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微小卫星何以“受宠”

  • 发布时间:2014-08-20 06:07:31  来源:经济日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  今年以来,美国微小卫星创业公司Skybox将被谷歌公司斥资5亿美元收购的消息,让这家成立只有5年的小企业声名鹊起。而在大洋的另一边,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)决定做起“生意”,面向企业和大学收费发射超小型卫星,只因源源不断的需求涌来,他们无法像以前那样全部免费发射。

  无论是企业还是研究机构,无论是欧美还是亚洲,微小卫星正吸引着越来越多人的关注。本报记者就此专访了来自我国微小卫星的研制重镇——中国航天科技集团公司五院深圳航天东方红海特卫星有限公司的专家,走近这个航天家族的“新宠儿”。

  特点:快、好、省

  深圳航天东方红海特卫星有限公司总工程师张迎春是我国首批专门研制微小卫星的专家之一,参与了多颗技术试验微小卫星的研制。张迎春介绍说,微小卫星有效利用了信息、微电子技术、微机械、新材料新能源技术等,在重量、功能密度、性价比、研制模式等方面显著区别于传统卫星。微小卫星一般按重量划分,10公斤到100公斤的称为微型卫星,1公斤到10公斤的称为纳卫星,1公斤以下的称为皮卫星。

  “微小卫星在功能与用途上跟传统卫星比没有太大不同。”张迎春说,与传统卫星一样,微小卫星也能实现对天对地观测、通信、导航、校时等功能,在民用上可具体用在广播电视、农作物普查、天气预报等方面。

  微小卫星绝大部分都是在离地表1000公里以下的低轨运行。相比传统卫星,微小卫星在研制上突出“快、好、省”的特点。张迎春介绍说,传统卫星研制往往需要一个上百上千的研制队伍,周期长、成本高。而微小卫星的研制队伍则更精干,几个人或十几个人就能完成,成本往往能降到传统卫星的几分之一到几十分之一。

  “传统卫星的研制生产多是国家行为,微小卫星则可以由企业或个人来完成。一些具备专业知识的个人甚至可以购买相关组件,自己制造微小卫星。”张迎春说。

  优势:更易组网

  深圳航天东方红海特卫星有限公司薛力军博士告诉记者:“单颗微小卫星在性能上并不能超过传统卫星,但由于它体积重量小,成本相对低,更容易进行组网,布成‘星座’,这样一来在时间的更新率和空间的覆盖率上就要优于传统卫星。”

  张迎春也认为,“星座”特点是微小卫星的核心优势。“微小卫星更易于组网、编队,进行观测时相当于同时有更多双‘眼睛’在看,信息传输的实效性根据组网卫星的数量增加相应的倍数。”

  事实上,微小卫星的“星座”实践早已开展。美国行星实验室公司(planet labs)在今年1月发射了28颗微型遥感卫星,组建了全世界最大的遥感卫星群flock-1。而预计到今年年底,这一卫星群的卫星数量将达到100颗。“现在一些为大众所熟知的高清卫星地图,实际上数据更新的时间并不快,大概要半年或一年时间。要是依靠微小卫星星座来获取,能实现小时以内更新。”薛力军说。

  虽然业内对谷歌收购Skybox的原因有不少说法,但Skybox卫星能够提供高分辨率地球视频的优势,无疑是被谷歌看中的重要原因之一。就在今年,Skybox公司向大众展示了一段北京首都国际机场内的飞机在跑道上滑行的卫星视频,清晰画质令人称道。

  发射:成本居高

  微小卫星虽然体形小巧,但把它送上天也并不便宜。“微小卫星的发射成本约每公斤2万到3万美元。现在国外一些公司正试图将这一成本降到每公斤1000美元,但要真正实现,还需时日。”薛力军说。

  由于轻小,微小卫星能够灵活适应不同的发射条件,并不一定要为其建造专门的发射场。它能够机载发射、舰载发射,或是放在空间站上由宇航员来发射。

  日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)开发、日本IHI公司生产的小型火箭艾普斯龙能一次性发射约10颗微小卫星,整体发射费用也逐步从53亿日元降至38亿日元,到2017年有望压缩到30亿日元。客户负担的包括卫星和发射费用在内的总费用约为8亿到9亿日元。

  乌克兰和俄罗斯联合组建的国际宇航运输公司从2002年开始与美国OSSS公司合作,使用第聂伯火箭进行小卫星群发射。小卫星群的发射数量在5到7颗,费用600万到800万美元,每千克卫星发射费用1万到1.2万美元。

  “但相比微小卫星制造的发展,微小卫星发射的研究并没有实现成比例同步发展。”张迎春说。

  人们还会担心,过多的小卫星发射升空会不会给太空造成压力?薛力军说,目前宇宙内在轨卫星和碎片有几万个,听起来不少,但与浩瀚的宇宙相比,就像“一碗水里撒了些盐”。当然,随着微小卫星产业不断壮大,频率、轨道资源会越来越紧张,一定要注意协调,避免冲突。

  趋势:民企参与

  薛力军说,据统计,2010年以后,微小卫星已经占到世界上全年发射航天器的40%至50%,而在微小卫星中,10公斤以内的又占了40%。2012年,全世界共发射航天器138颗,其中微小卫星就有58颗,10公斤以内的有26颗。“微小卫星成为日趋繁荣的新兴产业毋庸置疑。”薛力军十分肯定。

  在薛力军看来,微小卫星使航天器研制生态更趋开放,不仅可以不断吸纳更多新技术,还能实现从顺应需求向创造需求的转变。比如,人们可以根据微小卫星提供的超市门口停泊汽车的卫星图像,推断出这个超市的相关销售数据;可以每周对某一工厂进行卫星遥感监控,根据运输卡车出现的频率来预测相关产品的上市时间;可以通过微小卫星找到输油管线上的泄漏点;还可以监控远洋货轮上的货物情况……“只有想不到,没有做不到”,微小卫星让人惊喜连连。

  微小卫星如此强大,是否会完全取代传统卫星?薛力军给予了形象解答:“有了IPAD还会使用台式机吗?微小卫星和传统卫星是一个互补关系。如果要获取更多的细节,还是要用专用大卫星,如果要追求覆盖面和实时性,小卫星的功能则更突出。”薛力军强调,微小卫星不在于做得更小,而是要做得更有用,要发展壮大还需要在用户体验上下功夫。

  “民营企业做微小卫星是一个大趋势,这从美国、欧洲等经济体的实践就能看出。”张迎春说。两位专家均表示,应该从航天器立项、资源等方面着手,鼓励更多民营企业参与进来,让中国微小卫星更加贴近需求、贴近市场,提升性价比,从而在国际上获得更大的竞争优势。

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  抢占微小卫星国际市场

  为顺应国际微小卫星发展的趋势,抢占微小卫星国际市场,2009年深圳航天东方红海特卫星有限公司揭牌运行,成为国内唯一专业从事微小卫星研制的总体单位。公司先后成功研制发射了试验卫星四号和新技术验证卫星,实现了微小卫星研制能力的全面突破。

  深圳航天东方红海特卫星有限公司已集齐了微小卫星研制的“准入证”,已配备了整套的卫星研制所需的力学、热、磁、EMC、控制仿真等五大保障条件。同时,经过四年多的基础设施建设和设备安装调试,形成了集研发、总体设计、总装、测试和试验为一体的现代化微小卫星研制基地,为推动我国微小卫星技术的快速发展和产业化应用奠定了坚实基础。

  深圳航天东方红海特卫星有限公司目前已经成功发射2颗卫星,而且多星在研,作为我国微小卫星研制的重要基地,推动我国微小卫星生产体系初步建成。

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