汪春濤 張永維 姜軍 白照廣 邊鳳梅

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

20世紀(jì)80年代末至90年代中期，隨著各國空間戰(zhàn)略需要和空間應(yīng)用需求的擴(kuò)大，國際上興起了現(xiàn)代小衛(wèi)星發(fā)展浪潮。中國空間技術(shù)研究院(以下簡(jiǎn)稱航天五院)也開啟了我國現(xiàn)代小衛(wèi)星的探索與實(shí)踐，并于1996年8月正式啟動(dòng)CAST968平臺(tái)(其后在型譜中歸并為CAST2000平臺(tái))的開發(fā)和實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星的研制，拉開了中國現(xiàn)代小衛(wèi)星的發(fā)展帷幕。1999年5月10日，實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射，驗(yàn)證了我國第一個(gè)現(xiàn)代小衛(wèi)星公用平臺(tái)，由此開創(chuàng)了中國現(xiàn)代小衛(wèi)星研制的先河[1-2]。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和空間事業(yè)的發(fā)展，中國航天科技集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱集團(tuán)公司)和航天五院準(zhǔn)確研判世界宇航發(fā)展趨勢(shì)，于2001年5月聯(lián)合出資成立了航天東方紅衛(wèi)星有限公司(以下簡(jiǎn)稱公司)，專門從事小衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制，探索和實(shí)踐小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式；同年10月，原國家計(jì)委上報(bào)國務(wù)院批準(zhǔn)，以公司為項(xiàng)目法人單位建設(shè)國家級(jí)工程研究中心——“小衛(wèi)星及其應(yīng)用國家工程研究中心”。自此，公司踏上了矢志踐行航天報(bào)國初心和使命的征程。至2021年8月，公司已累計(jì)發(fā)射各類衛(wèi)星126顆，接近集團(tuán)公司發(fā)射數(shù)量的三分之一，衛(wèi)星全部成功發(fā)射并在軌穩(wěn)定運(yùn)行，其中90%實(shí)現(xiàn)了超期服役。

公司經(jīng)過二十年的開拓創(chuàng)新，探索出一條“好、快、省”的現(xiàn)代小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路，踐行了產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化、國際化、現(xiàn)代化的發(fā)展方略，開發(fā)了覆蓋1～1500 kg，具有國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平的系列化小衛(wèi)星平臺(tái)，覆蓋了海洋觀測(cè)、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、對(duì)地遙感、深空探測(cè)、立體測(cè)繪和空間科學(xué)試驗(yàn)等諸多領(lǐng)域，創(chuàng)造了中國空間技術(shù)發(fā)展史上的多個(gè)第一，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。公司已成為國內(nèi)第一、國際一流的小衛(wèi)星系統(tǒng)集成商，是我國航天事業(yè)的主力軍之一，為我國空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。本文闡述了公司的發(fā)展成就，總結(jié)了發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和啟示，展望了未來小衛(wèi)星領(lǐng)域發(fā)展面臨的機(jī)遇與廣闊前景，期望為我國小衛(wèi)星和空間事業(yè)未來發(fā)展提供借鑒。

1 發(fā)展成就

1.1 構(gòu)建世界一流小衛(wèi)星企業(yè)

公司是亞洲最大、世界一流的小衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制中心，具有完備的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)、總裝測(cè)試與試驗(yàn)、發(fā)射與在軌維護(hù)等能力。公司通過不斷完善科研生產(chǎn)管理體系和產(chǎn)品保證體系，穩(wěn)步提升科研生產(chǎn)能力，目前已具備年出廠20至25顆標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量小衛(wèi)星的能力[3-5]。公司基礎(chǔ)設(shè)施體系包括小衛(wèi)星及其應(yīng)用國家工程研究中心、研發(fā)實(shí)驗(yàn)樓、國際項(xiàng)目設(shè)計(jì)中心和國際項(xiàng)目總裝測(cè)試中心，配置了一流的設(shè)計(jì)仿真、系統(tǒng)測(cè)試的手段和工具。

公司不斷探索精細(xì)化經(jīng)營管理，運(yùn)用先進(jìn)的理念、科學(xué)的態(tài)度、專業(yè)的方法、精細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)提升管理治理效能，同時(shí)注重開源節(jié)流，強(qiáng)化成本意識(shí)，不斷優(yōu)化成本管控方法與模式，實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，有效提升運(yùn)營效益，實(shí)現(xiàn)國有資產(chǎn)保值增值。截止2020年底，公司總資產(chǎn)規(guī)模37億元，較成立之初增長(zhǎng)18倍，累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入350多億元，實(shí)現(xiàn)利潤35億元，較成立之初增長(zhǎng)16倍，人均創(chuàng)造收入達(dá)到625萬元，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到百萬元/(人·年)。

在完成國家和各類用戶研制任務(wù)的同時(shí)，公司也贏得了廣泛贊譽(yù)。公司獲得國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)9項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)39項(xiàng)。先后獲得國家發(fā)改委頒發(fā)的重大工程“杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”、人力資源和社會(huì)保障部、國資委授予的“中央企業(yè)先進(jìn)集體”等多項(xiàng)榮譽(yù)稱號(hào)。公司不斷涌現(xiàn)出的優(yōu)秀部門和班組、優(yōu)秀總師和員工，也獲得了國家、中央企業(yè)、集團(tuán)公司和航天五院的各項(xiàng)先進(jìn)和榮譽(yù)稱號(hào)。

1.2 建立先進(jìn)實(shí)用的系列化公用平臺(tái)

公司采用柔性化公用平臺(tái)理念，根據(jù)平臺(tái)功能和應(yīng)用領(lǐng)域，按照平臺(tái)系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)形式、姿控方式等技術(shù)要素開發(fā)和形成了3類公用平臺(tái)[3-4]，如表1、表2所示，通過基線固化和維護(hù)、產(chǎn)品性能滾動(dòng)提升等方法，不斷提升公用平臺(tái)的性能和水平，同時(shí)不斷滿足各類用戶的需求。

表1 航天東方紅衛(wèi)星有限公司衛(wèi)星發(fā)射情況

表2 衛(wèi)星平臺(tái)主要特點(diǎn)與性能

續(xù) 表

1.3 創(chuàng)新拓展廣泛的衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域

經(jīng)過二十年發(fā)展，公司開發(fā)研制的小衛(wèi)星任務(wù)已經(jīng)覆蓋了海洋觀測(cè)、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)、深空探測(cè)、空間科學(xué)、對(duì)地遙感、立體測(cè)繪和技術(shù)試驗(yàn)等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，并積極進(jìn)軍商業(yè)衛(wèi)星、國際衛(wèi)星市場(chǎng)，充分體現(xiàn)了“小衛(wèi)星、大作用”：

(1)研制發(fā)射我國首顆海洋水色衛(wèi)星(海洋一號(hào))，填補(bǔ)了海洋遙感空白，支持了國家在海洋衛(wèi)星應(yīng)用型業(yè)務(wù)的探索和發(fā)展[6-8]。目前在軌運(yùn)行的海洋一號(hào)C星與D星組網(wǎng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，使得我國海洋水色要素觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取能力實(shí)現(xiàn)自主，并位居世界前列。

(2)研制發(fā)射我國第一代環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)星座(環(huán)境減災(zāi)一號(hào)A、B、C衛(wèi)星)[9-11]，集光學(xué)與微波遙感手段于一體，可實(shí)現(xiàn)全天候、多要素、快速遙感的能力，支持了我國環(huán)境和減災(zāi)業(yè)務(wù)開展。環(huán)境減災(zāi)二號(hào)(A/B)星裝載多種先進(jìn)載荷，大幅提升了我國環(huán)境保護(hù)、應(yīng)急減災(zāi)數(shù)據(jù)的獲取能力。

(3)研制發(fā)射我國首個(gè)國際空間科學(xué)合作項(xiàng)目(探測(cè)雙星)[12]，與歐洲航天局星團(tuán)-2(Cluster-II)衛(wèi)星星座聯(lián)合實(shí)現(xiàn)人類首次近地空間地磁場(chǎng)及其粒子運(yùn)動(dòng)研究，在多個(gè)地磁場(chǎng)特性和規(guī)律中獲得新發(fā)現(xiàn)。

(4)研制發(fā)射我國首顆實(shí)時(shí)傳輸型立體測(cè)繪衛(wèi)星(天繪一號(hào))[13]，填補(bǔ)了傳輸型立體觀測(cè)空白。

(5)研制發(fā)射我國首顆整星級(jí)出口遙感衛(wèi)星(委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星一號(hào))[14]，開創(chuàng)了我國國際商業(yè)遙感先河。目前公司已為國際市場(chǎng)研制發(fā)射了多顆遙感衛(wèi)星，開拓了國際宇航市場(chǎng)領(lǐng)域，為我國“一帶一路”戰(zhàn)略布局做出了貢獻(xiàn)。

(6)研制發(fā)射我國高分辨率對(duì)地觀測(cè)重大專項(xiàng)工程(以下簡(jiǎn)稱高分專項(xiàng)工程)首顆衛(wèi)星(高分一號(hào))[15-17]，大幅提升了我國民用高分辨率遙感數(shù)據(jù)源自給率；2018年研制發(fā)射了高分六號(hào)衛(wèi)星[18]，與高分一號(hào)衛(wèi)星組網(wǎng)成為高分專項(xiàng)工程中首個(gè)衛(wèi)星星座。其后又與高分一號(hào)3顆業(yè)務(wù)星、環(huán)境減災(zāi)二號(hào)等衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)七星異軌組網(wǎng)，使我國環(huán)境遙感數(shù)據(jù)自主獲取和分析能力大幅躍升，同時(shí)彰顯了高分專項(xiàng)工程技術(shù)驅(qū)動(dòng)、高效應(yīng)用的理念。

(7)研制發(fā)射我國首顆空間高精度電磁測(cè)量衛(wèi)星(張衡一號(hào))[19]，是我國首個(gè)空間電磁場(chǎng)和等離子體監(jiān)測(cè)平臺(tái)，為探索地震前兆信息、推進(jìn)空間環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和地球物理場(chǎng)研究提供了新的技術(shù)手段，為未來建立電磁監(jiān)測(cè)衛(wèi)星業(yè)務(wù)化系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

(8)研制發(fā)射我國最高空間分辨率的光學(xué)遙感商業(yè)衛(wèi)星星座(高景一號(hào)4顆衛(wèi)星，分辨率0.5 m)[20]，開拓了國內(nèi)商業(yè)遙感衛(wèi)星市場(chǎng)。

(9)研制發(fā)射我國最高敏捷能力遙感衛(wèi)星(北京三號(hào))，成功完成我國首個(gè)“三超”平臺(tái)超高敏捷、超高穩(wěn)定、超高精度技術(shù)的在軌驗(yàn)證，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了我國商業(yè)遙感衛(wèi)星領(lǐng)域的控制新體制、相機(jī)新體制、操控新體制、應(yīng)用新體制四方面的技術(shù)跨越，使我國遙感衛(wèi)星技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平[21-24]。

(10)研制發(fā)射世界首顆月球中繼衛(wèi)星(嫦娥四號(hào)中繼星——“鵲橋”)[25]，運(yùn)行于地月拉格朗日2點(diǎn)，首次實(shí)現(xiàn)月球背面中繼通信，有力支撐了我國的人類首次月球背面探月任務(wù)實(shí)現(xiàn)的偉大創(chuàng)舉。

(11)研制發(fā)射中法海洋衛(wèi)星[26]，裝載中法兩國先進(jìn)載荷聯(lián)手進(jìn)行海洋探測(cè)，首次實(shí)現(xiàn)波浪譜探測(cè)和全球風(fēng)浪聯(lián)合觀測(cè)，有效提高海浪預(yù)報(bào)精度，助力“巴黎協(xié)定”相關(guān)氣候研究協(xié)議的落實(shí)，開創(chuàng)了我國與航天發(fā)達(dá)國家聯(lián)合研制、共同應(yīng)用衛(wèi)星的新模式。

(12)研制發(fā)射我國首顆引力波空間探測(cè)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星(天琴一號(hào))，作為我國“天琴計(jì)劃”的首顆衛(wèi)星，天琴一號(hào)衛(wèi)星構(gòu)建了高精度空間慣性基準(zhǔn)，驗(yàn)證了無拖曳控制等關(guān)鍵技術(shù)，為未來空間引力波探測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

(13)研制發(fā)射28顆微納系列衛(wèi)星[27-29]，以希望一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星為代表，形成了微納衛(wèi)星產(chǎn)品體系及研制模式，開創(chuàng)了微納衛(wèi)星的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

此外，公司還研制發(fā)射了實(shí)踐、遙感、試驗(yàn)等多個(gè)系列衛(wèi)星，不但在軌開展了大量科學(xué)試驗(yàn)，還為我國航天技術(shù)在軌應(yīng)用進(jìn)行了演示驗(yàn)證，極大地增強(qiáng)了小衛(wèi)星在軌業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)能力，拓展了小衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域。

1.4 引領(lǐng)開發(fā)衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)代小衛(wèi)星的一個(gè)重要特征是新技術(shù)、新產(chǎn)品、新理念、新體制等的綜合應(yīng)用。公司在探索小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，與各研制單位一起致力于在型號(hào)設(shè)計(jì)研制中探索新技術(shù)、應(yīng)用新產(chǎn)品，引領(lǐng)和帶動(dòng)我國空間技術(shù)發(fā)展。

(1)系統(tǒng)級(jí)技術(shù)：開展并完成了多星編隊(duì)設(shè)計(jì)、星座組網(wǎng)設(shè)計(jì)、高集成設(shè)計(jì)、星上智能處理和自主任務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)、綜合化設(shè)計(jì)、多體制融合設(shè)計(jì)、高靜電/高磁潔凈設(shè)計(jì)、偏航和對(duì)天體多模式在軌定標(biāo)設(shè)計(jì)、光學(xué)成像全鏈路數(shù)字化設(shè)計(jì)及多種發(fā)射方式(串并聯(lián)、一箭多星、海上發(fā)射)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，其中部分技術(shù)具有開創(chuàng)性，為我國航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制提供了豐富的知識(shí)與借鑒[30-34]。

(2)有效載荷技術(shù)：實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星流體兩相流、海洋一號(hào)衛(wèi)星機(jī)械制冷式水色掃描儀、環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星高光譜成像儀/集中式體制S頻段合成孔徑雷達(dá)、天繪一號(hào)衛(wèi)星三線陣立體相機(jī)、張衡一號(hào)衛(wèi)星高精度電場(chǎng)/磁場(chǎng)探測(cè)儀、多個(gè)星座電磁環(huán)境探測(cè)載荷、高分六號(hào)衛(wèi)星超大幅寬中分成像儀、高分九號(hào)和北京三號(hào)衛(wèi)星高分辨率輕小型相機(jī)等先進(jìn)載荷完成研制和驗(yàn)證，每一個(gè)新的小衛(wèi)星系列都催生了新載荷的誕生并持續(xù)提升和發(fā)展。光學(xué)遙感技術(shù)突飛猛進(jìn)，成像能力顯著提升?？臻g分辨率從早期海洋一號(hào)A/B星的250 m提升至北京三號(hào)衛(wèi)星的0.5 m，定位精度大幅提升；成像模式從傳統(tǒng)的對(duì)地推掃模式擴(kuò)展到敏捷機(jī)動(dòng)、多目標(biāo)監(jiān)測(cè)、多條帶拼接、動(dòng)中成像、沿任意航跡等多種高效靈活的模式；觀測(cè)手段從可見光擴(kuò)展到可見至長(zhǎng)波紅外全譜段高/超光譜；圖像處理從地面延伸至在軌，星上具備圖像實(shí)時(shí)幾何校正、輻射校正、云判和基于地理位置或目標(biāo)檢測(cè)的所關(guān)注區(qū)域(ROI)提取下傳能力。

(3)結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)技術(shù)：小衛(wèi)星基本的“箱板式+對(duì)接環(huán)/推進(jìn)艙”結(jié)構(gòu)歷經(jīng)百余顆任務(wù)，已發(fā)展形成了可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、工藝成熟度高、研制周期短和性價(jià)比高的系列通用性產(chǎn)品和技術(shù)。鋁合金/碳纖維結(jié)構(gòu)板、記憶合金解鎖機(jī)構(gòu)、輕型高剛度無磁伸桿機(jī)構(gòu)、微型星箭分離機(jī)構(gòu)等極大豐富了結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品系列[35]。微納衛(wèi)星在滿足強(qiáng)度、剛度要求基礎(chǔ)上，面向輕量化、低成本、低沖擊、可重復(fù)使用等需求，開發(fā)應(yīng)用了超薄、質(zhì)輕、緊湊的多種形式太陽翼和星星/星箭分離機(jī)構(gòu)。近年來面向重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星任務(wù)，開展了零膨脹桁架式支撐結(jié)構(gòu)和低熱膨脹的碳/碳結(jié)構(gòu)板的研究，為未來型號(hào)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。北京三號(hào)衛(wèi)星的高承載比載荷平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)和抑制星體低頻振動(dòng)、隔離高頻抖動(dòng)的機(jī)械補(bǔ)償手段，對(duì)未來高分光學(xué)遙感、空間碎片監(jiān)測(cè)等多個(gè)重要領(lǐng)域具有重要意義。

(4)熱控技術(shù)：緊密結(jié)合小衛(wèi)星被動(dòng)溫控為主、等溫化設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)，小衛(wèi)星熱控技術(shù)得到持續(xù)長(zhǎng)足發(fā)展。實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星通過環(huán)路熱管和智能涂層實(shí)現(xiàn)了星上自主熱管理，遙感二十號(hào)衛(wèi)星通過相變儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)了銣鐘溫度控制，天琴一號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了0.1 ℃高精度溫度控制；微納衛(wèi)星系列實(shí)現(xiàn)了一線測(cè)溫元器件和商用熱管在星上的應(yīng)用，推動(dòng)了熱控技術(shù)向低成本方向的發(fā)展。

(5)姿軌控技術(shù)：實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)以磁控為主的對(duì)地三軸、對(duì)日慢旋、重力梯度等多種模式姿態(tài)控制，為小衛(wèi)星公用平臺(tái)姿控技術(shù)發(fā)展指明了方向；試驗(yàn)二號(hào)衛(wèi)星開拓了高精度對(duì)地三軸穩(wěn)定技術(shù)，奠定了高性能遙感類衛(wèi)星的姿控基礎(chǔ)；高分系列衛(wèi)星逐步在姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力、敏捷控制技術(shù)上實(shí)現(xiàn)跨越，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星多目標(biāo)、多條帶和立體成像能力；北京三號(hào)衛(wèi)星在軌實(shí)現(xiàn)了動(dòng)中成像超敏超穩(wěn)超精姿控技術(shù)，引領(lǐng)了高效能高性能遙感發(fā)展的新方向。軌道控制技術(shù)方面，實(shí)踐六號(hào)B星、海洋一號(hào)衛(wèi)星開拓了軌道維持和變軌技術(shù)，實(shí)踐九號(hào)衛(wèi)星等多個(gè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了近距離高精度雙星/多星編隊(duì)飛行，為衛(wèi)星組網(wǎng)重構(gòu)、星座運(yùn)行提供了新手段。此外，希望系列、捕風(fēng)一號(hào)等微納系列衛(wèi)星牽引和實(shí)現(xiàn)了1～100 kg級(jí)衛(wèi)星的偏置動(dòng)量和整星零動(dòng)量姿軌控模塊的在軌驗(yàn)證和應(yīng)用，為大規(guī)模星群的高集成高效益姿軌控產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了有益探索和技術(shù)積累。

(6)星務(wù)管理技術(shù)：小衛(wèi)星星務(wù)管理技術(shù)立足星上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，統(tǒng)一星上資源、數(shù)據(jù)、信息和任務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星設(shè)計(jì)從模擬電路向數(shù)字電路的轉(zhuǎn)變；試驗(yàn)二號(hào)衛(wèi)星成功應(yīng)用了工業(yè)級(jí)CAN器件與星上總線通信接口設(shè)計(jì)，為低成本衛(wèi)星研制提供了方向；環(huán)境減災(zāi)一號(hào)衛(wèi)星采用相對(duì)程控指令管理設(shè)計(jì)，提升了衛(wèi)星運(yùn)行維護(hù)的便利性和安全性；高景一號(hào)衛(wèi)星采用了基于國產(chǎn)SIP器件的高集成度星務(wù)綜合管理，將傳統(tǒng)分散的多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行功能整合設(shè)計(jì)，集成度和運(yùn)算處理能力得到大幅提升；高分六號(hào)衛(wèi)星可視化遙測(cè)、健康狀態(tài)信息、載荷累計(jì)成像時(shí)間、燃料量計(jì)算等豐富了衛(wèi)星狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段與整星狀態(tài)信息完備性，為衛(wèi)星智能化管理提供了發(fā)展方向[36-38]；高分九號(hào)衛(wèi)星采用了自研嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于元任務(wù)的指令設(shè)計(jì)，配合地面任務(wù)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星任務(wù)的靈活管控，大幅提高了衛(wèi)星的好用易用性；北京三號(hào)衛(wèi)星采用了平臺(tái)綜合電子系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了電子系統(tǒng)集成度，設(shè)計(jì)了高速上行數(shù)據(jù)鏈路和協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模FPGA軟件的在軌重構(gòu)，采用星上自主任務(wù)管理技術(shù)，大幅提升了衛(wèi)星運(yùn)行管理效能。

(7)星上電源技術(shù)：海洋一號(hào)衛(wèi)星是國內(nèi)首顆推行分散供電體制的衛(wèi)星，也是立足國內(nèi)自主研發(fā)小型DC/DC模塊的首顆衛(wèi)星，增強(qiáng)了我國星上電源產(chǎn)品自主可控能力[7-8,39]。試驗(yàn)二號(hào)衛(wèi)星首次采用全開關(guān)分流、太陽電池陣大并聯(lián)、軟件供配電技術(shù)，提升了太陽電池陣的能量利用率，實(shí)現(xiàn)了能源系統(tǒng)的高效自主管理。三結(jié)砷化鎵太陽電池、高比能鋰離子蓄電池、高集成度電源調(diào)控器等新一代電源產(chǎn)品先后在各類小衛(wèi)星任務(wù)上成功在軌驗(yàn)證，顯著地提高了電源系統(tǒng)的比功率，延長(zhǎng)了工作壽命；高分一號(hào)衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)低軌8年壽命，鋰離子蓄電池總能量超過3000 W·h，比能量超過120 W·h/kg。整星在軌自主能源安全理念也不斷完善，已形成完善的從整星到分系統(tǒng)不同層級(jí)的能源安全FDIR策略。北京三號(hào)衛(wèi)星成功應(yīng)用了基于能量平衡的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)，提升了能源綜合利用效率；寧夏一號(hào)衛(wèi)星首次采用蓄電池包的設(shè)計(jì)理念，將蓄電池的管理和控制開關(guān)與蓄電池一體化設(shè)計(jì)，提升了產(chǎn)品的本質(zhì)安全性。近年來公司自研的微小衛(wèi)星電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低成本短周期研制模式創(chuàng)新，成功應(yīng)用了星箭分離自主加電技術(shù)、基于工業(yè)級(jí)器件的多冗余可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)等，引領(lǐng)了微小衛(wèi)星電源技術(shù)的發(fā)展。

(8)測(cè)控技術(shù)：從實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星開展我國首顆S波段測(cè)控體制應(yīng)用，到實(shí)踐、遙感系列衛(wèi)星采用擴(kuò)頻非相干測(cè)控體制，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星擴(kuò)頻測(cè)控體制[40]和星間鏈路通信，再到鵲橋月球中繼衛(wèi)星的深空測(cè)控技術(shù)，小衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)在高集成、高可靠、高性能方面的能力大幅躍升，測(cè)控體制和手段大大豐富。以專用集成電路(ASIC)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合在軌自主管理策略，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)答機(jī)在軌長(zhǎng)期無故障可靠工作；在擴(kuò)頻體制基礎(chǔ)上發(fā)展的跳擴(kuò)頻體制，進(jìn)一步提升了信道的抗干擾性能；針對(duì)各類衛(wèi)星分別形成了非相干擴(kuò)頻、跳擴(kuò)頻、統(tǒng)一S頻段(USB)、X頻段擴(kuò)頻、超高頻/甚高頻(UHF/VHF)等多種測(cè)控解決方案。微納衛(wèi)星成功開發(fā)應(yīng)用了高集成、輕小型化測(cè)控一體機(jī)；測(cè)控模式也從地基測(cè)控發(fā)展到了天基、星間等多種測(cè)控模式。導(dǎo)航接收機(jī)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了多模、多頻、高精度等特點(diǎn)。高速測(cè)控通信、北斗短報(bào)文、可視遙測(cè)等技術(shù)均已在小衛(wèi)星上得到應(yīng)用。

(9)總體裝配技術(shù)：公司在成立初期采取單星研制模式組織生產(chǎn)，初步建設(shè)了獨(dú)立的衛(wèi)星總裝工藝設(shè)計(jì)、總裝設(shè)施、專業(yè)技術(shù)檢測(cè)和良好的硬件基礎(chǔ)條件(1500 m2總裝測(cè)試廠房)，奠定了小衛(wèi)星技術(shù)、管理和人才基礎(chǔ)。隨著任務(wù)的不斷增加，總裝技術(shù)也不斷在方法、手段、模式上進(jìn)行變革。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)系統(tǒng)和小衛(wèi)星總裝數(shù)字化系統(tǒng)的采用，提升了工藝編制效率和總裝實(shí)施及過程質(zhì)量控制能力；總裝批產(chǎn)模式的探索實(shí)踐提升了小批量小衛(wèi)星總裝能力；通過建設(shè)數(shù)字化三維工藝系統(tǒng)、裝配總裝和測(cè)試(AIT)一體化管控系統(tǒng)、自動(dòng)化精度檢測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)的自動(dòng)化地面設(shè)備，打通設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的數(shù)字鏈路，持續(xù)大幅提升總裝實(shí)施和總裝檢測(cè)的能力，滿足任務(wù)的同時(shí)，也為未來中等和大規(guī)模衛(wèi)星組批生產(chǎn)研制指明了方向。

(10)綜合測(cè)試技術(shù)：小衛(wèi)星綜合測(cè)試技術(shù)從單星測(cè)試開始，經(jīng)歷了雙星并行處理、多星并行測(cè)試，到如今發(fā)展了成熟的星座模式測(cè)試和批量化綜合測(cè)試技術(shù)。面向不同類別衛(wèi)星的技術(shù)特點(diǎn)，采取了通用化的小衛(wèi)星測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)[41-42]，形成了通用、穩(wěn)定的多級(jí)分布式自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)[43]。面向微納衛(wèi)星測(cè)試，利用模板總線技術(shù)構(gòu)建了小型化、集成化、一體化測(cè)試系統(tǒng)，VXI、PXI/PXIe、CPCI等總線技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。測(cè)試數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，一方面提升了測(cè)試結(jié)果和測(cè)試質(zhì)量評(píng)估的有效性和便利性，另一方面為小衛(wèi)星測(cè)試自動(dòng)化程度的不斷提高奠定了基礎(chǔ)。在寧夏一號(hào)等衛(wèi)星測(cè)試中成功應(yīng)用了智能批量測(cè)試技術(shù)，解決了批量化衛(wèi)星型號(hào)中繁重的測(cè)試任務(wù)需求，自動(dòng)化測(cè)試逐步邁入智能化測(cè)試。

(11)仿真技術(shù)和信息化技術(shù)：通過總體快速設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)、全鏈路數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真與驗(yàn)證平臺(tái)、動(dòng)力學(xué)仿真分析系統(tǒng)、AVIDM系統(tǒng)、森科輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、IDS系統(tǒng)、電纜網(wǎng)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、云仿真平臺(tái)軟件系統(tǒng)等工具手段的配備，使小衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、軟件、可靠性、空間環(huán)境等專業(yè)分析手段完備，小衛(wèi)星自主設(shè)計(jì)、快速分析分解用戶需求、評(píng)估系統(tǒng)應(yīng)用效能和工程實(shí)施可行性的分析和仿真能力大幅提升，有力支撐了各類不同領(lǐng)域、不同特點(diǎn)、不同階段、不同要求的任務(wù)。積極開展基于模型定義的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，充分利用數(shù)字化、信息化手段，實(shí)現(xiàn)了所有型號(hào)研制過程“總體-結(jié)構(gòu)-熱控”協(xié)同設(shè)計(jì)、全三維數(shù)字化模型樣機(jī)建立和三維下廠，提升了衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)仿真效率和精度，支撐了載荷能力跨代、在軌模式升級(jí)、研制效率提升。

1.5 探索實(shí)踐衛(wèi)星研制模式和方法

為了不斷滿足國家和用戶需求，不斷適應(yīng)多應(yīng)用領(lǐng)域、多任務(wù)特點(diǎn)的小衛(wèi)星型號(hào)研制要求，公司多年來在技術(shù)和管理兩個(gè)方面、在小衛(wèi)星研制全流程維度上，大膽探索，勇于創(chuàng)新，實(shí)踐并推廣科研生產(chǎn)模式、產(chǎn)品保證工作的新方法：

(1)公司成立之初就借鑒國際先進(jìn)航天項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，在航天五院率先提出并施行項(xiàng)目管理制，建立了項(xiàng)目經(jīng)理主持研制型號(hào)的新模式，按照系統(tǒng)工程理念開展型號(hào)全周期研制[5,44-45]。

(2)實(shí)施集同工作設(shè)計(jì)，建立了總體與分系統(tǒng)、AIT的高效交流協(xié)調(diào)模式，提高了工作協(xié)調(diào)的有效性、正確性和型號(hào)研制效率。

(3)按照通用性、柔性化公用平臺(tái)研制理念，建立了國內(nèi)第一個(gè)公用平臺(tái)，組建了產(chǎn)品化管理隊(duì)伍，積極開展小衛(wèi)星產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型和公用平臺(tái)基線固化，率先建立小衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)體系、產(chǎn)品系列型譜，實(shí)施嚴(yán)格的組織級(jí)技術(shù)狀態(tài)管控。

(4)提出并構(gòu)建了總體單位的“五要素”總體能力模型(系統(tǒng)規(guī)劃與創(chuàng)新、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、系統(tǒng)集成與檢測(cè)、系統(tǒng)工程組織管理和人力資源配置的能力)，全面從技術(shù)和管理維度開展能力提升工程，形成“問題識(shí)別-優(yōu)化論證-過程監(jiān)督-成果評(píng)價(jià)-總結(jié)推廣-迭代優(yōu)化”鏈條式的能力提升管理機(jī)制，以有限的人員圓滿完成大量增長(zhǎng)的研制發(fā)射任務(wù)。

(5)實(shí)踐了數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星“總體-結(jié)構(gòu)-熱控”橫向協(xié)同設(shè)計(jì)，貫通“設(shè)計(jì)-工藝-操作”的縱向鏈路并全面推廣，大幅提升機(jī)械設(shè)計(jì)效率。

(6)提出了入軌軌道高度、傾角、偏心率偏差歸一化判定方法和兼顧衛(wèi)星變軌能力的星箭一體化發(fā)射成功判據(jù)體系，完備了發(fā)射成功判讀要求。

(7)開展了遙感衛(wèi)星效能及指標(biāo)體系研究，提出設(shè)計(jì)效能、使用效能、應(yīng)用效能的分析方法，為提升遙感衛(wèi)星應(yīng)用效能提出了系統(tǒng)思維，為衛(wèi)星提升設(shè)計(jì)水平指明了方向[46]。

(8)提出了在軌“再完善、再開發(fā)、再利用、再設(shè)計(jì)”的研制理念，延伸了衛(wèi)星研制活動(dòng)，為提升衛(wèi)星應(yīng)用效能、完備在軌與后續(xù)發(fā)展的關(guān)系、多星在軌協(xié)同與任務(wù)重構(gòu)提供了發(fā)展思路。

(9)開展了差異化研制的探索和實(shí)踐，提出小衛(wèi)星用商用現(xiàn)貨產(chǎn)品(COTS)元器件和現(xiàn)貨產(chǎn)品選用策略，建立了供貨商質(zhì)量評(píng)定方法和型號(hào)選用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，構(gòu)建了COTS元器件保障體系和元器件選用目錄，為低成本研制衛(wèi)星奠定了基礎(chǔ)[47]。

(10)構(gòu)建了組織級(jí)多項(xiàng)目管理體系，設(shè)置領(lǐng)域項(xiàng)目辦，形成項(xiàng)目管理為主體，綜合管理部門統(tǒng)籌管理、技術(shù)實(shí)體部門支撐的矩陣式管理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目統(tǒng)籌均衡生產(chǎn)。

(11)率先提出了三類不可測(cè)、1000 h測(cè)試時(shí)長(zhǎng)、出廠前100 h測(cè)試無故障的出廠測(cè)試和驗(yàn)證新舉措，為整星測(cè)試的可靠和可信提供了技術(shù)支撐。

(12)全面探索并實(shí)踐了整星帶翼進(jìn)場(chǎng)、優(yōu)化整星檢漏、精測(cè)等20余項(xiàng)AIT和發(fā)射場(chǎng)流程舉措，為我國航天應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射和提高研制生產(chǎn)效率提供了有益借鑒。

(13)依托業(yè)務(wù)星、星座衛(wèi)星研制，實(shí)踐了批生產(chǎn)研制模式，形成小批產(chǎn)星設(shè)計(jì)、流程、產(chǎn)保、組織管理思路和方法。

2 小衛(wèi)星發(fā)展啟示

2.1 技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新是公司小衛(wèi)星發(fā)展的不竭動(dòng)力

自主創(chuàng)新是跨越發(fā)展的關(guān)鍵。小衛(wèi)星以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為核心起步，采用數(shù)字化技術(shù)具有可擴(kuò)展、適用范圍廣的優(yōu)勢(shì)，是相對(duì)傳統(tǒng)模擬電路設(shè)計(jì)等的革命。航天五院從“八五”時(shí)期開始自主研究現(xiàn)代小衛(wèi)星平臺(tái)，在“九五”期間成功推出CAST968平臺(tái)。公司成立后通過自主投入先后推出了適用于微小衛(wèi)星的CAST1000平臺(tái)、具有敏捷機(jī)動(dòng)能力的CAST3000平臺(tái)和微納衛(wèi)星平臺(tái)。

針對(duì)任務(wù)和平臺(tái)需求，創(chuàng)新開發(fā)了一系列小衛(wèi)星專用的高集成電子、機(jī)械產(chǎn)品。開發(fā)了整星一體化管理的星務(wù)中心計(jì)算機(jī)，統(tǒng)一整星遙測(cè)、遙控和數(shù)據(jù)管理；開發(fā)了適用于小衛(wèi)星的輕小型S頻段、X頻段測(cè)控應(yīng)答機(jī)，推動(dòng)星地測(cè)控體系的不斷發(fā)展；開發(fā)了高性能姿軌控中央控制單元，具備對(duì)姿態(tài)敏感器數(shù)據(jù)處理、姿態(tài)控制策略解算與各類異常下整星自主安全響應(yīng)能力；開發(fā)了集充放電、分流與供電控制功能為一體的電源控制器，同時(shí)具備常規(guī)的電壓溫度(VT)曲線控制和系統(tǒng)可控的安時(shí)計(jì)充放電控制功能，使小衛(wèi)星能源系統(tǒng)壽命大幅增加；開發(fā)了多功能的配電器，不但具備配電與火工品控制功能，還可對(duì)整星能源狀態(tài)進(jìn)行智能控制；開發(fā)了幾百瓦至2千瓦傳輸功率的小衛(wèi)星專用太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使小衛(wèi)星能源傳輸和姿軌控可靠性跨上一個(gè)臺(tái)階；開發(fā)了直接面向用戶、面向在軌使用的星上任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，具備綜合影像需求、衛(wèi)星能力和地面資源的最優(yōu)調(diào)配能力，使小衛(wèi)星向“天、地、用”一體化邁進(jìn)。

公司始終秉持管理創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新同步的理念，構(gòu)建了面向各類應(yīng)用需求，從概念研究到工程實(shí)現(xiàn)，從衛(wèi)星研制到在軌服務(wù)的體系化、全流程的管理模式。按照“啞鈴式”組織結(jié)構(gòu)和“小實(shí)體、大虛擬”的合作架構(gòu)，補(bǔ)齊總體單位所需的專業(yè)和技術(shù)部門，加強(qiáng)總體室建設(shè)，按領(lǐng)域設(shè)置系統(tǒng)工程部和項(xiàng)目辦，與用戶、科研院所和高校等需求、技術(shù)、產(chǎn)品的全鏈條各單位形成良性支撐和互動(dòng)，建立了良好的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和需求導(dǎo)向機(jī)制；在型號(hào)研制中不斷完善基于系統(tǒng)工程理念的項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制，大力推行集同工作機(jī)制，組織全系統(tǒng)多級(jí)次聯(lián)合設(shè)計(jì)，同時(shí)，不斷推行和完善組織級(jí)的多項(xiàng)目管理，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各類資源，加強(qiáng)公用平臺(tái)和通用產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理，統(tǒng)一科研生產(chǎn)和產(chǎn)品保證的標(biāo)準(zhǔn)；通過對(duì)小衛(wèi)星全生命周期研制特點(diǎn)和規(guī)律的研究和認(rèn)識(shí)，不斷在設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研制、AIT和發(fā)射場(chǎng)工作中優(yōu)化流程，持續(xù)探索適應(yīng)各類需求及任務(wù)特點(diǎn)的差異化科研生產(chǎn)和產(chǎn)品保證管理模式，推動(dòng)小衛(wèi)星型譜產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)能力，使公司向“高質(zhì)量保證成功，高效率完成任務(wù)，高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國和國防建設(shè)”的目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。

2.2 柔性化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品性能滾動(dòng)提升是衛(wèi)星平臺(tái)發(fā)展的重要方向

衛(wèi)星柔性化設(shè)計(jì)就是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化單機(jī)產(chǎn)品系列進(jìn)行組合的一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行必要的、最低限度的、可工程實(shí)現(xiàn)的針對(duì)性設(shè)計(jì)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)滿足個(gè)性化需求的整星產(chǎn)品。小衛(wèi)星柔性設(shè)計(jì)具體體現(xiàn)在：

(1)分布和融合設(shè)計(jì)理念。在充分繼承公用平臺(tái)基線和成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，衛(wèi)星構(gòu)型可按需配置平臺(tái)艙、載荷艙以及支持大變軌能力的推進(jìn)艙，也可整星一體架構(gòu)，分平臺(tái)區(qū)和載荷區(qū)設(shè)計(jì)；衛(wèi)星能源可使用統(tǒng)一的28 V、42 V等標(biāo)準(zhǔn)母線，和與之匹配的太陽翼和蓄電池組，也可根據(jù)任務(wù)所需高功率的特點(diǎn)，配置雙母線、雙蓄電池組和分區(qū)太陽翼；衛(wèi)星星務(wù)管理可使用同一總線架構(gòu)，也可采用雙級(jí)總線架構(gòu)，以適應(yīng)任務(wù)及性能要求。

(2)穩(wěn)步提升的公用平臺(tái)。公司堅(jiān)持通過系統(tǒng)創(chuàng)新和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力改進(jìn)來不斷提升平臺(tái)能力，同時(shí)聯(lián)合各單機(jī)單位實(shí)施平臺(tái)單機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)和升級(jí)。小衛(wèi)星技術(shù)能力的實(shí)現(xiàn)本著成熟先用、新技術(shù)試驗(yàn)的原則進(jìn)行不斷的滾動(dòng)式發(fā)展，平臺(tái)能力得到不斷的提升。CAST1000/2000/3000平臺(tái)技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)跨越式提升，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先，其中CAST3000平臺(tái)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。整星設(shè)計(jì)壽命由最初的幾個(gè)月提升到8年，平臺(tái)承載能力從幾十千克提升至幾百千克，平臺(tái)載重比由30%提升到50%，敏捷機(jī)動(dòng)能力由20°/180 s提升到25°/10 s，整星發(fā)電功率從300 W提升到6000 W，無控點(diǎn)目標(biāo)定位精度大幅提升。

(3)靈活擴(kuò)展的總線架構(gòu)。采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用主機(jī)節(jié)點(diǎn)和下位機(jī)節(jié)點(diǎn)的架構(gòu)，可根據(jù)衛(wèi)星需要靈活擴(kuò)展下位機(jī)節(jié)點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，小衛(wèi)星的總線也從485總線、CAN總線豐富到PC104總線、SpaceWire總線等，拓展了衛(wèi)星對(duì)新任務(wù)的適應(yīng)能力，也為用戶的潛在需求和在軌二次開發(fā)準(zhǔn)備了資源。

(4)豐富安全的多模式姿態(tài)控制。通過飛輪、磁力矩器、推力器、動(dòng)量輪、控制力矩陀螺等的不同組合，在姿軌控計(jì)算機(jī)中設(shè)定不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星的不同姿態(tài)控制方式。實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了對(duì)日自旋、對(duì)日三軸穩(wěn)定、對(duì)地三軸穩(wěn)定和重力梯度加偏置動(dòng)量輪穩(wěn)定多種姿態(tài)控制方式；探測(cè)一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星采用了自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式；北京三號(hào)衛(wèi)星在姿控技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了新突破，成功驗(yàn)證了“超高敏捷、超高穩(wěn)定、超高精度”技術(shù)。

2.3 基于公用平臺(tái)及產(chǎn)品化的技術(shù)狀態(tài)控制是實(shí)現(xiàn)“三高”發(fā)展的科學(xué)方法和關(guān)鍵手段

隨著小衛(wèi)星任務(wù)的發(fā)展，公司深刻認(rèn)識(shí)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性、提升科研生產(chǎn)效率必須有抓手，走杜絕“小修小改”的技術(shù)狀態(tài)管控和基于公用平臺(tái)的路線是科學(xué)的方法和關(guān)鍵手段。公司多年來聚焦平臺(tái)、產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)制4個(gè)維度，堅(jiān)持產(chǎn)品化，堅(jiān)持公用平臺(tái)技術(shù)狀態(tài)管控。

(1)與時(shí)俱進(jìn)，開發(fā)并維護(hù)小衛(wèi)星公用平臺(tái)。公司堅(jiān)持公用平臺(tái)及產(chǎn)品化的研制模式，以型號(hào)要求與研制為牽引，基于“組織建平臺(tái)、型號(hào)用平臺(tái)”理念，對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)水平，通過組織級(jí)統(tǒng)一管控機(jī)制，形成了適應(yīng)小衛(wèi)星發(fā)展的CAST平臺(tái)系列、產(chǎn)品體系及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，有力支撐了多型號(hào)密集研制發(fā)射需求。

(2)守正創(chuàng)新，建立小衛(wèi)星特色產(chǎn)品體系。公司根據(jù)市場(chǎng)需求，形成差異化的“高端”和“經(jīng)濟(jì)”雙軌制平臺(tái)產(chǎn)品體系；同時(shí)，公司與各單位共同致力于平臺(tái)間通用產(chǎn)品互換，CAST2000和CAST3000兩個(gè)系列3型平臺(tái)單機(jī)互換率由20%提升到91%；CAST1000系列3型平臺(tái)互換率由26%提升到87%。

(3)固化完善，形成小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。公司推動(dòng)形成小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)體系2167份以及AIT工藝模塊65個(gè)。近年來，為適應(yīng)微納衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)和研制要求，推動(dòng)制定了包含國標(biāo)、國軍標(biāo)在內(nèi)的30份微納衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)。

(4)健全機(jī)制，實(shí)施嚴(yán)格組織級(jí)狀態(tài)管控。建立了平臺(tái)及通用單機(jī)產(chǎn)品維護(hù)和管理機(jī)制，依托公司組織領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)、技術(shù)狀態(tài)控制委員會(huì)、平臺(tái)項(xiàng)目辦、專業(yè)總師及單機(jī)產(chǎn)品責(zé)任人，實(shí)施組織級(jí)統(tǒng)一技術(shù)狀態(tài)管控、統(tǒng)一產(chǎn)品選用、統(tǒng)一組批投產(chǎn)、統(tǒng)一維護(hù)升級(jí)、統(tǒng)一“舉一反三”，形成慣例并持續(xù)實(shí)施。

2.4 天地用一體化是提高衛(wèi)星使用效能的重要保證

衛(wèi)星使用效能與衛(wèi)星、運(yùn)載、地面運(yùn)控、地面接收與應(yīng)用等系統(tǒng)密切相關(guān)。公司充分關(guān)注“天、地、用”一體協(xié)同工作能力：

(1)與需求方、應(yīng)用方密切聯(lián)系，確保任務(wù)落實(shí)、產(chǎn)品好用易用。高分六號(hào)衛(wèi)星高度關(guān)注農(nóng)業(yè)、林業(yè)對(duì)紅邊譜段的遙感需求，積極推動(dòng)載荷單位增加紅邊譜段，提高了農(nóng)業(yè)、林業(yè)遙感產(chǎn)品精度。環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星關(guān)注用戶使用簡(jiǎn)易化需求，設(shè)計(jì)了相對(duì)時(shí)間程控指令，使用戶只需上注遙感開始時(shí)間和遙感時(shí)間長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化了指令上注量，增強(qiáng)了任務(wù)安全性。高分九號(hào)衛(wèi)星設(shè)計(jì)了星地一體化的自主任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，不僅使衛(wèi)星在軌資源能力和可響應(yīng)任務(wù)能力直觀展示在應(yīng)用方，還可一鍵生成控制指令完成在軌多次任務(wù)，極大提升了衛(wèi)星使用效能。

(2)加強(qiáng)衛(wèi)星與運(yùn)載火箭聯(lián)合設(shè)計(jì)，確保技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)匹配，衛(wèi)星發(fā)射得到最好保障。自實(shí)踐五號(hào)衛(wèi)星提出小衛(wèi)星發(fā)射需求開始，公司與運(yùn)載單位共同建立了660型星箭接口標(biāo)準(zhǔn)。通過分析運(yùn)載調(diào)姿發(fā)動(dòng)機(jī)可能對(duì)衛(wèi)星造成的污染，海洋一號(hào)B星取消了運(yùn)載上面級(jí)調(diào)姿，既優(yōu)化了大系統(tǒng)設(shè)計(jì)，又降低了衛(wèi)星運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)境減災(zāi)一號(hào)雙星發(fā)射射頻設(shè)備增多，推動(dòng)了運(yùn)載實(shí)現(xiàn)整流罩全透波設(shè)計(jì)，降低了衛(wèi)星設(shè)備天線安裝部位設(shè)計(jì)難題。

(3)加強(qiáng)與地面處理系統(tǒng)互動(dòng)，確保獲取準(zhǔn)確衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并得到高精度處理。在環(huán)境減災(zāi)系列衛(wèi)星、海洋系列衛(wèi)星和電磁監(jiān)測(cè)系列衛(wèi)星研制初期，公司即邀請(qǐng)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用專家參與系統(tǒng)指標(biāo)分析工作，不但加深了衛(wèi)星設(shè)計(jì)人員對(duì)載荷指標(biāo)的理解，還加深了衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用專家對(duì)衛(wèi)星的了解。高分系列衛(wèi)星研制過程中，公司與應(yīng)用方專家密切溝通，持續(xù)研討，就衛(wèi)星在軌測(cè)試、應(yīng)用模式、應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)等聯(lián)合論證，確保了衛(wèi)星使用效能發(fā)揮，也為高分專項(xiàng)工程天地一體化工作開展起到了示范作用。

3 未來發(fā)展

3.1 小衛(wèi)星發(fā)展機(jī)遇

(1)小衛(wèi)星具有功能密度高、研制周期短、性價(jià)比高、適合批量化發(fā)射等特點(diǎn)，以及編隊(duì)飛行、星座組網(wǎng)等應(yīng)用模式，在需要全球覆蓋、高時(shí)效通信或遙感領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用，廣受政府和商業(yè)市場(chǎng)用戶青睞。如美國的星鏈計(jì)劃為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，擬建設(shè)數(shù)萬顆衛(wèi)星組成的星座；美國的鴿群計(jì)劃為實(shí)現(xiàn)每天更新地球圖像信息，已發(fā)射數(shù)百顆微納遙感衛(wèi)星。我國要實(shí)現(xiàn)全球、高時(shí)效的通信、遙感天基能力，小衛(wèi)星必將發(fā)揮重要作用。

(2)小衛(wèi)星引領(lǐng)了先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。衛(wèi)星的高風(fēng)險(xiǎn)性決定了采用的相關(guān)技術(shù)成熟度要高，雖然現(xiàn)代科技發(fā)展飛速，但是難以讓新技術(shù)很快在大衛(wèi)星上廣泛應(yīng)用。利用小衛(wèi)星“快、好、省”的優(yōu)點(diǎn)，開展新技術(shù)、新產(chǎn)品、新體制、新理念在軌演示也是現(xiàn)代小衛(wèi)星的重要使命。

(3)小衛(wèi)星是商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展的重要領(lǐng)域。航天產(chǎn)業(yè)化發(fā)展離不開商業(yè)衛(wèi)星的不斷推動(dòng)，甚至越來越需要商業(yè)化。要更好的應(yīng)對(duì)市場(chǎng)，應(yīng)對(duì)大眾個(gè)性化需求，使衛(wèi)星融入大眾生活，也需要商業(yè)化理念，這些都首先在小衛(wèi)星上得到實(shí)踐。

(4)小衛(wèi)星是航天科普教育與實(shí)踐的重要平臺(tái)。小衛(wèi)星“快、好、省”的特點(diǎn)十分有利于開展航天科普教育，也是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的重要科普平臺(tái)。學(xué)校發(fā)展微納衛(wèi)星、微小衛(wèi)星，很好地推動(dòng)了小衛(wèi)星的發(fā)展，一方面可以將科技知識(shí)上天演示，增強(qiáng)新技術(shù)實(shí)力，另一方面也促進(jìn)了學(xué)生中開展科普活動(dòng)，可以為航天企業(yè)培養(yǎng)未來的優(yōu)秀人才。

3.2 小衛(wèi)星發(fā)展挑戰(zhàn)

(1)小衛(wèi)星在國家發(fā)展中的定位還需進(jìn)一步明確。當(dāng)前，美國、俄羅斯、歐洲等國政府的航天發(fā)展政策和計(jì)劃中均強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)天基系統(tǒng)彈性，利用一定數(shù)量的小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)大衛(wèi)星的功能，從而提升衛(wèi)星系統(tǒng)的生存能力。作為航天大國，我國小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量與美國差距明顯。實(shí)現(xiàn)體系高精度、高效能，由單純的技術(shù)驅(qū)動(dòng)向兼顧業(yè)務(wù)應(yīng)用的高費(fèi)效比轉(zhuǎn)變是應(yīng)用型小衛(wèi)星的發(fā)展機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

(2)小衛(wèi)星或?qū)⑼苿?dòng)衛(wèi)星設(shè)計(jì)理念、研產(chǎn)模式發(fā)生重大變化?？臻g技術(shù)走向市場(chǎng)是必然趨勢(shì)，傳統(tǒng)的“單星研制周期幾年、每年發(fā)射數(shù)十顆衛(wèi)星”模式很難適應(yīng)新需求，必須建立與之相匹配的衛(wèi)星批產(chǎn)研制、快速發(fā)射部署、多星協(xié)同運(yùn)行、在軌功能重構(gòu)等能力與模式。

(3)小衛(wèi)星空間管控策略與空間碎片管理還需進(jìn)一步適應(yīng)。衛(wèi)星數(shù)量增多勢(shì)必導(dǎo)致衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境逐漸惡化，未來在低地球軌道可能發(fā)生空間碎片鏈?zhǔn)阶矒粜?yīng)(Kessler災(zāi)難)[12]。微納衛(wèi)星普遍不具備軌道調(diào)整能力，數(shù)量眾多的微納衛(wèi)星如果無序發(fā)射，勢(shì)必加速低軌衛(wèi)星運(yùn)行環(huán)境惡化，迫切需要在采取技術(shù)措施的同時(shí)，加強(qiáng)管控與有序發(fā)展的緊密結(jié)合。

(4)商業(yè)化發(fā)射與測(cè)控政策還需進(jìn)一步明確。目前微小衛(wèi)星成本在持續(xù)降低，部分項(xiàng)目衛(wèi)星研制費(fèi)用已經(jīng)低于運(yùn)載研制費(fèi)用，一定程度上制約了微小衛(wèi)星的發(fā)展。國內(nèi)已出現(xiàn)大量衛(wèi)星商業(yè)測(cè)控公司，但是尚無專用商業(yè)發(fā)射場(chǎng)。海上發(fā)射可降低發(fā)射費(fèi)用，但發(fā)射保障體系如何適應(yīng)商業(yè)化，運(yùn)載、衛(wèi)星燃料的管控及運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)等還缺乏一定的支撐和國際政策研究。

3.3 小衛(wèi)星發(fā)展方向

1)星座技術(shù)

星座組網(wǎng)是小衛(wèi)星未來的主要應(yīng)用模式，不同軌道構(gòu)型、運(yùn)行模式的復(fù)雜星座將會(huì)得到應(yīng)用。靈活的編隊(duì)飛行、高低軌協(xié)同工作、彈性的分布式空間系統(tǒng)等技術(shù)會(huì)不斷涌現(xiàn)。統(tǒng)籌商業(yè)航天力量，規(guī)范空間利用與衛(wèi)星應(yīng)用也將成為星座設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容[48-50]。

2)深度學(xué)習(xí)與智能技術(shù)

多星管理必然要降低地面對(duì)衛(wèi)星的支持，通過深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的智能化與自主化將成為小衛(wèi)星迫切需要發(fā)展的技術(shù)。在高算力靈活配置的硬件資源基礎(chǔ)上，基于海量數(shù)據(jù)的不斷學(xué)習(xí)，增強(qiáng)星上數(shù)據(jù)或信息的自主處理能力，增強(qiáng)衛(wèi)星功能重構(gòu)與多星協(xié)同工作能力，深度學(xué)習(xí)與智能將是小衛(wèi)星未來重要的發(fā)展方向。

3)超低軌衛(wèi)星技術(shù)

衛(wèi)星運(yùn)行軌道越低，越有利于提高遙感分辨率、降低通信時(shí)延，同時(shí)易于發(fā)射入軌。200～300 km的超低軌道由于受大氣阻力嚴(yán)重影響，衛(wèi)星數(shù)量極少，是一個(gè)面向特殊應(yīng)用的軌道空間。使用超低軌道需要突破無拖曳控制推進(jìn)、軌道維持等關(guān)鍵技術(shù)，需要解決高密度原子氧對(duì)材料氧化剝蝕等壽命問題。

4)衛(wèi)星二次利用技術(shù)

隨著我國全球?qū)Ш较到y(tǒng)和通信系統(tǒng)的建立，導(dǎo)航與通信信號(hào)已經(jīng)廣泛存在于地球表面。這些信號(hào)不僅可以授時(shí)、定位和通信，還可以應(yīng)用于低軌遙感。公司的捕風(fēng)一號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用接收的海面導(dǎo)航信號(hào)測(cè)量海面風(fēng)速。這種只需裝載小規(guī)模的接收設(shè)備的小衛(wèi)星也是當(dāng)今航天發(fā)展的新趨勢(shì)。隨著新理念的不斷產(chǎn)生，必將催發(fā)出適應(yīng)小衛(wèi)星發(fā)展的新領(lǐng)域，并形成廣闊的應(yīng)用前景。

5)批量化快速研制與發(fā)射技術(shù)

衛(wèi)星星座建設(shè)需要批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)衛(wèi)星可以采用幾顆到數(shù)十顆衛(wèi)星的并行研制模式，大規(guī)模星群數(shù)量可達(dá)成百上千顆，研產(chǎn)模式向批量化快速研制轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。一箭多星發(fā)射是小衛(wèi)星的主流發(fā)射方式，面向大規(guī)模星群發(fā)射需求，衛(wèi)星堆疊式發(fā)射方式將極大提高發(fā)射效率。

4 結(jié)束語

航天東方紅衛(wèi)星有限公司經(jīng)過二十年櫛風(fēng)沐雨，始終不忘初心，砥礪前行，秉承以發(fā)展中國現(xiàn)代小衛(wèi)星為己任的理念，圓滿完成了國家交付的各項(xiàng)衛(wèi)星研制任務(wù)，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技創(chuàng)新發(fā)揮了重要作用。小衛(wèi)星作為當(dāng)今航天技術(shù)發(fā)展的重要熱點(diǎn)，必將在通信、遙感、導(dǎo)航、空間科學(xué)、技術(shù)試驗(yàn)與科普教育等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，采用的星座技術(shù)、軟件技術(shù)、智能技術(shù)等必然會(huì)帶來航天技術(shù)更深層次的技術(shù)變革。