小衛(wèi)星有大作用

微小衛(wèi)星身材小、功能大，對(duì)航天事業(yè)發(fā)展非常有幫助。作為主航天器飛行的伴侶，微小衛(wèi)星離得近、看得真，有“近水樓臺(tái)先得月”的位置優(yōu)勢(shì)，可以作為主航天器的安全輔助工具。那么，什么樣的衛(wèi)星是微小衛(wèi)星？

目前主要按照英國(guó)薩瑞大學(xué)提出的方法對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行分類(lèi)：質(zhì)量小于100kg的衛(wèi)星為微小衛(wèi)星。其中，10kg到100kg的為微型衛(wèi)星，1kg到10kg的為納衛(wèi)星，1kg以下的為皮衛(wèi)星。

隨著技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星的功能越來(lái)越多，大衛(wèi)星的研制成本越來(lái)越高，隨之而來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大。由多顆微小衛(wèi)星以組網(wǎng)或編隊(duì)方式形成的微小衛(wèi)星星座不僅能完成單個(gè)大型空間飛行器的功能，而且可以大幅降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。

微小衛(wèi)星在功能與用途上跟傳統(tǒng)衛(wèi)星比沒(méi)有太大不同。它們絕大部分都是在離地表高度1000km以下的低軌運(yùn)行。微小衛(wèi)星的研制不需要龐大的研發(fā)隊(duì)伍，往往幾個(gè)人或十幾個(gè)人就能完成，成本能降到傳統(tǒng)衛(wèi)星的幾分之一到幾十分之一。

發(fā)展迅速

早在1990年，美國(guó)就用“偵察兵”火箭一次發(fā)射了兩顆質(zhì)量各為6.8kg的“多路通信衛(wèi)星”，這是微小衛(wèi)星的雛形。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，美國(guó)就著手研制微小衛(wèi)星作為伴隨衛(wèi)星。

我國(guó)是第二個(gè)掌握伴隨衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)家。2008年，神舟7號(hào)載人飛船就發(fā)射了伴隨衛(wèi)星，它由中科院上海微小衛(wèi)星工程中心研制，采用兩艙結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，用輕型鎂合金材料作為主結(jié)構(gòu)框架，整星質(zhì)量不超過(guò)40kg。它在4×8km的橢圓軌道上環(huán)繞飛船軌道艙飛行，相機(jī)攜帶廣角和長(zhǎng)焦兩個(gè)鏡頭，能捕捉4m至2km內(nèi)的清晰圖像。

近十年來(lái)，電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展使得新一代微小衛(wèi)星在體積和質(zhì)量減小的同時(shí)，性能和應(yīng)用能力得到大幅提升。另外，得益于太陽(yáng)能電池片效率的提升和電子產(chǎn)品的小型化，微小衛(wèi)星的供配電系統(tǒng)性能也得到很大提高。

目前，搭載發(fā)射和一箭多星已成為運(yùn)載火箭發(fā)射的主要方式，例如2015年我國(guó)利用長(zhǎng)征六號(hào)火箭成功實(shí)現(xiàn)1箭20星發(fā)射，這種密集的發(fā)射模式降低了微小衛(wèi)星的發(fā)射成本，提高了大規(guī)模批量化部署的能力，進(jìn)一步推動(dòng)了微小衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

活躍在宇宙中

目前全球有300余顆多種用途的現(xiàn)代微小衛(wèi)星在軌運(yùn)行，它們奮戰(zhàn)于各個(gè)領(lǐng)域。

1.QSAT 衛(wèi)星

QSAT衛(wèi)星是日本九州大學(xué)研制的微小衛(wèi)星，長(zhǎng)度不足50cm，質(zhì)量不足50kg。該衛(wèi)星用于探測(cè)地球南北兩極附近的離子分布狀況。

QSAT安裝有太陽(yáng)敏感器、三軸磁強(qiáng)計(jì)和陀螺，最大的特色是它的姿態(tài)控制。在太陽(yáng)光照區(qū)域，通過(guò)三種敏感器的數(shù)據(jù)融合獲得姿態(tài)信息；在太陽(yáng)陰影區(qū)，通過(guò)磁強(qiáng)計(jì)和陀螺的測(cè)量進(jìn)行姿態(tài)確定。從 地面仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)看，它的姿態(tài)控制能力非常強(qiáng)。

2.CubeSat衛(wèi)星

CubeSat是由包括中國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)共同參與的衛(wèi)星項(xiàng)目，同時(shí)也是該類(lèi)微小衛(wèi)星的統(tǒng)稱(chēng)。

目前，該項(xiàng)目有超過(guò) 30 所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)參與，制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一發(fā)射。從2003年到2016年，一共進(jìn)行過(guò)9次集中發(fā)射，釋放了40多顆CubeSat，其中包括挪威科技大學(xué)的nCube和東京大學(xué)的 CubeSatVI 等。

3.Orion和Emerald衛(wèi)星

獵戶(hù)座-綠寶石計(jì)劃是美國(guó)航空航天局支持的衛(wèi)星編隊(duì)技術(shù)的驗(yàn)證項(xiàng)目，由一顆質(zhì)量為35kg的Orion 衛(wèi)星和兩顆質(zhì)量為15 kg的Emerald衛(wèi)星組成，在軌道高度為500km的圓軌道運(yùn)行。

該任務(wù)的目的是演示驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星編隊(duì)飛行所需的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括姿態(tài)確定技術(shù)以及多顆微小衛(wèi)星協(xié)同控制完成預(yù)定義的編隊(duì)構(gòu)型技術(shù)等。（據(jù)科學(xué)大院、中國(guó)數(shù)字科技館）