小卫星制造：推动变革——2019年第33届小卫星会议在美国犹他州举行

文 | Blaine Curcio 编译|曲向芳

2019年8月3－8日，第33届小卫星会议(The 33rd Annual Conference on Small Satellites)在美国犹他州立大学举行。小卫星会议自1987年以来每年举办一次。本届会议的主题是“小卫星制造：推动变革”。随着小卫星的发展给卫星行业带来的诸多变化，在第二次全球星座热潮来临之际，小卫星制造成为了新热点。2019年小卫星会议呈现出一些趋势，这些趋势清晰地阐明了本届会议的主题，即推动变革，大规模生产小卫星，以大幅降低成本，从而扩大总体市场规模。参会人数超过3000人，覆盖全产业链。

1 规模发展

第33届小卫星会议的一个关键点是未来小卫星制造业需要扩大规模的程度。会议的主旨发言人、一网公司（OneWeb）的格雷格·维勒（Greg Wyler）重申，该公司计划发射数百颗、最终可能达数千颗的卫星，卫星制造厂每天可生产1～2颗卫星。柏林空间技术公司（BST）的汤姆·塞格特（Tom Segert）在演讲中指出，卫星制造正在接近“亨利·福特时刻”，制造业将在很大程度上实现自动化、智能化和可扩展性，从而实现小卫星制造商的重大整合。麦克萨技术公司（Maxar）指出，当卫星制造规模从6颗增加到300颗时，零部件成本平均节省60%，一些部件成本有望节省90%，这可以从低地球轨道（LEO）星座的生产制造中学习到。总之，未来的小卫星行业需要规模发展，这可能会导致现有的数百家小卫星制造商进行整合。

2 数据量巨大

本次小卫星会议的另一个主题是：未来几十年卫星将产生的数据量，以及将从这些数据中衍生的新应用。几家公司谈到了正在生成的数据，以及将数据传回地球的创造性方式。美国行星公司（Planet）的Kiruthika Devaraj谈到该公司一颗3U立方体卫星的吉比特每秒级数传载荷，其X频段数传设备第二代高速下行链路（HSD2）已经实现超过1.6Gbit/s的下行峰值速率，每次过顶能够提供超过80GB的下行链路数据。RainCube公司介绍了一颗使用Ka频段和S频段将气象数据传输到地球的6U立方体卫星，该公司计划发射更多立方体卫星，并有可能发射具有更大天线的卫星，或者长期来说，发射用于行星际通信的卫星。来自日本的地球遥感初创公司——创企合成视角公司（Synspective）的西藤弘博米（Hirobumi Saito）说，该公司在17个月内融资了1亿美元，他把2015年发射的超小型卫星Hodoyoshi－4与2019年发射的新技术试验卫星－1（Rapis－1）的下行速率进行了比较，分别为540Mbit/s和1270Mbit/s，这是数据传输能力在小卫星上大幅提高的一个例证，数据采集能力进一步提高。Synspective公司的首颗合成孔径雷达（SAR）卫星质量为150kg，将在2020年由“织女星”（Vega）火箭发射入轨，到2022年，将有6颗卫星在轨，最终组成一个由25颗卫星构成的StriX星座。Synspective公司希望最终发射大约100颗卫星。所有这些卫星都将产生数据，并且数据量会越来越大。

3 高度自动化

日本Synspective公司的StriX星座卫星

如果未来的小卫星革命真正实现，可能至少部分要归因于高度自动化。维勒的主题演讲强调了OneWeb卫星制造厂的自动化程度。他指出，工厂中的螺丝刀由机器人操作，并且这些螺丝刀可以测量施加在每颗卫星中每个螺钉的确切扭矩。如果卫星在轨遇到问题，OneWeb公司可以重新访问制造该卫星的数据，并尝试根据极其精确的、机器采集的数据了解问题所在。

一些技术讲座还强调了卫星自动化测试和制造过程的使用，以此减少制造时间。BST公司的报告突出显示了印制电路板（PCB）等部件的生产可以通过自动化快速提高。自动化生产将受益于模块化程度的日益提高，卫星由更加标准化的部件组成，组合起来更容易。Maxar公司介绍了在其小卫星上可以达到的模块化程度。

Planet公司还谈到该公司在其“天空卫星”（SkySat）星座上成功实现了大部分操作功能的自动化，SkySat星座拥有15颗卫星，具有较高的分辨率，与该公司的100多颗“鸽子”（Dove）卫星一起工作。Planet公司已将大部分日常维护工作、小部分的运营工作，以及一些相当容易理解和熟知的异常情况实行了自动化处理。该公司保有一个团队来处理特定的一次性任务，但是当星座只有1颗卫星时，就设法减少每周所需的人工小时数。从2014年的将近350h降到2019年的大约100h，而星座目前有15颗卫星，并且还在继续增加。这也表明，虽然自动化可以解决许多问题，大幅提高效率，但仍然需要一些人为干预或参与。

4 发射生态系统将向小卫星倾斜

地球静止轨道（GEO）卫星市场已经经历了几年的衰退。卫星制造商处境艰难，它们越来越倾向于小卫星，特别是那些准备发射数百甚至数千颗卫星的大型星座。目前，发射业务的主力还是传统的GEO卫星，但小卫星的发展一旦进入大量的星座建网及商用，火箭发射必向其倾斜以满足市场需求。因此，大型发射服务提供商现在为小卫星提供服务不足为奇。美国太空探索技术公司（SpaceX）和欧洲阿里安航天公司（ArianeSpace）都在本次会议期间宣布将提供小卫星发射服务。

最先进的新兴发射公司之一——火箭实验室公司（Rocket Lab）宣布将以其“电子”（Electron）火箭第一级的可重用性为目标。Rocket Lab公司的首席执行官彼得·贝克（Peter Beck）以前曾表示，Rocket Lab公司不会以可重用性为目标，而现在瞄准可重用性，是因为公司需要达到更快的制造速度。贝克在会议上指出，可重复使用一级火箭，哪怕只重复使用一次也将“有效倍增”该公司的火箭制造能力。总体而言，虽然Rocket Lab公司的决定可能会为其带来更具竞争力的价格和更高的生产能力，但也将导致21世纪20年代初中小型运载火箭的供过于求。全世界有十几家公司正在研发这种类型的运载火箭，其中许多公司计划在21世纪20年代初进行数十次发射，那么为了达到火箭的合理使用率，则需要大量增加向太空发射的货物数量。

5 结语

毫无疑问，小卫星生态系统的发展达到了一个临界点，如果需求条件合适的话，变革就将到来。更多的自动化制造、更大的产量和不断演进的价值链都将导致进入太空的价格下降，从而导致对天基业务的需求剧增。

需求剧增的幅度有多大尚不确定。本次小卫星会议呈现出明显乐观的氛围，参会人数超过以往，新公司展示其商业计划。随着航天业继续变得更加主流，小卫星将发挥更大的作用，使太空更容易被大众触及和了解。本届会议引人注目的是众多大学参会、年轻人的数量超过以往，并且充满活力。在过去几十年里，小卫星可能一直是航天业的一个次要角色，但是未来它们将越来越多地影响整个航天业，向人们展示出有时小事物也会具有革命性的影响力。