微小衛星何以“受寵”
- 發佈時間:2014-08-20 06:07:31 來源:經濟日報 責任編輯:羅伯特
今年以來,美國微小衛星創業公司Skybox將被谷歌公司斥資5億美元收購的消息,讓這家成立只有5年的小企業聲名鵲起。而在大洋的另一邊,日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)決定做起“生意”,面向企業和大學收費發射超小型衛星,只因源源不斷的需求湧來,他們無法像以前那樣全部免費發射。
無論是企業還是研究機構,無論是歐美還是亞洲,微小衛星正吸引著越來越多人的關注。本報記者就此專訪了來自我國微小衛星的研製重鎮——中國航太科技集團公司五院深圳航太東方紅海特衛星有限公司的專家,走近這個航太家族的“新寵兒”。
特點:快、好、省
深圳航太東方紅海特衛星有限公司總工程師張迎春是我國首批專門研製微小衛星的專家之一,參與了多顆技術試驗微小衛星的研製。張迎春介紹説,微小衛星有效利用了資訊、微電子技術、微機械、新材料和新能源技術等,在重量、功能密度、性價比、研製模式等方面顯著區別於傳統衛星。微小衛星一般按重量劃分,10公斤到100公斤的稱為微型衛星,1公斤到10公斤的稱為納衛星,1公斤以下的稱為皮衛星。
“微小衛星在功能與用途上跟傳統衛星比沒有太大不同。”張迎春説,與傳統衛星一樣,微小衛星也能實現對天對地觀測、通信、導航、校時等功能,在民用上可具體用在廣播電視、農作物普查、天氣預報等方面。
微小衛星絕大部分都是在離地表1000公里以下的低軌運作。相比傳統衛星,微小衛星在研製上突出“快、好、省”的特點。張迎春介紹説,傳統衛星研製往往需要一個上百上千的研製隊伍,週期長、成本高。而微小衛星的研製隊伍則更精幹,幾個人或十幾個人就能完成,成本往往能降到傳統衛星的幾分之一到幾十分之一。
“傳統衛星的研製生産多是國家行為,微小衛星則可以由企業或個人來完成。一些具備專業知識的個人甚至可以購買相關組件,自己製造微小衛星。”張迎春説。
優勢:更易組網
深圳航太東方紅海特衛星有限公司薛力軍博士告訴記者:“單顆微小衛星在性能上並不能超過傳統衛星,但由於它體積重量小,成本相對低,更容易進行組網,布成‘星座’,這樣一來在時間的更新率和空間的覆蓋率上就要優於傳統衛星。”
張迎春也認為,“星座”特點是微小衛星的核心優勢。“微小衛星更易於組網、編隊,進行觀測時相當於同時有更多雙‘眼睛’在看,資訊傳輸的實效性根據組網衛星的數量增加相應的倍數。”
事實上,微小衛星的“星座”實踐早已開展。美國行星實驗室公司(planet labs)在今年1月發射了28顆微型遙感衛星,組建了全世界最大的遙感衛星群flock-1。而預計到今年年底,這一衛星群的衛星數量將達到100顆。“現在一些為大眾所熟知的高清衛星地圖,實際上數據更新的時間並不快,大概要半年或一年時間。要是依靠微小衛星星座來獲取,能實現小時以內更新。”薛力軍説。
雖然業內對谷歌收購Skybox的原因有不少説法,但Skybox衛星能夠提供高解析度地球視頻的優勢,無疑是被谷歌看中的重要原因之一。就在今年,Skybox公司向大眾展示了一段北京首都國際機場內的飛機在跑道上滑行的衛星視頻,清晰畫質令人稱道。
發射:成本居高
微小衛星雖然體形小巧,但把它送上天也並不便宜。“微小衛星的發射成本約每公斤2萬到3萬美元。現在國外一些公司正試圖將這一成本降到每公斤1000美元,但要真正實現,還需時日。”薛力軍説。
由於輕小,微小衛星能夠靈活適應不同的發射條件,並不一定要為其建造專門的發射場。它能夠機載發射、艦載發射,或是放在空間站上由宇航員來發射。
日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)開發、日本IHI公司生産的小型火箭艾普斯龍能一次性發射約10顆微小衛星,整體發射費用也逐步從53億日元降至38億日元,到2017年有望壓縮到30億日元。客戶負擔的包括衛星和發射費用在內的總費用約為8億到9億日元。
烏克蘭和俄羅斯聯合組建的國際宇航運輸公司從2002年開始與美國OSSS公司合作,使用第聶伯火箭進行小衛星群發射。小衛星群的發射數量在5到7顆,費用600萬到800萬美元,每千克衛星發射費用1萬到1.2萬美元。
“但相比微小衛星製造的發展,微小衛星發射的研究並沒有實現成比例同步發展。”張迎春説。
人們還會擔心,過多的小衛星發射升空會不會給太空造成壓力?薛力軍説,目前宇宙內在軌衛星和碎片有幾萬個,聽起來不少,但與浩瀚的宇宙相比,就像“一碗水裏撒了些鹽”。當然,隨著微小衛星産業不斷壯大,頻率、軌道資源會越來越緊張,一定要注意協調,避免衝突。
趨勢:民企參與
薛力軍説,據統計,2010年以後,微小衛星已經佔到世界上全年發射航太器的40%至50%,而在微小衛星中,10公斤以內的又佔了40%。2012年,全世界共發射航太器138顆,其中微小衛星就有58顆,10公斤以內的有26顆。“微小衛星成為日趨繁榮的新興産業毋庸置疑。”薛力軍十分肯定。
在薛力軍看來,微小衛星使航太器研製生態更趨開放,不僅可以不斷吸納更多新技術,還能實現從順應需求向創造需求的轉變。比如,人們可以根據微小衛星提供的超市門口停泊汽車的衛星圖像,推斷出這個超市的相關銷售數據;可以每週對某一工廠進行衛星遙感監控,根據運輸卡車出現的頻率來預測相關産品的上市時間;可以通過微小衛星找到輸油管線上的泄漏點;還可以監控遠洋貨輪上的貨物情況……“只有想不到,沒有做不到”,微小衛星讓人驚喜連連。
微小衛星如此強大,是否會完全取代傳統衛星?薛力軍給予了形象解答:“有了IPAD還會使用臺式機嗎?微小衛星和傳統衛星是一個互補關係。如果要獲取更多的細節,還是要用專用大衛星,如果要追求覆蓋面和實時性,小衛星的功能則更突出。”薛力軍強調,微小衛星不在於做得更小,而是要做得更有用,要發展壯大還需要在用戶體驗上下功夫。
“民營企業做微小衛星是一個大趨勢,這從美國、歐洲等經濟體的實踐就能看出。”張迎春説。兩位專家均表示,應該從航太器立項、資源等方面著手,鼓勵更多民營企業參與進來,讓中國微小衛星更加貼近需求、貼近市場,提升性價比,從而在國際上獲得更大的競爭優勢。
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搶佔微小衛星國際市場
為順應國際微小衛星發展的趨勢,搶佔微小衛星國際市場,2009年深圳航太東方紅海特衛星有限公司揭牌運作,成為國內唯一專業從事微小衛星研製的總體單位。公司先後成功研製發射了試驗衛星四號和新技術驗證衛星,實現了微小衛星研製能力的全面突破。
深圳航太東方紅海特衛星有限公司已集齊了微小衛星研製的“準入證”,已配備了整套的衛星研製所需的力學、熱、磁、EMC、控制倣真等五大保障條件。同時,經過四年多的基礎設施建設和設備安裝調試,形成了集研發、總體設計、總裝、測試和試驗為一體的現代化微小衛星研製基地,為推動我國微小衛星技術的快速發展和産業化應用奠定了堅實基礎。
深圳航太東方紅海特衛星有限公司目前已經成功發射2顆衛星,而且多星在研,作為我國微小衛星研製的重要基地,推動我國微小衛星生産體系初步建成。
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