劉笛

摘 要：國際上將質(zhì)量在500～1 000 kg之間的衛(wèi)星稱作是小衛(wèi)星，經(jīng)過人類的不斷探索與突破，目前國外在小衛(wèi)星的研究方面已經(jīng)取得了一定的進展，研究方向包括功能、成本、研制部署效率、應(yīng)用廣度與深度等。相關(guān)研究的發(fā)展帶動了軍事航天裝備的升級與優(yōu)化，并且為部分國家快速完成航天事業(yè)的建立和發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。從另一角度看，小衛(wèi)星研究的不斷發(fā)展可能對國際上共同承認的航天管理體系產(chǎn)成一定的影響，因此，業(yè)內(nèi)人士應(yīng)盡早關(guān)注，積極應(yīng)對。

關(guān)鍵詞：小衛(wèi)星;航天管理體系;挑戰(zhàn);影響

中圖分類號：V474;V57 文獻標識碼：A

0 引言

在21世紀，利用新技術(shù)進行的小衛(wèi)星試驗將取得重大突破。例如，航天器能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航控制、故障檢測和維護以及數(shù)據(jù)處理，大大減少了對地面控制和通信支持系統(tǒng)的依賴;微電子技術(shù)的迅速發(fā)展在恒星電子電路和節(jié)點的小型化方面取得了革命性的突破，使得諸如恒星導(dǎo)航、遠程控制和數(shù)據(jù)處理等電子系統(tǒng)可以集成為一個小的核心尺寸：用于有效載荷的微電子技術(shù)，移相器和成像光譜儀小型化;光通信技術(shù)的發(fā)展在接收機、發(fā)射機、天線、交換機和傳輸線等領(lǐng)域都取得了革命性的進展。例如，可以利用光通信手段，用直徑為0.3 m的望遠鏡取代現(xiàn)有的8 m天線，并將攝像機連接到望遠鏡上，提供導(dǎo)航和通信;航天器在結(jié)構(gòu)、熱管理、電源和位置控制方面的模塊化、集成化和多功能子系統(tǒng)。這些技術(shù)進步為發(fā)展小型衛(wèi)星提供了技術(shù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上美國制定了“21世紀新攻勢”計劃目標是將衛(wèi)星質(zhì)量降低到目前的十分之一有效載荷占衛(wèi)星總重量的比例從30%提高到70%功耗降低三分之一，成本降低三分之一，研制周期從目前的四年到八年縮短到一年半到兩年，以便在21世紀發(fā)射大量低成本的小型自主航天器和小型衛(wèi)星，推動小型火箭的發(fā)展。

1 國外小衛(wèi)星的蓬勃發(fā)展使其地位和作用不斷提升

21世紀以來，航空航天領(lǐng)域的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，國外不斷加大對衛(wèi)星技術(shù)的研究投入，相關(guān)技術(shù)在不斷獲得突破與發(fā)展，使得部分國家的小衛(wèi)星技術(shù)迅猛提升，小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量也大幅提升。小衛(wèi)星的功能、使用周期、自主生存能力均有了不同程度的提升，小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展不僅帶動了工程教育、技術(shù)驗證和科學(xué)實驗等傳統(tǒng)領(lǐng)域的進一步發(fā)展，并且對通信和觀測領(lǐng)域的業(yè)務(wù)開展也提供重要的技術(shù)支持[1]。

雖然小衛(wèi)星的單星能力較為有限，但與大衛(wèi)星相比，也具備性價比更高，發(fā)射部署更加靈活的優(yōu)點，通過發(fā)射多顆小衛(wèi)星，搭建多星組網(wǎng)能獲得比大衛(wèi)星更廣泛的應(yīng)用。部分國家在推進航空航天技術(shù)的軍事應(yīng)用路徑時就會將建設(shè)重點放在小衛(wèi)星技術(shù)的突破上，提高軍隊對戰(zhàn)場情況的掌控能力，并且部分技術(shù)已經(jīng)在當前得到了廣泛應(yīng)用。

小衛(wèi)星技術(shù)的復(fù)雜程度遠不如其他航空航天技術(shù)的復(fù)雜程度高，使得很多中小型民營企業(yè)、航空航天院校甚至中學(xué)都加入了小衛(wèi)星技術(shù)的研究與探索當中，使航天技術(shù)在研發(fā)與應(yīng)用方面與其他航天技術(shù)相比更具生命力與創(chuàng)新性。美國就曾在2013年發(fā)射了全球首顆由高中生研制的衛(wèi)星。

小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為相關(guān)行業(yè)和軍事裝備的發(fā)展與變革起到了積極的促進作用。部分民營企業(yè)抓住了小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展帶來的商機，積極開展相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用，推動行業(yè)的發(fā)展與變革。例如天空盒子成像公司曾通過發(fā)射多顆小衛(wèi)星構(gòu)建衛(wèi)星組網(wǎng)，利用衛(wèi)星組網(wǎng)為地面?zhèn)鬏? m級圖像與視頻，并具備8 h全球數(shù)據(jù)更新能力，在此基礎(chǔ)上開發(fā)在線訪問和云服務(wù)功能，允許第三方開發(fā)定制個人應(yīng)用工具，該舉措極大程度地促進了衛(wèi)星遙感服務(wù)的個性化發(fā)展。在軍事方面，美軍曾在2013年提出將利用多顆小衛(wèi)星分擔大衛(wèi)星共功能的想法，既能保證衛(wèi)星功能的實現(xiàn)，又能在一定程度上規(guī)避單顆衛(wèi)星故障對系統(tǒng)功能實現(xiàn)的影響，提高衛(wèi)星的抗風險能力，也能避免因潛在對手對單個節(jié)點的攻擊而使整個體系喪失功能的現(xiàn)象[2]。

小衛(wèi)星技術(shù)的蓬勃發(fā)展逐漸改變了衛(wèi)星體系的運轉(zhuǎn)方式、體系主體和作用，此前，小衛(wèi)星主要扮演著補充中大型衛(wèi)星功能的角色，應(yīng)用價值遠不能與中大型衛(wèi)星抗衡，通過技術(shù)的不斷發(fā)展，小衛(wèi)星的應(yīng)用路徑越來越廣，未來勢必會發(fā)揮更大的作用與價值。

2 小衛(wèi)星相關(guān)活動應(yīng)遵循現(xiàn)行相關(guān)航天管理規(guī)則

無論小行星的質(zhì)量、尺寸、執(zhí)行任務(wù)有何不同，都與大衛(wèi)星一樣屬于空間物體，所以其發(fā)射和運營應(yīng)嚴格遵守相關(guān)管理規(guī)則與條例。并且隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，越來越多的國家制定了詳細的國家航天法，很多國家也依托于小衛(wèi)星技術(shù)的應(yīng)用與小衛(wèi)星的發(fā)射，躋身于航天國家行列[3]。有效載荷是衛(wèi)星技術(shù)應(yīng)用的核心內(nèi)容之一，也是衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展中最積極的因素之一。為了提高衛(wèi)星的研制水平和應(yīng)用效率，必須優(yōu)先發(fā)展有效載荷。另外，要實現(xiàn)衛(wèi)星的小型化，首先要保證有效載荷的小型化。衛(wèi)星平臺由有效載荷提供服務(wù)。只有縮小規(guī)模，平臺和衛(wèi)星才能整體小型化，這是小型地球觀測衛(wèi)星有效載荷的必要前提。如何使這些遙感儀器小型化也是一個關(guān)鍵的技術(shù)問題，我們的小衛(wèi)星正在研制中。目前，小衛(wèi)星的有效載荷主要是低分辨率的電荷耦合器件。

3 小衛(wèi)星蓬勃發(fā)展為現(xiàn)行航天法規(guī)帶來新的挑戰(zhàn)

小型衛(wèi)星之所以吸引人們，是因為它們“更快、更先進、更省時”，適應(yīng)了中小國家部委、高等教育機構(gòu)和研究領(lǐng)域的需要。許多國家航天機構(gòu)和空間技術(shù)生產(chǎn)公司準備采取一系列開發(fā)管理改革措施，以縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而打造更知名的“多功能、低成本、快速交付”平臺。由于航天準入門檻的不斷降低，擁有發(fā)射小衛(wèi)星技術(shù)的國家越來越多，進入外層空間的小衛(wèi)星數(shù)量也急劇上漲，這對空間碎片、頻譜利用、太空物體等級、衛(wèi)星許可證等方面的工作增加了難度，若不能采取有效的管理手段，可能會對其他航天活動的開展帶來不利的影響[4]。

3.1 小衛(wèi)星活動規(guī)范應(yīng)明確納入航天法規(guī)

航天技術(shù)是人類在發(fā)展中創(chuàng)造的新興技術(shù)，技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用、維護與管理都并未可借鑒經(jīng)驗，是人類在不斷的摸索中逐漸完善的，因此，很多國家雖然在積極研發(fā)小衛(wèi)星技術(shù)，但相關(guān)航天法規(guī)并不完善，不能對執(zhí)行任務(wù)的小衛(wèi)星起到有效的約束。例如加拿大曾發(fā)射過一顆質(zhì)量為65 kg、軌道高度為800 km的近地物體監(jiān)視衛(wèi)星，主要用于探測跟蹤行星和衛(wèi)星的空間望遠鏡。但發(fā)射時加拿大國內(nèi)的航天法規(guī)中并沒有相關(guān)條例能對此類型的小衛(wèi)星進行管控和許可，因此，雖然該衛(wèi)星獲得了發(fā)射和使用，但并不滿足加拿大外事與國家貿(mào)易部的許可標準，雖然如此，加拿大作為該衛(wèi)星的發(fā)射國，仍需對其負起相應(yīng)責任。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，相信未來會有更多種類的小衛(wèi)星會在外層空間執(zhí)行任務(wù)，所以，相關(guān)法律法規(guī)還需進一步完善。

3.2 小衛(wèi)星許可審批制度應(yīng)適當放寬

大多數(shù)國家在衛(wèi)星發(fā)射之前都需要獲得相關(guān)機構(gòu)的批準與許可，例如美國專門設(shè)置了國家海洋與大氣管理局審批遙感衛(wèi)星是否符合發(fā)射標準，美國國家內(nèi)所有有發(fā)射遙感衛(wèi)星計劃的單位與個人都需要向該機構(gòu)提交申請，在經(jīng)過一系列考核與評定之后才能獲得許可。對于小衛(wèi)星來說，由于其種類與執(zhí)行任務(wù)較大衛(wèi)星更多樣化，加之國際上對其發(fā)射與管理的制度都在不斷完善當中，所以對其發(fā)射的審批標準還較為嚴格，未來可能各個航空國家會放寬小衛(wèi)星的發(fā)射審核條件，但仍不能放松對管理的重視，應(yīng)立足于當下，放眼于未來。

3.3 小衛(wèi)星應(yīng)加強履行太空物體登記規(guī)則

進入太空的物體是需要強制登記的，但是近年來，隨著各個國家大力促進航天事業(yè)的發(fā)展，很多國家對進入太空物體的登記力度已大不如前，并且衛(wèi)星由外國運載火箭發(fā)射或衛(wèi)星接軌時間較短，部分國家在相關(guān)信息的公開上具有時間延時甚至隱瞞。若不能加強對小衛(wèi)星的登記力度，隨著科技的發(fā)展，會有越來越多的物品進入太空中，為辨識小衛(wèi)星增加難度，并且很可能因?qū)πl(wèi)星軌跡的不了解，使其在進入太空后發(fā)生碰撞事故，繼而引發(fā)一系列問題。

3.4 小衛(wèi)星會增加空間碎片消除的難度

目前，很多國家和企業(yè)為完成階段性的發(fā)展需求發(fā)射低軌道小衛(wèi)星，這類小衛(wèi)星的發(fā)射目的針對性強，在任務(wù)完成后即失去使用價值，淪為空間碎片。目前并沒有成熟的技術(shù)能對這類碎片進行回收和處理，空間碎片數(shù)量的急劇增加加大了太空物體碰撞的幾率和危險系數(shù)，并且具有進入大氣層的可能，威脅地面生命、環(huán)境和財產(chǎn)的安全。雖然部分國家和國際組織針對空間碎片的消除和處理發(fā)布過一些指南和指導(dǎo)意見，但這類指南主要是通過國家機構(gòu)進行實施，在國際上并不具備普遍約束能力。

4 結(jié)語

綜上所述，小衛(wèi)星的蓬勃發(fā)展對現(xiàn)行航天管理體系帶來的挑戰(zhàn)可能是未來所有發(fā)展航天技術(shù)的國家都需要面對的重要問題，考慮到越來越多的高等教育機構(gòu)、中國的私營企業(yè)或其他社會組織開始參與微衛(wèi)星有關(guān)的科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用活動，所以如何制定和完善中國空間政策法規(guī)，規(guī)范微衛(wèi)星快速健康發(fā)展，維護國家安全和外交利益，妥善履行國際義務(wù)和責任，應(yīng)納入中國目前建立外層空間管理體系的工作中，并從根本上加以解決。我國近年來在小衛(wèi)星技術(shù)的研發(fā)上也獲得了飛快的進步，如何制定并完善國內(nèi)現(xiàn)行航天政策規(guī)章，促進行業(yè)健康發(fā)展，是值得國家航天行業(yè)內(nèi)深度思考的重要問題。

參考文獻：

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[3]宋潔瓊，褚鵬蛟，賈文婷.知識產(chǎn)權(quán)視角下的微小衛(wèi)星測控通信技術(shù)發(fā)展研究[J].中國航天，2020（11）：51-56.

[4]楊少鮮，李宏偉.商業(yè)航天發(fā)展的特征問題和對策探析[J].衛(wèi)星應(yīng)用，2020（8）：25-30.