留3個(gè)月后，于2013年11月19日從“國(guó)際空間站”日本艙在軌釋放。

2013年11月，美國(guó)和俄羅斯相繼完成“一箭二十九星”和“一箭三十二星”發(fā)射；12月，美國(guó)又完成“一箭十三星”發(fā)射。此外，美國(guó)在2014年1月成功完成了“一箭三十四器”發(fā)射，將部署全球首個(gè)商業(yè)對(duì)地觀測(cè)納衛(wèi)星星座。

2013年成功發(fā)射小衛(wèi)星的發(fā)射方式統(tǒng)計(jì)

組裝天空衛(wèi)星－1

2 年度小衛(wèi)星最新發(fā)展

業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星性能持續(xù)提升，應(yīng)用領(lǐng)域和功能不斷拓展

小衛(wèi)星逐漸突破以科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)為主要用途的傳統(tǒng)思維，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，業(yè)務(wù)能力逐步提升。

（1）遙感領(lǐng)域

2013年，美國(guó)新興小衛(wèi)星公司推出了大量商業(yè)小衛(wèi)星星座計(jì)劃。美國(guó)天空盒子成像公司（Skybox Imaging）首次提出大數(shù)據(jù)、小衛(wèi)星概念，將建造由24顆小衛(wèi)星組成的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座。2013年11月，首顆天空衛(wèi)星－1（SkySat－1）商用衛(wèi)星發(fā)射入軌，整星質(zhì)量90kg，分辨率優(yōu)于1m，首次實(shí)現(xiàn)微衛(wèi)星級(jí)高分辨率成像能力。同時(shí)，該項(xiàng)目還將利用海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，采用基于軟件的地面圖像重構(gòu)和拼接提升衛(wèi)星圖像應(yīng)用價(jià)值，提供超高分辨率圖像和全動(dòng)態(tài)視頻。同時(shí)，天空盒子成像公司計(jì)劃構(gòu)建開放式的公共服務(wù)平臺(tái)，供第三方開發(fā)個(gè)人定制應(yīng)用，鼓勵(lì)用戶挖掘海量遙感數(shù)據(jù)的潛在應(yīng)用價(jià)值。

28顆鴿群-1于2014年1月升空

美國(guó)另一家新興小衛(wèi)星公司—行星實(shí)驗(yàn)室公司（Planet Labs）在2013年分別發(fā)射了鴿子－1、2（Dove－1、2）和鴿子－3、4技術(shù)驗(yàn)證星，并于2014年1月發(fā)射了由28顆納衛(wèi)星組成的世界上最大的遙感衛(wèi)星星座—鴿群－1（Flock－1）。鴿群-1軌道高度400km，傾角52°，分辨率3～5m，搭乘新研制的火箭，成本低廉，由“國(guó)際空間站”在軌部署。目前，該行星實(shí)驗(yàn)室公司已籌集到6500萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資進(jìn)行全球首個(gè)商業(yè)納衛(wèi)星星座的建造。相較傳統(tǒng)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，該衛(wèi)星星座的分辨率不夠高，但在納衛(wèi)星層面已實(shí)現(xiàn)突破；大部分硬件未進(jìn)行長(zhǎng)期飛行驗(yàn)證，但星座規(guī)模已超過(guò)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋所需的衛(wèi)星數(shù)量，足以保證運(yùn)行可靠性；無(wú)需對(duì)星上相機(jī)下達(dá)特定區(qū)域的成像指令，即可滿足用戶需求；可提供高重訪、低成本的全球衛(wèi)星圖像。

目前，美國(guó)雖有10余家企業(yè)擁有私營(yíng)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)許可，但僅有數(shù)字全球公司（GigitalGlobe）擁有在軌系統(tǒng)，天空盒子成像公司和行星實(shí)驗(yàn)室公司的加入有望改變北美乃至全球商業(yè)遙感產(chǎn)業(yè)布局，具有里程碑意義。

（2）通信領(lǐng)域

美國(guó)第二代“全球星”（Globalstar）星座已率先完成部署，“銥”星（Iridium）星座和“軌道通信”（Orbcomm）星座也即將啟動(dòng)更新?lián)Q代。低軌通信小衛(wèi)星星座性能和功能均大幅提升，第二代“軌道通信”衛(wèi)星增加了“自動(dòng)船只識(shí)別系統(tǒng)”（AIS），單星質(zhì)量?jī)H150kg，單價(jià)約630萬(wàn)美元?！般炐窍乱淮保↖ridium NEXT）增加了IP通信能力，還將搭載美軍基于“銥”星增強(qiáng)的“全球定位系統(tǒng)”（iGPS）有效載荷，它已于2013年10月完成關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審，預(yù)計(jì)2015年首飛。美國(guó)陸軍正逐步實(shí)施“空間與導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”（SMDC-ONE）計(jì)劃，2013年12月，該衛(wèi)星的后續(xù)2顆納衛(wèi)星發(fā)射入軌，計(jì)劃形成支持戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)的多星低軌通信衛(wèi)星星座，提供無(wú)人臺(tái)站數(shù)據(jù)采集和戰(zhàn)場(chǎng)短報(bào)文通信。

作戰(zhàn)響應(yīng)空間－3任務(wù)中的空間試驗(yàn)項(xiàng)目衛(wèi)星－3

（3）導(dǎo)航領(lǐng)域

2013年1月，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）與薩瑞衛(wèi)星技術(shù)美國(guó)公司（SSTL）簽署合同，論證小衛(wèi)星在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用前景，研究小衛(wèi)星如何融入GPS星座系統(tǒng)，開展中地球軌道（MEO）導(dǎo)航小衛(wèi)星概念論證，提供信號(hào)輔助增強(qiáng)，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的強(qiáng)健性、覆蓋范圍和精度。

“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”思想推動(dòng)美軍發(fā)展戰(zhàn)術(shù)小衛(wèi)星熱潮

2013年，“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）計(jì)劃共完成2次任務(wù)，包括作戰(zhàn)響應(yīng)空間－3發(fā)射任務(wù)和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星－6（TacSat－6）。2013年11月19日，美國(guó)作戰(zhàn)響應(yīng)空間－3任務(wù)利用人牛怪－1（Minotaur－1）火箭完成“一箭二十九星”發(fā)射，其中包括1顆180kg的空間試驗(yàn)項(xiàng)目衛(wèi)星－3（STPSat－3）和28顆立方體衛(wèi)星。2013年12月6日，美國(guó)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星－6成功發(fā)射入軌，該衛(wèi)星是立方體納衛(wèi)星，質(zhì)量5kg，用于測(cè)試戰(zhàn)術(shù)通信技術(shù)。

與此同時(shí)，“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”計(jì)劃在2014財(cái)年僅獲得1000萬(wàn)美元撥款，該計(jì)劃如何推進(jìn)存在疑問(wèn)。但“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”在創(chuàng)新理念和管理模式方面的經(jīng)驗(yàn)已被普遍認(rèn)可。美國(guó)空軍航天司令部司令威廉姆·謝爾頓認(rèn)為“‘作戰(zhàn)響應(yīng)空間’的思想正在成為設(shè)計(jì)軍用系統(tǒng)的主流思想”?！白鲬?zhàn)響應(yīng)空間”計(jì)劃不等同于“快響能力建設(shè)”，快速響應(yīng)衛(wèi)星也不僅限于“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”計(jì)劃下發(fā)展的一系列衛(wèi)星項(xiàng)目?！白鲬?zhàn)響應(yīng)空間”計(jì)劃雖然存在變動(dòng)，但美軍快速響應(yīng)能力仍在發(fā)展。美國(guó)各軍兵種在該計(jì)劃驅(qū)動(dòng)下，相繼提出面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的小衛(wèi)星項(xiàng)目，發(fā)展作戰(zhàn)響應(yīng)空間能力，與主戰(zhàn)場(chǎng)大衛(wèi)星系統(tǒng)形成能力互補(bǔ)。

多個(gè)前沿體系計(jì)劃面臨取消，“鳳凰”計(jì)劃得到持續(xù)推進(jìn)

美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的任務(wù)主要是探索高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)且未來(lái)能有利于軍事應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展項(xiàng)目，這類項(xiàng)目中，有許多（甚至大多數(shù)）都可能面臨取消。2013年5月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局正式宣布取消F6分離模塊計(jì)劃。F6項(xiàng)目已經(jīng)累計(jì)投資超過(guò)2億美元，已完成概念設(shè)計(jì)，處于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟硬件初樣開發(fā)階段。雖然分離模塊航天器具有諸多優(yōu)勢(shì)，但目前該技術(shù)仍處于概念階段，距離工程實(shí)現(xiàn)存在許多難以逾越的技術(shù)困難。F6項(xiàng)目迄今所開發(fā)和試驗(yàn)過(guò)的技術(shù)成果，將融入國(guó)防部的其他太空項(xiàng)目，如美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的“空中發(fā)射輔助太空進(jìn)入”（ALASA）項(xiàng)目（驗(yàn)證低成本衛(wèi)星運(yùn)載火箭），以及海軍牽頭的“鳳凰”（衛(wèi)星部件重復(fù)使用驗(yàn)證）項(xiàng)目。

2012年3月，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局提出的面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的低成本小衛(wèi)星星座—“提高軍事作戰(zhàn)效能的空間系統(tǒng)”（SeeMe）計(jì)劃也面臨取消的命運(yùn)，美國(guó)已確定2014財(cái)年停止投資該計(jì)劃，原授出合同繼續(xù)執(zhí)行。該計(jì)劃2013年10月完成高空飛行試驗(yàn)，測(cè)試平臺(tái)性能及手持終端直接規(guī)劃衛(wèi)星載荷任務(wù)的能力。

2011年12月，美國(guó)國(guó)際高級(jí)研究計(jì)劃局啟動(dòng)“鳳凰”（Phoenix）項(xiàng)目，計(jì)劃利用母星攜帶小衛(wèi)星進(jìn)入靜止軌道，抓捕、接管衛(wèi)星部件。2013年，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局持續(xù)推進(jìn)“鳳凰”計(jì)劃，力求3年內(nèi)實(shí)現(xiàn)在軌驗(yàn)證，并計(jì)劃在2015年或2016年進(jìn)行首次在軌演示驗(yàn)證試驗(yàn)，從140顆退役衛(wèi)星中選出10顆衛(wèi)星作為抓捕對(duì)象，進(jìn)行演示驗(yàn)證，將空間攻防能力擴(kuò)展至靜止軌道，高軌道空間攻防潛力巨大。

美國(guó)面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的小衛(wèi)星項(xiàng)目

美國(guó)空軍航天司令部發(fā)布《彈性和分散空間體系》白皮書

為突破現(xiàn)有衛(wèi)星體系架構(gòu)在成本、研發(fā)周期、技術(shù)更新、抗毀能力等方面存在的局限性，美軍提出“彈性”與“分散”概念，力圖塑造全新的空間體系架構(gòu)和發(fā)展模式。2013年8月，美國(guó)空軍航天司令部發(fā)布《彈性和分散空間體系》白皮書，將“分散”確定為美軍空間系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略之一，提出未來(lái)美國(guó)將轉(zhuǎn)變當(dāng)前高度集成的、以大型空間系統(tǒng)為主的發(fā)展模式，通過(guò)多種方式將原有系統(tǒng)分散成若干功能更單一、規(guī)模更小、成本更低的衛(wèi)星系統(tǒng)，組成綜合體系提供所需能力，以提升空間系統(tǒng)的彈性。分散主要通過(guò)系統(tǒng)分解、功能分散、有效載荷搭載、多軌分散和多域分散等5種手段實(shí)現(xiàn)，可以提高空間系統(tǒng)的抗毀能力和經(jīng)濟(jì)可承受性，增加技術(shù)更新的機(jī)會(huì)，提振航天工業(yè)基礎(chǔ)。1）多軌分散：利用多個(gè)軌道平面來(lái)提高彈性；2）多域分散：將能力分散于海、陸、空、天、網(wǎng)多域，相互冗余和備份；

3）載荷搭載：將一些有效載荷搭載在其他類型衛(wèi)星上；

4）系統(tǒng)分解：由多個(gè)以無(wú)線方式相互作用的模塊提供單一系統(tǒng)的功能；

5）功能分散：將一顆衛(wèi)星上的多個(gè)載荷或多項(xiàng)任務(wù)分散到多顆衛(wèi)星上。

該白皮書是美國(guó)空軍航天司令部發(fā)布的第一部白皮書，明確了未來(lái)美國(guó)軍事航天系統(tǒng)發(fā)展的頂層思路和航天體系轉(zhuǎn)型方向，將全面推進(jìn)空間體系向“彈性和分散”體系的轉(zhuǎn)型。

首顆采用3D打印零件進(jìn)入太空的“手機(jī)衛(wèi)星”

技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星增長(zhǎng)迅速，智能手機(jī)衛(wèi)星首次發(fā)射

在技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域，2013年全球科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星共發(fā)射109顆，實(shí)現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。分離模塊衛(wèi)星技術(shù)、立方體衛(wèi)星技術(shù)、芯片衛(wèi)星（ChipSat）技術(shù)、皮衛(wèi)星技術(shù)等新技術(shù)和新概念層出不窮，相關(guān)前沿技術(shù)的突破和發(fā)展將從體系結(jié)構(gòu)層面變革衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的方向，進(jìn)而對(duì)衛(wèi)星體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顛覆性影響。

2013年2月25日，全球的第一顆智能手機(jī)衛(wèi)星，由薩瑞衛(wèi)星公司研制的薩瑞培訓(xùn)研究和納衛(wèi)星驗(yàn)證星－1（STRaND－1）發(fā)射升空，該衛(wèi)星是一顆3U立方體衛(wèi)星，質(zhì)量4.27kg，采用谷歌Nexus One手機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制。除了太陽(yáng)電池翼和推進(jìn)系統(tǒng)外，該衛(wèi)星具有傳統(tǒng)衛(wèi)星的所有部件和功能，也是全球第一個(gè)采用3D打印零件進(jìn)入太空的航天器。

繼薩瑞培訓(xùn)研究和納衛(wèi)星驗(yàn)證星－1之后，2013年4月美國(guó)航空航天局（NASA）的3顆智能手機(jī)衛(wèi)星（PhoneSat v1a、v1b和PhoneSat v2）發(fā)射升空。這3顆手機(jī)衛(wèi)星均為1U立方體衛(wèi)星，體積為10cm×10cm×10cm，質(zhì)量1kg，設(shè)計(jì)壽命7天，在距地面大約241km高度的軌道繞地球飛行。手機(jī)衛(wèi)星采用商業(yè)級(jí)智能手機(jī)，操作系統(tǒng)為谷歌的安卓系統(tǒng)，將智能手機(jī)芯片組作為星載計(jì)算機(jī)，手機(jī)傳感器（三軸加速度計(jì)和三軸磁強(qiáng)計(jì)）用于姿態(tài)測(cè)量，500萬(wàn)像素手機(jī)攝像頭用于拍攝地球影像。由于采用了消費(fèi)級(jí)智能手機(jī)作為主要載荷，PhoneSat v1a成本僅3500美元，PhoneSat v2成本僅8000美元。手機(jī)衛(wèi)星在軌飛行期間，完成了如下任務(wù)：①將衛(wèi)星“健康數(shù)據(jù)”（包括電池狀況、溫度、磁強(qiáng)度傳感器數(shù)據(jù)和加速度計(jì)數(shù)據(jù)）傳回地面；②利用手機(jī)攝像頭拍攝地球圖片并回傳到地面；③PhoneSat v1b與“銥”星星座進(jìn)行數(shù)據(jù)通信試驗(yàn)。2013年11月19日，美國(guó)新一代的PhoneSat v2發(fā)射入軌，質(zhì)量1kg，設(shè)計(jì)壽命2年，裝有無(wú)線電收發(fā)裝置和反作用輪，將長(zhǎng)時(shí)間在軌測(cè)量輻射對(duì)衛(wèi)星的影響。

與此同時(shí)，美、歐也相繼開展了芯片衛(wèi)星的研究。目前芯片衛(wèi)星正處于研究試驗(yàn)階段，還未實(shí)現(xiàn)單個(gè)芯片級(jí)集成，普遍利用印刷電路板衛(wèi)星（PCBSat）進(jìn)行原理和技術(shù)驗(yàn)證，即在一塊印刷電路板上集成航天器全部功能。芯片衛(wèi)星質(zhì)量一般在0.01kg以下，屬于飛衛(wèi)星（質(zhì)量在0.1kg以下的衛(wèi)星）范疇。2013年8月，美國(guó)康奈爾大學(xué)與太空技術(shù)探索公司（SpaceX）達(dá)成協(xié)議，2014年將利用獵鷹－9（Falcon－9）火箭發(fā)射龍－3（Dragon－3）飛船的機(jī)會(huì)搭載發(fā)射其研制的凱克衛(wèi)星－1（KickSat－1）納衛(wèi)星。凱克衛(wèi)星－1將在軌釋放200顆名為“精靈”（Sprite）的芯片衛(wèi)星，完成全球首次芯片衛(wèi)星在軌飛行試驗(yàn)?！熬`”衛(wèi)星的發(fā)射標(biāo)志著芯片衛(wèi)星從概念向某些領(lǐng)域?qū)嵱没~出了重要一步。早在2011年5月，“精靈”驗(yàn)證芯片衛(wèi)星被搭載運(yùn)到“國(guó)際空間站”，進(jìn)行托盤暴露空間試驗(yàn)。

3 小衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)

微納衛(wèi)星發(fā)展活躍，衛(wèi)星小型化趨勢(shì)愈加明顯

隨著微納技術(shù)、一體化多功能結(jié)構(gòu)、空間即插即用、集成化綜合電子等技術(shù)的發(fā)展和衛(wèi)星設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)新，衛(wèi)星小型化趨勢(shì)將愈發(fā)明顯，小衛(wèi)星能力不斷提升。近年來(lái)，1～50kg微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，尤其是2013年微、納衛(wèi)星發(fā)射形成井噴態(tài)勢(shì)。

到2020年，全球?qū)?～50kg衛(wèi)星的年需求量巨大。立方體衛(wèi)星是微、納衛(wèi)星的突出代表，自提出至今已引起廣泛關(guān)注和研究。隨著技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)逐漸成熟，國(guó)外相繼制定并實(shí)施了大規(guī)模的基于立方體衛(wèi)星的空間試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)劃。

此外，在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、微光機(jī)電系統(tǒng)（MOEMS）和CMOS等工藝技術(shù)推動(dòng)下，甚小衛(wèi)星中的皮衛(wèi)星技術(shù)逐漸成熟，飛衛(wèi)星也實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。繼2000年全球首顆皮衛(wèi)星發(fā)射入軌之后，美國(guó)將于2014年完成全球首次飛衛(wèi)星在軌部署，使人類進(jìn)入飛衛(wèi)星時(shí)代。國(guó)外衛(wèi)星體系也將隨之進(jìn)一步完善，由大、小、微衛(wèi)星延伸至納、皮、飛衛(wèi)星。

多樣化發(fā)射模式將帶動(dòng)小衛(wèi)星創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展新航天經(jīng)濟(jì)將驅(qū)動(dòng)小衛(wèi)星商業(yè)運(yùn)行模式的重大轉(zhuǎn)變

衛(wèi)星部署主要通過(guò)火箭直接發(fā)射入軌和在軌航天器二次釋放兩種手段實(shí)現(xiàn)，并隨著航天技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)多樣化態(tài)勢(shì)。目前，“一箭多星”已成為小衛(wèi)星發(fā)射的主流方式，在軌釋放也逐漸細(xì)分為空間站釋放、母子衛(wèi)星釋放和在軌分離等多種手段。衛(wèi)星在軌釋放手段也逐漸豐富多樣，除2012年首次投入應(yīng)用的空間站釋放外，2013年又新增了在軌分離和母子衛(wèi)星釋放等新興方式。

在標(biāo)準(zhǔn)化星箭接口、標(biāo)準(zhǔn)化火箭適配器技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，美國(guó)、歐洲、俄羅斯和印度都具備了“一箭多星”的發(fā)射能力。隨著微、納衛(wèi)星發(fā)展日益活躍，美、歐等國(guó)積極開展政府資助計(jì)劃，為驗(yàn)證先進(jìn)概念和先進(jìn)技術(shù)的微小衛(wèi)星提供免費(fèi)進(jìn)入空間的機(jī)會(huì)，這使得“一箭多星”發(fā)射成為常態(tài)化模式，發(fā)射記錄頻頻更新?！耙患嘈恰泵芗l(fā)射極大地提高了衛(wèi)星低成本、大規(guī)模、批量化部署能力，又能增加航天創(chuàng)新技術(shù)在軌驗(yàn)證機(jī)會(huì)，同時(shí)也突破了制約小衛(wèi)星發(fā)展的瓶頸，必將進(jìn)一步推動(dòng)小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

自20世紀(jì)90年代起，在硅谷地區(qū)出現(xiàn)了大量新興商業(yè)航天公司。與傳統(tǒng)航天公司不同，這些新興商業(yè)航天公司不依賴美國(guó)航空航天局和政府機(jī)構(gòu)，主要利用私有資金發(fā)展宇航能力，用戶主要集中在商業(yè)航天領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代末期，此類公司大幅增長(zhǎng)，形成了類似于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代早期的新航天（NewSpace）經(jīng)濟(jì)。新航天經(jīng)濟(jì)最初主要集中在進(jìn)入空間領(lǐng)域，隨著新航天經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，小衛(wèi)星公司開始成為新航天公司的新生力量，并帶來(lái)了一系列顛覆性的新理念、新模式。這些新興的小衛(wèi)星公司借助風(fēng)險(xiǎn)投資起步，通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)構(gòu)建低成本、強(qiáng)健的航天系統(tǒng)，或是利用商業(yè)現(xiàn)貨技術(shù)和產(chǎn)品，通過(guò)創(chuàng)新的方式集成低成本、高性能的航天系統(tǒng)。

新興小衛(wèi)星公司的典型代表是美國(guó)天空盒子成像公司和行星實(shí)驗(yàn)室公司。天空盒子成像公司提出小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)概念，計(jì)劃建造由24顆微衛(wèi)星組成的對(duì)地觀測(cè)星座，提供基于云平臺(tái)的遙感數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)，顛覆傳統(tǒng)的由代理商負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)銷售的理念。同時(shí)，天空盒子成像公司計(jì)劃構(gòu)建開放式的公共服務(wù)平臺(tái)，供第三方開發(fā)個(gè)人定制應(yīng)用，鼓勵(lì)用戶挖掘海量遙感數(shù)據(jù)的潛在應(yīng)用價(jià)值。行星實(shí)驗(yàn)室公司發(fā)射的全球首個(gè)對(duì)地觀測(cè)納衛(wèi)星星座鴿群－1，主要用于提供高重訪、低成本的全球衛(wèi)星圖像。該星座由28顆納衛(wèi)星構(gòu)成，衛(wèi)星硬件主要是商用現(xiàn)貨器件。

行星實(shí)驗(yàn)室公司及其全新的商業(yè)運(yùn)行模式將衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)從1.0時(shí)代推動(dòng)到2.0時(shí)代，并會(huì)隨著其低成本星座的逐步建立和完善，進(jìn)一步對(duì)全球商業(yè)遙感衛(wèi)星市場(chǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

星座組網(wǎng)將成為小衛(wèi)星發(fā)揮作用的重要途徑

小衛(wèi)星單星性能相對(duì)較低，通過(guò)星座組網(wǎng)、編隊(duì)飛行等途徑，可顯著提高系統(tǒng)的時(shí)間分辨率和覆蓋區(qū)域。通過(guò)快速、靈活、大規(guī)模部署及在軌重構(gòu)，可大幅提高空間系統(tǒng)的生存能力和空間體系的彈性。星座多星、多任務(wù)、多路徑和多模式綜合應(yīng)用，可形成新的工作體制，實(shí)現(xiàn)單顆大衛(wèi)星難以實(shí)現(xiàn)的功能和性能。

目前，國(guó)外在通信、遙感、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用、技術(shù)試驗(yàn)等領(lǐng)域均提出了大規(guī)模的小衛(wèi)星星座計(jì)劃。星座組網(wǎng)已經(jīng)成為小衛(wèi)星發(fā)揮效能的重要途徑，也是未來(lái)小衛(wèi)星發(fā)展的主要趨勢(shì)。