最便宜的小卫星?
2017-12-07阿什利·万斯,马津京
最便宜的小卫星?
起初,很多人都认为Planet的卫星就是个噱头,因为它小得难以拍摄高分辨率的图片,而且想要同时控制数十颗卫星存在技术上的难点。
此外,虽然首席执行官Marshall和首席战略官Schingler都有过硬的专业素养,但是他们的理念却像海市蜃楼一般虚无缥缈,一点儿也不像初露头角的商业巨头(首席技术官Boshuizen也在2015年离开了这家公司)。
现年(2017年)38岁的Marshall出生在伦敦以南肯特郡的一个中产家庭,他自幼就对航天抱有很大兴趣。青年时期,他在酒保和电工两个身份里来回切换——“我经常头天晚上喝得烂醉,然后第二天把自己给电了”——赚到钱就拿去做自己的望远镜。
在牛津大学,他学习了量子隐形传态和量子叠加等非常规物理学知识,正当大家都以为他会继续学术生涯的时候,他选择回归初心,前往美国多个航天研究中心见习,最终成为了新一代创新型工程师中的领袖。
Marshall看上去骨瘦如柴,肤色苍白,甚至有些书呆子气,但是他的胆识远超这些表象。多年以来,他一直都会前往非洲的偏远地区,为那里的学龄儿童教授科学知识。在英国时,他常常图好玩而闯入禁地,甚至某次女王在温莎城堡的时候他也混了进去。
Marshall为人直接,说话直来直去,甚至在加入NASA之后,因为他的性格而激怒了月球着陆器团队的一位成员,导致后者煽动美国联邦政府对Marshall的身份展开调查。相关调查进行了数年,某次在旧金山国际机场,他还被出入境管理人员扣押,他的电脑设备也被没收。“太吓人了”,他回忆道,“我很担心我们为项目做出的努力付诸东流”,还好这种情况没有发生。
Marshall幼年的一位朋友Kevin Parkin也在埃姆斯工作,他形容Marshall就像有命运之光眷顾一样。“他有一种能够吸引VIP的气场”,Parkin回忆着,有一次Marshall决定从Rainbow Mansion出发登山,一路穿过20英里的荒野去到海边,“他甚至连瓶水都没带就进山了,结果第二天回来的时候却坐着Larry Page和Sergey Brin的车,原来Marshall在海滩赶巧碰到了这两位创建Google的前辈。”
办公室里的Dove
另一位主角Schingler今年(2017年)也是38岁,同样不走寻常路。他去印度参加88颗立方星的发射,一路都是借宿,甚至还在大棚的冰淇淋机旁打地铺将就了一晚。为了能够交好运,他去当地的寺庙祈祷,还买了88个金色的小神像。他与妻子在世界各地建立了不同的共享公寓——算是他们质疑当今社会结构而进行的一个长期实验。
Schingler和Marshall再加上其他几位朋友最近达成了一个协议,他们中若是有人发了横财,要进行大宗采购,必须经过投票表决,大部分钱必须用于更大的善事(greater good)。“很多人越富有越孤独,”Schingler说,“与其同亲朋好友变得疏远,我更愿意以变革理论为指导,在亲朋和工作项目中变得充实。”
或许Planet公司很快就能把这种大局思想付诸实践。成立7周年之际,Planet已经在研制第14代Dove卫星,其内部厂房每周会淘汰20颗劣质星。
Dove立方星的外壳呈黑色,采用铝合金制成,质量很轻,外部是10cm×10cm×30cm的立方体结构,内含2013个部件。中间是一个用镀金隔热条带包裹的圆柱形望远镜,围绕它的是六个锂离子电池,每个电池配有一个加热器,还置有多个电路板。Planet公司并未透露Dove卫星的造价,但是某消息人士表示,其成本远在六位数以内(well into the six fi gures),意即远在百万美元以下。
为了降低风险,卫星制造商大都不会轻易更改设计方案。然而对于Dove卫星来说,它可以持续升级,因为Planet公司的测试和制造流程为工程师们留出了空间,保证卫星的处理器和图像传感器可以在短时间内得到验证。
在过去几年里,该公司已经将233颗卫星通过美国、印度、日本和俄罗斯的火箭发射入轨。当然,也有两次发射失败的情况出现,使得Dove卫星的碎片洒落海中。这确实是不小的损失,但是Planet公司已经在其商业模式中考虑了这样的失败情况。如果火箭爆炸,他们就会把员工都召回工厂,并开始协商下一次发射的事宜。事实上,Dove卫星的寿命仅为3年,结束使命之后它们会坠向地球,并在大气层内焚毁。
2017年2月,印度采用一箭多星的方式帮助Planet发射了88颗Dove卫星。对于此类发射,当火箭一级到达预定位置后,会前倾并慢慢旋转,以每秒一米的速度运行,每隔几度放出一颗到两颗卫星,五分钟内就能放出数十颗卫星。当Dove卫星被释放后,它的太阳能帆板就会展开,卫星一端的底盖也会打开,天线从这个开口处往外伸出。卫星下生产线的时候是黑色的,但是Planet喜欢喷点白漆,显得有艺术气息一些——在印度方面拍摄的影像资料中,Dove卫星看起来像是一串撒向(大部分为黑色的)太空背景墙上的白色珍珠。
为了让卫星能够到达优化的位置,Planet使用了一种叫做“差分拖拽”(differential drag)的技术,让太阳能帆板扮演船帆的角色,借助微量的大气减缓某个Dove卫星的速度,以协调其与其它Dove卫星的位置关系。太阳能帆板向前翻时,卫星运行遇到的阻力是帆板保持水平状态时的七倍。早前,差分拖拽还一直是个待实践的理论,而Planet已经证明了该技术能在一批卫星上实现。
当Dove卫星进入SSO(太阳同步轨道)之后,太阳帆板会根据算法进行调整,使卫星到达预定位置,并且保持一定的间距。全部88颗卫星调整完毕,前后共花了几个月时间,截至本文发稿(2017年6月29日),这批卫星已全部进入最佳状态。
一旦卫星部署完毕,Planet公司的姿态与确定控制系统(Attitude and Determination Control System)就会接管。Dove卫星上的陀螺仪和传感器会寻找磁场、地平线、太阳和其他恒星的位置。磁力矩器和反作用轮随后调整卫星,直到卫星到达理想方位。
Planet的航天器首席架构师Ben Howard说:“制造这样的系统并不难。难的是把成本降到和我们现在一样低,而且还能为特定的应用做精细的调整。”
一颗Dove卫星每天负责收集10000张图像,共覆盖200万平方公里,相当于墨西哥(或西藏与青海)的国土面积。这些多达40G的图片,通过卫星与Planet公司的12个地面站之间每天10次、每次8分钟的定制无线电通道传输至地面,Planet公司的这12个地面站分布在南极、智利、夏
威夷和冰岛等地。一旦图像到达地球,Planet的软件会开始编译,并删除被云和阴影遮挡的照片。随后,客户就可以(从客户端)登录应用程序并浏览其心仪的照片。Planet Labs的大客户包括墨西哥政府、德国航天局,还有诸如孟山都、威尔伯-爱丽丝(Wilbur-Ellis)和拜耳作物科学(Bayer Crop Science)等农业公司。他们每年投入数百万甚至数千万美元,以获得最新、最高质量图像的访问权,而同样的内容对于非盈利组织、学生和新闻机构则是免费的。
对于普通大众来说,他们可以免费访问较旧的低质量图片。Planet拒绝透露其收入,但仍然受到投资者的关注。截至目前,该公司融得的风险投资已逾1.8亿美元,而Planet公司的估值据称已超过10亿美元。
Planet 公司的这88颗新卫星现在能提供独一无二的地球每日图像(至少目前如此),但这家公司的目标不止于此。Schingler表示:“企业、政府、科学家和整个社会从未像这样为地球号过脉,随着河流的变化、农业生产力的变化,以及城镇和森林的变化,世界也在发生变化。这些数据将被用户们激活,让人们的日常决策(所考虑的因素中)增加一个全新的、有益的维度。”