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小卫星“井喷”为哪般

童子军 //m.auribault.com 2014-04-23 来源：北京日报

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　　现代小卫星具有如下特点：一是研制周期短，通常不超过两年，并使卫星的制造过程从“工匠式”过渡到“流水线式”，而大卫星要3~4年甚至7~8年；二是发射方式灵活，既能由小型火箭单独发射，也能以“搭车”方式随同大卫星一起用大型火箭发射，还能用一枚中型火箭发射多颗小卫星，甚至可以通过飞船运到空间站上用机械臂释放到太空；三是成本低，小卫星可批量生产，单颗卫星成本低，发射费用也较低，一些发展中国家也能研制；四是生存能力强，用小卫星群代替单颗大型卫星可“以十当一”，互为备份，整个系统能“带伤坚持战斗”；五是应用范围广，可以应用在通信、遥感、科研和军事等各个方面，并适用于进行新技术试验；六是功能强，易于在不同的轨道上组成卫星星座，从而实现单颗大卫星无法实现的功能。

　　立方体卫星成为模块

　　随着小卫星的不断发展，它又可细分为多种。如果按卫星的重量进行广义划分，一般把卫星重量在1000千克以下的卫星都称为小卫星。它又可细分为六个等级：重量为500至1000千克的卫星为小型卫星；重量为100至500千克的卫星为微小卫星；重量为10至100千克的卫星为微型卫星；重量为1至10千克的卫星为纳型卫星；重量为0.1至1千克的卫星为皮型卫星；重量小于0.1千克的卫星为飞型卫星。小卫星的发展趋势就是越来越小。

　　1999年，美国斯坦福大学汤姆肯尼教授根据该校多年对皮型卫星研究积累的经验以及深入分析研究，对皮型卫星提出了新的概念，把皮型卫星定义为立方体卫星，即重量为1千克，体积约为10厘米×10厘米×10厘米的正立方形卫星(也叫1U)。由若干颗立方体卫星(若干个U)可以组成立方体纳型卫星（简称纳星）。从此以后，这两种卫星得到了飞速发展。

　　立方体卫星和立方体纳星是现代小卫星的一个新创举，因为它们易于快速实现标准化、模块化和技术更新，研制周期短，经济成本低，应用在分布式空间系统后能发挥更大作用，因此具有很好的发展前景。

　　手机卫星大放异彩

　　近年，在立方体卫星的基础上又出现了手机卫星，在全球产生了巨大的影响。所谓手机卫星就是以立方体卫星为卫星平台，以智能手机为有效载荷的新型卫星。

　　2013年2月，英国萨瑞卫星公司研制的全球第一个智能手机卫星——萨瑞培训研究和纳卫星演示1号升空。它是一个3U立方体卫星，4.27千克，采用手机对卫星进行控制，除了太阳电池板和推进系统外，该卫星具有传统卫星的所有部件和功能，也是全球第一个采用3D打印零件进入太空的航天器。

　　2013年4月，美国航空航天局的3颗智能手机卫星（2个PhoneSat1.0和1个PhoneSat2.0）升空。它们均为1U立方体卫星，操作系统为谷歌的安卓系统，将智能手机芯片组作为星载计算机，500万像素手机摄像头用于拍摄地球影像。由于采用了消费级智能手机作为主要载荷，PhoneSat v1的成本仅为3500美元，PhoneSat v2a的成本仅为8000美元。飞行期间，这3颗手机卫星完成了如下几项任务：把卫星的电池、温度等自身数据传回地面；用手机拍摄了地球图片并传回地面；与“铱星”星座进行数据通信试验。

　　芯片“精灵”也将登场

　　随着微电子、微机械、微纳技术、轻型材料、精密加工、高效能源、一体化多功能结构、空间即插即用、集成化综合电子等技术的发展和卫星设计思想的创新，卫星小型化趋势将愈发明显，小卫星能力不断提升。现在，甚小卫星中的皮型卫星技术已逐渐成熟，飞型卫星也将实现技术突破。继2000年全球首颗皮型卫星发射入轨之后，美国将于2014年完成全球首次飞型卫星在轨部署，使人类进入飞型卫星时代，卫星体系也将随之进一步完善，由大、小、微型卫星延伸至纳、皮、飞型卫星。

　　2014年美国将发射凯克卫星1号纳星，该卫星入轨后将释放200颗名为“精灵”的芯片卫星，完成全球首次的芯片卫星在轨飞行试验（重量在0.01千克以下的卫星，即卫星的大小像芯片一样，它属于飞型卫星，将在一块印刷电路板上集成航天器全部功能）, 通过wifi联系。 “精灵”卫星的发射标志着芯片卫星从概念向实用化迈出了重要一步，将推动实现卫星从微小型化设计到超小型化设计的过渡。

　　延伸阅读

　　小卫星发射方式灵活多样

　　小卫星技术的迅猛发展与发射方式增多、成本降低密不可分。2013年，国外通过20次发射任务成功将135颗小卫星送入空间。其中，以“一箭五星”及以上发射共8次，共成功发射小卫星102颗。“一箭多星”发射已成为目前小卫星发射的主流方式。2013年11月，美国和俄罗斯相继完成“一箭二十九星”和“一箭三十二星”发射。2014年1月，美国又创造了“一箭三十四星”的纪录。

　　采用“一箭多星”的方式发射，提高了发射利用率，降低了单星发射成本和进入太空的门槛，为创新技术和创新概念提供了低成本上天机会，活跃了商业发射市场的搭载业务，极大地提高了卫星低成本、大规模、批量化部署能力，又能增加航天创新技术在轨验证机会。另外，从2012年起至今，已多次用货运飞船将立方体卫星送入“国际空间站”，然后用“国际空间站”机械臂附加的小卫星释放装置部署到太空。从“国际空间站”上释放小卫星振动更小，有助于降低设计难度和生产成本，并可充分利用有人参与的优势，在站上进行测试和一定程度的维修，甚至在站上根据需求进行组装。

　　小卫星现在主要用在通信广播、对地观测、深空探测、科学与技术试验等各个领域，在军事上也有重要的作用，因为它能快速研制、快速发射，及时投入使用，因而能满足战时的特殊要求。

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编辑：尹盼秋