微型卫星杰作：“天空卫星”与星座

□ 林来兴

微型卫星杰作：“天空卫星”与星座

□ 林来兴

“天空卫星”-1外形结构图

“天空卫星”-3外形结构图

美国天空盒子公司于2013和2014年分别发射两颗微型对地观测实验卫星“天空卫星”（SkySat-1、2），实验成功后，2016年发射5颗实用卫星（SkySat-3～7），计划在2017年9月发射6颗卫星，最后在2018和2019年发射13颗，总共24颗卫星，组成星座。

该星座具有“两高两新一轻一低”六大特点：高空间分辨率，全色分辨率0.8～0.9米，多谱2米；高时间分辨率，覆盖全球，对全球任何一个地区重访时间7～8小时；新的绿色（无毒）推进器，全球首次采用；新的大面阵延时积分互补金属氧化物半导体探测器，精度高，成本低，全球首次采用；轻质量，目前亚米分辨率卫星的质量最少都在300千克以上，而“天空卫星”仅100多千克；低成本，“天空卫星”每颗批生产，成本不超过2000万美元，整个星座成本约4亿～5亿美元，相当于一颗大卫星的费用。

2014年7月14日接收到“天空卫星”的信息数据经处理后得到的美国缅因州班戈城地区的图像。图中显示的是佩诺布斯科特河

“天空卫星”-2卫星的首批影像。图为北爱尔兰的班格尔地区图像

在无尘室中安装调试“天空卫星”

从实验到实用

作为实验的SkySat-1、2，卫星重83千克，箱式结构形状，收缩状态的几何尺寸60厘米×60厘米×80厘米，卫星平均功率120瓦，星上数据存储量768GB，卫星设计寿命4年。箱式结构底层入轨后展开，朝下设有抛物线天线直径47厘米，卫星设计工作在563千米的太阳同步轨道。

实验卫星发射后，接收了很多下传图像。根据对下传图像分析和相机探测器设计数据对比，实验卫星获得对地观测地面分辨率全色0.8～0.9米、多谱2米。若与美国“伊科斯”（IKONOS）卫星相比，该星全色分辨率为0.82米、多谱3.2米、卫星重817千克，SkySat-1、2的分辨率与它相当，质量仅为它的十分之一。

实验卫星成功后，公司决定研制正样卫星SkySat-3，并计划创建覆盖全球对地观测星座。由于增加了绿色无毒推进器，SkySat-3的质量为120千克。

SkySat-3的几何尺寸为60厘米×60厘米×95厘米，采用高帧速率互补金属氧化物半导体面阵探测器，对姿态稳定度的要求低，进一步降低了成本。有效载荷（相机）为来复式扫描。由三个相机拼接在600千米轨道高度实现8千米的成像幅宽。

2016年9月，SkySat4～7搭载“维加”火箭发射升空，入轨后，4颗卫星从火箭上面级分别先后弹出。

“天空卫星”最终将由24颗卫星组成星座，由4个轨道平面或者6个轨道平面，每个轨道平面由4颗或6颗均匀分布。星座对全球覆盖，对全球任何地区可以达到每隔7～8小时重访一次。对全球覆盖亚米精度卫星尚属首次。“天空卫星”星座工作在500千米太阳同步轨道，卫星设计寿命6年。为了维持星座轨道位置和建立初始星座轨道，星座需要推进器，很多微型卫星都无此设备。“天空卫星”设有高性能绿色推进器，无毒无污染，全球首次在轨使用。

未来发展

天空盒子公司作为遥感信息提供商，创造一套应用软件和相应硬件，实现从卫星获取信息，经过传输到地面站以及直接供给用户“一条龙” 快速传递模式，接近工人智能的功能，也是“天空卫星”星座软件一个新的应用特点。

在此基础上，星座获得信息应用价值很大，亚米空间分辨率，可以满足全球几乎全部民用和部分军用。

“天空卫星”星座将来发展有三个方面：

一是增加卫星发射数量，提高时间分辨率。如果将重访时间从7～8小时提高到3～4小时，这需要增加一倍卫星数量，费用相当于多发射一颗大卫星。如果需要，这完全可能，不存在任何困难。

二是提高空间分辨率。例如提高到全色分辨率0.5米左右、多谱分辨率不变，相当于美国2009年发射的“世界观测”-2（World View-2）卫星，重2吨、全色0.46米、多谱2米。在已有的基础条件下，“天空卫星”需要适当改造，如增加焦距、缩短像元尺寸、加大卫星构形长度等。为此卫星质量可能增加到200千克～250千克。这些技术上的问题，目前完全可以解决。

三是增加发射亚米分辨率微波雷达卫星，形成光学与微波混合对地观测星座，可以实现全天时全天候对地观测卫星星座。目前亚米分辨率微波雷达卫星已经有不少成功发射上天，卫星质量约在250千克～300千克。