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    大放异彩的小卫星

    时间:2020-12-10 08:01:52 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站


      2015年9月20日,我国用新一代运载火箭长征6号一举发射了20颗小卫星,单次卫星发射数量居亚洲首位,引起了国内外轰动。
      近年,在微纳制造等技术的助力下,有的单颗遥感小卫星分辨率已达到了0.31米,有的则通过建造低轨小卫星星座实现了全球无缝隙个人通信……这些新创举,将进一步引发小卫星产业的新一轮热潮。
      国际空间站的机械臂在释放立方体纳型卫星

      现代小卫星异军突起
      科学家们一般将20世纪70年代前发射的小卫星叫“传统(简单)小卫星”,20世纪80年代后发射的称“现代(高性能)小卫星”。进入21世纪后,越来越多的国家开始重视和发展小卫星,全球掀起了新的小卫星热潮。
      自2013年起,全球已连续3年成功发射小卫星超过130颗、入轨数量占全球同期入轨航天器总数比超过60%。小卫星已成为航天活动高速发展的重要驱动力,正孕育着未来航天发展的重大变革。
      因采用了微纳制造等高新技术和新设计思想,和20世纪70年代前生产的小卫星相比,现代小卫星已有了飞跃性的发展。现代小卫星的功能更强,技术含量更高,正广泛应用于商业通信、航天遥感、空间科研、行星探测、国防军事等领域。
      立方体卫星方兴未艾
      1999年,美国斯坦福大学汤姆·肯尼教授对“皮型卫星”提出了新概念,把它定义为立方体卫星(CubeSat),即重量为1千克,体积约为10厘米×10厘米×10厘米的正立方体卫星(也叫1U);而由若干颗立方体卫星可组成立方体纳型卫星(简称“纳星”)。立方体卫星和立方体纳型卫星是现代小卫星的一个新创举。
      譬如,若用50~100颗立方体纳型卫星能实现全球覆盖,可同时获得高空间分辨率(2~3米)和高时间分辨率(重访时间为15~45分钟,重访时间短则能更及时发现地面景物的变化),成本仅1亿多美元,正是这些优势,使得立方体卫星颇受高校及初创航天公司的青睐。近年来,立方体卫星的发射数量也在快速攀升。据统计,仅2014年一年,全球共成功发射立方体卫星103颗。
      此外,不少国家通过研制立方体卫星,圆了航天梦。如2013年,厄瓜多尔和秘鲁将自主研制的立方体纳型卫星利用搭载成功发射,实现了本国卫星零的突破。立方体卫星因具有标准化、模块化、低成本、研制周期短等优势,倘若被应用于分布式空间系统,能发挥更大的作用,具有广阔的发展前景。
      Planet Labs(星球实验室)公司的纳型卫星(2014年2月释放)

      延伸阅读小卫星的分类
      小卫星有多种分类法,国内一般采用广义的标准,把重量在1000千克以下的卫星称为小卫星;而国外一般采用狭义的标准,把重量在500千克以下的才称为小卫星。
      若按广义的标准,小卫星还可进一步分为几个等级:重量在500~1000千克的称为小型卫星;重量在100~500千克的称为微小卫星(Minisat);重量在10~100千克的称为微型卫星(Microsat);重量在1~10千克的称为纳型卫星(Nanosat);重量在0.1~1千克的称为皮型卫星(Picosat);重量小于0.1千克的称为飞型卫星(Femtosat)。
      延伸阅读中国首枚手机卫星
      2015年9月20日,中国首枚长征6号运载火箭成功将20颗小卫星送入轨道。在此次发射任务中,就有1颗1千克级的“智能”手机卫星。这也是中国首颗以商用智能手机主板和安卓操作系统为核心设计完成的小卫星。
      手机卫星的太小与杯子相仿

      手机卫星“大有作为”
      近年来,在立方体卫星的基础上,又出现了在全球影响巨大的手机卫星。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出全球首颗智能手机卫星—萨瑞培训研究和纳卫星演示1号(STRaND-1)。它是一个4U立方体卫星,重约4千克,采用手机对卫星进行控制,除了太阳能电池板和推进系统外,它还具有传统卫星的所有部件及功能,是全球首颗采用3D打印技术制备零件的航天器。
      2013年4月,美国国家航空航天局的3颗智能手机卫星(2颗PhoneSat1.0和1颗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,星载计算机为智能手机芯片组,拍摄地球影像的为500万像素的手机摄像头。
      这3颗卫星因采用了消费级智能手机作为主要载荷,成本非常低廉,如PhoneSat 1.0成本仅为3500美元,而PhoneSat 2.0的成本仅为8000美元。它们在飞行期间,完成了把卫星的电池和温度等自身数据传回地面、用手机拍摄地球图片并传回地面、与“铱”卫星星座进行数据通信试验等任务。
      飞型卫星已亮相
      如今,卫星的小型化趋势愈发明显。小卫星在微电子机械系统、微光机电系统、微遥感器、微转发器、微推力器等技术的推动下,能力不断提升。目前,皮型卫星技术已逐渐成熟,科学家们也开始将科研着力点转向飞型卫星,努力实现技术性突破。
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