童子軍

對(duì)，我們就是來(lái)

打群架的

先來(lái)看一組數(shù)據(jù)，2013年，全球共成功發(fā)射208個(gè)航天器，大幅度超過(guò)了1990年173個(gè)的歷史最高紀(jì)錄，成為航天器發(fā)射數(shù)量最多的一年。并不是人類(lèi)的航天事業(yè)又一次競(jìng)賽了，而是這些數(shù)量中發(fā)射質(zhì)量低于500千克的小衛(wèi)星占全部航天器數(shù)量的63%，特別是質(zhì)量小于10千克的航天器數(shù)量達(dá)到92個(gè)，占全部航天器數(shù)量的44%，同比增長(zhǎng)了2.5倍。近半數(shù)、重量小于10千克，似乎表明航天發(fā)展正孕育著一場(chǎng)重大變革。

小衛(wèi)星研制周期短，通常不超過(guò)兩年，并使衛(wèi)星的制造過(guò)程從“作坊式”過(guò)渡到“流水線式”，而大衛(wèi)星要7至8年。這也就是為什么“Outernet”的時(shí)間表上，2014年6月開(kāi)始研制原型衛(wèi)星，15年6月即可批量發(fā)射。

對(duì)，批量發(fā)射是小衛(wèi)星的又一大特點(diǎn)——發(fā)射方式靈活，既能由小運(yùn)載火箭單獨(dú)發(fā)射，也可以“搭車(chē)”方式隨同別的衛(wèi)星一起發(fā)射，還能用一枚火箭發(fā)射多顆小衛(wèi)星，甚至可以運(yùn)到空間站上用機(jī)械臂釋放到太空?！耙患嘈恰卑l(fā)射已成為目前小衛(wèi)星發(fā)射主流方式。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。2014年1月，美國(guó)又創(chuàng)造了“一箭三十四星”的紀(jì)錄。

也正因?yàn)榕可a(chǎn)、批量發(fā)射，我們知道量上去了，成本就下來(lái)了。對(duì)于小衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，單顆衛(wèi)星成本低，發(fā)射費(fèi)用也較低，發(fā)展中國(guó)家也能研制，甚至一些公司、機(jī)構(gòu)也可以此為突破，進(jìn)軍看似高大上的航天領(lǐng)域。小衛(wèi)星群代替單顆大型衛(wèi)星可“以十當(dāng)一”，互為備份，整個(gè)系統(tǒng)能“帶傷堅(jiān)持戰(zhàn)斗”，生存能力極強(qiáng)。且易于在不同的軌道上組成衛(wèi)星星座，從而實(shí)現(xiàn)單顆衛(wèi)星無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。

多小算小

以衛(wèi)星的重量進(jìn)行廣義劃分，一般把衛(wèi)星重量在1 000千克以下的衛(wèi)星都稱(chēng)為小衛(wèi)星。它又可細(xì)分了6個(gè)等級(jí)：重量為500～1000千克的衛(wèi)星為小型衛(wèi)星；重量為100～500千克的稱(chēng)為微小衛(wèi)星；重量為10～100千克的衛(wèi)星為微型衛(wèi)星；重量為1～10千克的衛(wèi)星為納型衛(wèi)星；重量為0.1～1千克的衛(wèi)星為皮型衛(wèi)星；重量小于0.1千克的衛(wèi)星為飛型衛(wèi)星。簡(jiǎn)單歸納，您就記住由大到小的順序?yàn)椋盒∥⒓{皮飛。

除了按體重分，人們又深層次引入“功能密度”的概念，指衛(wèi)星每千克重量所能提供的功能。例如，每千克太陽(yáng)能電池提供100瓦功率就比每千克提供20瓦功率的太陽(yáng)能電池提高了4倍功能密度。所以，也可按照功能密度把小衛(wèi)星分為簡(jiǎn)單小衛(wèi)星和現(xiàn)代小衛(wèi)星兩種。

事實(shí)上小衛(wèi)星并不是近段時(shí)間的新興產(chǎn)物，早在上世紀(jì)航天大發(fā)展時(shí)，就出現(xiàn)了諸多以驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)為目的的小衛(wèi)星?，F(xiàn)在一般把20世紀(jì)70年代以前發(fā)射的小衛(wèi)星叫傳統(tǒng)（簡(jiǎn)單）小衛(wèi)星，20世紀(jì)80年代以后發(fā)射的小衛(wèi)星稱(chēng)現(xiàn)代（高性能）小衛(wèi)星。

把大衛(wèi)星的功能“分散”到許多小衛(wèi)星上，改變當(dāng)前高度集成、以大型衛(wèi)星系統(tǒng)為主的發(fā)展模式，將成為空間系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的方向。將原有系統(tǒng)分散成若干功能更單一、規(guī)模更小、成本更低的小衛(wèi)星系統(tǒng)，可提升空間系統(tǒng)的“彈性”，以及其抗毀能力和經(jīng)濟(jì)可承受性，增加技術(shù)更新的機(jī)會(huì)。

立方體衛(wèi)星

立方體衛(wèi)星，并不是“Outernet”項(xiàng)目首次提出的。早在1999年，美國(guó)斯坦福大學(xué)湯姆肯尼教授即對(duì)皮型衛(wèi)星提出了新的概念，稱(chēng)重量為1千克，體積約為10厘米×10厘米×10厘米的皮星為正立方體衛(wèi)星（也叫1U）。由若干顆立方體衛(wèi)星（若干個(gè)U）可以組成立方體納型衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱(chēng)納星）。也正是從此，微納衛(wèi)星的研究才得以快速推進(jìn)。有理論研究表明50～100顆立方體納星（每顆重8千克），能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，可以同時(shí)獲得高空間分辨率（2～3米）和高時(shí)間分辨率（重訪時(shí)間為15～45分鐘），其經(jīng)濟(jì)成本僅1億多美元，相當(dāng)于目前一顆大型地對(duì)觀測(cè)衛(wèi)星的價(jià)錢(qián)，而一顆大衛(wèi)星是無(wú)法完成上述高難度動(dòng)作的。

立方體衛(wèi)星和立方體納星是現(xiàn)代小衛(wèi)星的一個(gè)新創(chuàng)舉。易于快速實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，易于技術(shù)更新，研制周期短，經(jīng)濟(jì)成本低的特點(diǎn)，使得世界上有多家研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)正在專(zhuān)門(mén)研制、生產(chǎn)和供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的立方體衛(wèi)星和立方體納星。

2013年，厄瓜多爾和秘魯自主研制的立方體納衛(wèi)星通過(guò)搭載發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了本國(guó)首顆衛(wèi)星的突破。立方體衛(wèi)星最適合解決有無(wú)問(wèn)題，讓航天不但可以是國(guó)家行為，也可以是企業(yè)行為，而且是有可能快速成功的企業(yè)行為。這從根本上規(guī)避了我們常常叫囂的航天投入周期長(zhǎng)、需要大量技術(shù)積累及資金投入的高大門(mén)檻，變成了一個(gè)并非要集國(guó)家力量才能完成的，而且集合冒險(xiǎn)、刺激等成功企業(yè)家愿意挑戰(zhàn)元素的，可以試著玩一玩的事兒。

手機(jī)克塞號(hào)，一級(jí)準(zhǔn)備

掂量掂量我們身邊哪些東西是小于1千克，且高度集成了現(xiàn)代科技的？手機(jī)！手機(jī)衛(wèi)星，已經(jīng)有人在做了。當(dāng)然并不簡(jiǎn)單是買(mǎi)一堆蘋(píng)果扔上太空，那里環(huán)境是很惡劣滴，即使是諾基亞也扛不住哦，還是需要成熟的衛(wèi)星平臺(tái)來(lái)保護(hù)的。所謂手機(jī)衛(wèi)星就是以立方體衛(wèi)星為衛(wèi)星平臺(tái)，以智能手機(jī)為有效載荷的新型衛(wèi)星。

2013年2月，英國(guó)薩瑞衛(wèi)星公司研制的全球的第一個(gè)智能手機(jī)衛(wèi)星——薩瑞“培訓(xùn)研究和納衛(wèi)星演示”1號(hào)升空。它是一個(gè)3U立方體衛(wèi)星，4.27千克，采用手機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，除了太陽(yáng)電池板和推進(jìn)系統(tǒng)外，該衛(wèi)星還具有傳統(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。

2013年4月，美國(guó)航空航天局的3顆智能手機(jī)衛(wèi)星（2個(gè)PhoneSat1.0和1個(gè)PhoneSat2.0）升空。它們均為1U立方體衛(wèi)星，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)，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，PhoneSat1.0成本僅3 500美元，PhoneSat 2.0成本僅8 000美元。飛行期間，這3顆手機(jī)衛(wèi)星圓滿(mǎn)完成將衛(wèi)星的電池、溫度等自身數(shù)據(jù)傳回地面；用手機(jī)拍攝了地球圖片并傳回地面；與“銥星”星座進(jìn)行數(shù)據(jù)通信試驗(yàn)這三項(xiàng)標(biāo)志性任務(wù)。

據(jù)說(shuō)，今年兩會(huì)百度CEO李彥宏的提案為鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入火箭、衛(wèi)星發(fā)射等航天領(lǐng)域。各位企業(yè)家，可以嘗試從小衛(wèi)星入手哦。

責(zé)任編輯：武瑾媛endprint