小卫星的前世今生

2012-05-16特邀撰稿林来兴

太空探索 2012年5期

□ 特邀撰稿林来兴

导读

“增一分太长，减一分太短。”工程技术和科学、艺术一样，其发展的最终目标是追求简洁的完美。现代小卫星的出现，说明空间技术正沿着“简化性和完善性”这条规律向前发展。现代小卫星具有质量轻、成本低、体积小、性能高、机动性好、研制周期短和应用方面采用分布式系统等一系列的优点。人们预测：小卫星发展将引起空间技术和应用发生一场重大变革。

今年是第一颗人造卫星上天55周年。1957年，苏联成功地发射了一颗质量为83.6千克的小卫星，人类从此进入了空间时代。小卫星的历史与人类航天事业一样长，卫星试验最初就是从微小卫星开始的，不过那时的小卫星集成化程度低、功能单一，只能算是简单小卫星。

小卫星一般指质量在500千克（个别指1000千克）以下的卫星。截止到2010年12月底，全世界发射了具有不同技术水平与不同档次的小卫星约2100颗左右，占世界航天器总发射量6351颗的1/3左右。其中，质量为100千克量级的微型卫星900多颗，质量为10千克量级的纳型卫星700多颗，质量为1千克量级的皮型卫星100多颗，其他1000千克以下的小卫星有300多颗。

根据这半个多世纪小卫星技术发展和应用概况，可以把这时期小卫星分为两类：

第一类称为传统小卫星，时间大约在1957年至上世纪80年代中期；第二类称为现代小卫星，时间大约从上世纪80年代中期至今。在这2100颗左右小卫星中现代小卫星占一半以上，约1100颗。这两类小卫星之间主要差别是设计思想。第一类小卫星质量之所以“小”，是因为受客观条件所限。例如：当时运载能力不够，研制卫星没有经验，主观上是迫不得已，才把卫星做小；第二类小卫星质量小，是主观要求，希望卫星质量轻、成本低、体积小、性能高和研制周期短等等。

美国第一颗人造地球卫星——探索1号

传统小卫星历经20多年的发展，在开发空间应用和推动空间技术的发展中，起到了重要作用。小卫星在应用方面向全方位发展，并且获得巨大经济、社会和军事效益。后来由于世界冷战和军事需求，火箭运载能力迅速提高，卫星应用也随着扩大。到了上世纪80年代中期，卫星开始向大型化发展，质量变得越来越重（重到十几吨）；功能越来越复杂；成本越来越高（高到一颗卫星十几亿美元）；研制周期越来越长（长到十几年）。与此同时，计算机、电子、信息化技术发展与此相反，质量越来越轻，成本越来越低，技术水平和经济成本按摩尔定律（Moor e’s Law）在发展。出现这样明显反差，说明空间技术急需改革。为此，在上世纪80年代中期，国际上出现一股小卫星开发热潮，从而促进现代小卫星兴起。

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摩尔定律

在计算机领域有一个人所共知的“摩尔定律”，它是英特尔公司创始人之一戈登·摩尔于1965年在总结存储器芯片的增长规律时（据说当时在准备一个讲演），发现“微芯片上集成的晶体管数目每12个月翻一番”。当然这种表述没有经过什么论证，只是一种现象的归纳。但是后来的发展却很好地验证了这一说法，使其享有了“定律”的荣誉。后来表述为“集成电路的集成度每18个月翻一番”，或者说“三年翻两番”。这些表述并不完全一致，但是它表明半导体技术是按一个较高的指数规律发展的。