引领技术变革的现代小卫星

2012-05-16林来兴

太空探索 2012年5期

□ 林来兴

现代小卫星是从上世纪80年代中期发展起来的。它的发展可以分为下列三个阶段：

第一阶段为探索研究阶段，大约从上世纪80年代中期至上世纪90年代末期。小卫星开始用于任务单一、系统简单、运行寿命短的科学试验研究、技术演示、教育等任务。探索应用高新技术，特别在小卫星中采用微电子技术和高速计算机方面取得成功经验，探讨小卫星扩大应用范围。

第二阶段为小卫星发展成为卫星一种类型，而且作为大卫星一个重要补充部分。这阶段大约从上世纪90年代末期至本世纪初期。通过采用高新技术，真正成为了技术性能高、经济成本低、研制周期短的现代小卫星。

“人牛怪”火箭

第三阶段为本世纪以来的卫星应用和卫星技术大变革。由于小卫星大量引入高新技术和新设计概念与先进科学管理方法，在商业卫星和市场经济推动下，价廉物美的小卫星战无不胜，在技术上和经济上开始取代部分大卫星。但是必须明确指出：大小卫星是互补的，不是对立竞争。小卫星编队飞行将创造更多新的实用效果。

应用高新技术和新的设计思想发展起来的现代小卫星，具有如下优势：

质量轻，体积小；成本低；研制周期短（只需1年～2年，甚至几个月），技术更新快，能够及时应用新技术；性能好（功能密度高）；快速灵活，机动性好；能提供更多进入空间的机会，特别有利于发展中的国家；便于进行教育培训和空间演示试验。

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一箭11星发射

2000年1月27日，“人牛怪”火箭首次执行发射任务时，就搭载发射了11颗卫星，主要包括美国空军学院研制的FalconSat-1卫星（52千克）、美国加州圣克拉拉大学的aretemis jak卫星(0.5千克)和thelma & louise卫星(0.5千克)，亚利桑那州大学的asusat－1卫星(5.9千克) ，北美无线电业余卫星组织的hockeypuck卫星(0.5千克)和stensat卫星（0.2千克），美国空军研究实验室(afrl)的OCSE卫星（22千克），美国国防高级研究计划局（DARPA）的picosat－1a（0.7千克）和的picosat－1b（0.7千克）卫星，以及斯坦福大学的质量为13.5千克的在轨皮卫星发射器 (OPAL)。通过这次发射，在轨试验验证了一系列皮纳卫星技术，主要包括纳型卫星研制技术、光谱成像技术、GPS定轨技术、三轴姿态被动稳定控制技术、卫星自主操作运行与通信技术等等。借助OPAL (Orbiting Picosat Automatic Launcher)，在轨释放了多颗皮型卫星，验证了利用一颗母星释放多颗皮型卫星的技术可行性。

现代小卫星分类

现代小卫星分类在世界上有多种版本。目前最典型分类有广义和狭义分类两种，广义分类如下：小型卫星（Smallsat）：质量为500千克~1000千克；迷型卫星(Minisat)：质量为100千克~500千克；微型卫星(Microsat)：质量为10~100千克；纳型卫星(Nanosat)：质量为1千克~10千克；皮型卫星（Picosat）：质量为0.1千克~1千克。

狭义分类仅限质量在500千克以下，其他与广义分类一样。在实际应用中上述质量为100千克量级表示卫星在200千克~300千克至100千克左右；质量为10千克量级表示卫星在几十千克至10千克左右；质量为1千克量级表示卫星在几千克至1千克左右。