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1、應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能1應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能1小衛(wèi)星井噴為哪般童子軍2014年3月31日,我國(guó)長(zhǎng)征-2C火箭成功將實(shí)踐-11的06星送入太空。這是東方紅衛(wèi)星有限公司2001年成立以來(lái)研制、升空的第42顆小衛(wèi)星,總數(shù)超過(guò)了著名的英國(guó)薩瑞衛(wèi)星技術(shù)有限公司33年來(lái)研制、升空的小衛(wèi)星數(shù)量(41顆)。東方紅衛(wèi)星有限公司是目前世界上最大的小衛(wèi)星研制試驗(yàn)基地,搜尋到失聯(lián)馬航疑似物的高分-1也是該公司研制的小衛(wèi)星回顧2013年,全球一共成功發(fā)射了208個(gè)航天器,大幅度超過(guò)了1990年173個(gè)的
2、歷史最高紀(jì)錄,成為航天器發(fā)射數(shù)量最多的一年,其重要原因就是有大量小衛(wèi)星升空.發(fā)射質(zhì)量低于500千克的小衛(wèi)星占全部航天器數(shù)量的63%,特別是質(zhì)量小于10千克的航天器數(shù)量達(dá)到92個(gè),占全部航天器數(shù)量的44%,同比增長(zhǎng)了2.5倍。這也孕育著未來(lái)航天發(fā)展的重大變革。重新放異彩現(xiàn)代小衛(wèi)星和20世紀(jì)70年代以前生產(chǎn)的小衛(wèi)星大相徑庭,前者應(yīng)用高新技術(shù)和新設(shè)計(jì)思想研制,比后者功能強(qiáng)得多,技術(shù)含量大大提高,不僅能廣泛用于商業(yè)通信、航天遙感、空間科研和行星探測(cè)等,軍用價(jià)值也很高。所以,現(xiàn)在一般把20世紀(jì)70年代以前發(fā)射的小衛(wèi)星叫傳統(tǒng)(簡(jiǎn)單)小衛(wèi)星,20世紀(jì)80年代以后發(fā)射的小衛(wèi)星稱(chēng)現(xiàn)代(高性能)小衛(wèi)星。進(jìn)入21世
3、紀(jì)后,越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始重視和發(fā)展小衛(wèi)星,從而在全世界掀起了新的小衛(wèi)星熱潮,現(xiàn)代小衛(wèi)星具有如下特點(diǎn):一是研制周期短,通常不超過(guò)兩年,并使衛(wèi)星的制造過(guò)程從工匠式過(guò)渡到流水線式,而大衛(wèi)星要7-8年;二是發(fā)射方式靈活,既能由小運(yùn)載火箭單獨(dú)發(fā)射,也可以搭車(chē)方式隨同別的衛(wèi)星一起發(fā)射,還能用一枚火箭發(fā)射多顆小衛(wèi)星,甚至可以運(yùn)到空間站上用機(jī)械臂釋放到太空;三是成本低,小衛(wèi)星可批量生產(chǎn),單顆衛(wèi)星成本低,發(fā)射費(fèi)用也較低,一些發(fā)展中國(guó)家也能研制;四是生存能力強(qiáng),用小衛(wèi)星群代替單顆大型衛(wèi)星可以十當(dāng)一,互為備份,整個(gè)系統(tǒng)能帶傷堅(jiān)持戰(zhàn)斗;五是應(yīng)用范圍廣,可以應(yīng)用在通信、遙感、科研和軍事等各個(gè)方面,并適用于進(jìn)行新技術(shù)試驗(yàn)
4、;六是功能強(qiáng),易于在不同的軌道上組成衛(wèi)星星座,從而實(shí)現(xiàn)單顆衛(wèi)星無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。兩種分類(lèi)法隨者小衛(wèi)星的不斷發(fā)展,它又可細(xì)分為多種。衛(wèi)星重量在1000千克以下的衛(wèi)星都稱(chēng)為小衛(wèi)星。如果按衛(wèi)星的重量進(jìn)行廣義劃分,它又可細(xì)分了六個(gè)等級(jí):一般把重量為500D1000千克的衛(wèi)星為小型衛(wèi)星;重量為100D500千克的衛(wèi)星為微小衛(wèi)星;重量為10D100千克的應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能10.1D1千克的衛(wèi)星為皮型必須引電池提供100瓦功率就比每千克太陽(yáng)能電池提供20瓦功率提高了4倍功能密度。所以,也衛(wèi)星為微型衛(wèi)星;重量為1D10千克的衛(wèi)星為納型衛(wèi)星;重量為衛(wèi)星
5、;重量為小于0.1千克的衛(wèi)星為飛型衛(wèi)星。小衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)就是越來(lái)越小。隨著認(rèn)識(shí)的不斷加深,人們意識(shí)到僅僅以重量作為劃分小衛(wèi)星的依據(jù)是不夠的,入功能密度的概念。功能密度是指衛(wèi)星每千克重量所能提供的功能。例如,每千克太陽(yáng)能可按照功能密度把小衛(wèi)星分為簡(jiǎn)單小衛(wèi)星和現(xiàn)代小衛(wèi)星兩種?,F(xiàn)代小衛(wèi)星已經(jīng)歷了三個(gè)階段:第一階段是從20世紀(jì)80年代中期至90年代初期,可稱(chēng)之為探索研究階段。這一階段取得了采用微電子學(xué)、高速計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的成功經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)大了小衛(wèi)星的應(yīng)用范圍。第二階段是從20世紀(jì)90年代初到90年代末,可稱(chēng)之為發(fā)展、高、成本低、研制周期短的現(xiàn)代小衛(wèi)星。第三階段是量高新技術(shù)、全新設(shè)計(jì)概念和先進(jìn)管理方式的小
6、衛(wèi)星,場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位,并引起衛(wèi)星應(yīng)用的一場(chǎng)重大變革。21世紀(jì)初到現(xiàn)在,在此階段,采用大可以取代部分大衛(wèi)星,在商業(yè)衛(wèi)星市新穎立方體1999年,美國(guó)斯坦福大學(xué)湯姆肯尼教授根據(jù)該校多年對(duì)皮型衛(wèi)星研究積累的經(jīng)驗(yàn)以及深入分析研究,對(duì)皮型衛(wèi)星提出了新的概念,把皮型衛(wèi)星定義為立方體衛(wèi)星,即重量為(也叫1U)。由若干顆立方體衛(wèi)星千克,體積約為10厘米口10厘米口10厘米的正立方形衛(wèi)星(若干個(gè)U)可以組成立方體納型衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱(chēng)納星)例如:采用50D100顆立方體納星(每顆重間分辨率(2D3米)和高時(shí)間分辨率(重訪時(shí)間為。從此以后,這兩種衛(wèi)星得到了飛速發(fā)展。8千克),能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋,可以同時(shí)獲得高空15D45
7、分鐘),其經(jīng)濟(jì)成本僅1億多美應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能1元,相當(dāng)目前一顆大型地對(duì)觀測(cè)衛(wèi)星的價(jià)錢(qián)。立方體衛(wèi)星和立方體納星是現(xiàn)代小衛(wèi)星的一個(gè)新創(chuàng)舉,因?yàn)樗鼈円子诳焖賹?shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、易于技術(shù)更新,用,因此具有很好的發(fā)展前景。研制周期短,經(jīng)濟(jì)成本低,應(yīng)用在分布式空間系統(tǒng)后能發(fā)揮更大作目前,世界上有多家研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)正在專(zhuān)門(mén)研制、生產(chǎn)和7D8年時(shí)間,立方體衛(wèi)星和立供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的立方體衛(wèi)星和立方體納星。僅僅用了方體納星已從創(chuàng)新概念、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、飛行實(shí)驗(yàn)發(fā)展到具體空間應(yīng)用。2013年,厄瓜多爾和秘魯把自主研制立方體納衛(wèi)星通過(guò)搭載發(fā)射,實(shí)
8、現(xiàn)了本國(guó)首顆衛(wèi)星的突破。2013年,國(guó)外的成功發(fā)射1U、1.5U、2U和3U立方體衛(wèi)星共計(jì)75顆,超過(guò)該年小衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)的一半,未來(lái)仍將將保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)。手機(jī)變衛(wèi)星近年,在立方體衛(wèi)星的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了手機(jī)衛(wèi)星,在全球產(chǎn)生了巨大的影響。所謂手機(jī)衛(wèi)星就是以立方體衛(wèi)星為衛(wèi)星平臺(tái),以智能手機(jī)為有效載荷的新型衛(wèi)星。2013年2月,英國(guó)薩瑞衛(wèi)星公司研制的全球的第一個(gè)智能手機(jī)衛(wèi)星-薩瑞培訓(xùn)研究和納衛(wèi)星演示1號(hào)升空。它是一個(gè)3U立方體衛(wèi)星,4.27千克,采用手機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制,除了太陽(yáng)電池板和推進(jìn)系統(tǒng)外,該衛(wèi)星具有傳統(tǒng)衛(wèi)星的所有部件和功能,也是全球第一個(gè)采用3D打印零件進(jìn)入太空的航天器。2013年4月,美國(guó)航
9、空航天局的3顆智能手機(jī)衛(wèi)星(2個(gè)PhoneSat1.0和1個(gè)PhoneSat2.0)升空。它們均為1U立方體衛(wèi)星,操作系統(tǒng)為谷歌的安卓系統(tǒng),將智能手機(jī)芯片組作為星載計(jì)算機(jī),500萬(wàn)像素手機(jī)攝像頭用于拍攝地球影像。由于采用了消費(fèi)級(jí)智能手機(jī)作為主要載荷,PhoneSatv1成本僅3500美元,PhoneSatv2a成本僅8000美元。飛行期間,這3顆手機(jī)衛(wèi)星完成了如下幾項(xiàng)任務(wù):把衛(wèi)星的電池、溫度等自身數(shù)據(jù)傳回地面;用手機(jī)拍攝了地球圖片并傳回地面;與銥星星座進(jìn)行數(shù)據(jù)通信試驗(yàn)。5精靈將登場(chǎng)隨著微電子、微機(jī)械、微納技術(shù)、輕型材料、精密加工、高效能源、一體化多功能結(jié)構(gòu)、空間即插即用、集成化綜合電子等技術(shù)的
10、發(fā)展和衛(wèi)星設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)新,促進(jìn)了星載遙感器、探測(cè)器、通信轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算機(jī)以及保障系統(tǒng)儀器、設(shè)備、部件的小型化,使現(xiàn)代小衛(wèi)星更顯光彩奪目,衛(wèi)星小型化趨勢(shì)將愈發(fā)明顯,小衛(wèi)星能力不斷提升。此外,在微電子機(jī)械系統(tǒng)、微光機(jī)電系統(tǒng)、微遙感器、微轉(zhuǎn)發(fā)器、微推力器等技術(shù)的推動(dòng)下,甚小衛(wèi)星中的皮型衛(wèi)星技術(shù)逐漸成熟,飛型衛(wèi)星也實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。繼2000年全球首顆皮型衛(wèi)星發(fā)射入軌之后,美國(guó)將于2014年完成全球首次飛型衛(wèi)星在軌部署,使人類(lèi)進(jìn)入飛型衛(wèi)星時(shí)代,衛(wèi)星體系也將隨應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能1之進(jìn)一步完善,由大、小、微型衛(wèi)星延伸至納、皮、飛型衛(wèi)星。2014年美國(guó)
11、將發(fā)射凱克衛(wèi)星1號(hào)納星,該衛(wèi)星入軌后釋放200顆名為精靈的芯片衛(wèi)應(yīng)用并初步形成規(guī)模階段。在這一階段,大多數(shù)小衛(wèi)星采用高新技術(shù),成為名副其實(shí)的性能1星,完成全球首次的芯片衛(wèi)星在軌飛行試驗(yàn)(重量在0.01千克以下芯片衛(wèi)星,即衛(wèi)星的大小像芯片一樣,它屬于飛型衛(wèi)星,將在一塊印刷電路板上集成航天器全部功能),通過(guò)wifi聯(lián)系。精靈衛(wèi)星的發(fā)射標(biāo)志著芯片衛(wèi)星從概念向?qū)嵱没~出了重要一步,將推動(dòng)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星從微小型化設(shè)計(jì)到超小型化設(shè)計(jì)的過(guò)渡。發(fā)射方式多小衛(wèi)星技術(shù)的迅猛發(fā)展與發(fā)射方式增多、成本降低密不可分。2013年,國(guó)外通過(guò)20次發(fā)射任務(wù)成功將135顆小衛(wèi)星送入空間。其中,以一箭五星及以上發(fā)射共8次,共成功發(fā)射小
12、衛(wèi)星102顆。一箭多星發(fā)射已成為目前小衛(wèi)星發(fā)射主流方式。2013年11月,美國(guó)和俄羅斯相繼完成一箭二十九星和一箭三十二星發(fā)射。2014年1月,美國(guó)又創(chuàng)造了一箭三十四星的紀(jì)錄。采用一箭多星的方式發(fā)射,提高了發(fā)射利用率,降低了單星發(fā)射成本和進(jìn)入太空的門(mén)檻,為創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新概念提供來(lái)了低成本上天機(jī)會(huì),活躍了商業(yè)發(fā)射市場(chǎng)的搭載業(yè)務(wù),極大地提高了衛(wèi)星低成本、大規(guī)模、批量化部署能力,又能增加航天創(chuàng)新技術(shù)在軌驗(yàn)證機(jī)會(huì)。另外,從2012年起至今,已多次用貨運(yùn)飛船將立方體衛(wèi)星送入國(guó)際空間站,然后用國(guó)際空間站機(jī)械臂附加的小衛(wèi)星釋放裝置部署到太空。從國(guó)際空間站上釋放小衛(wèi)星振動(dòng)更小,有助于降低設(shè)計(jì)難度和生產(chǎn)成本,并可
13、充分利用有人參與的優(yōu)勢(shì),在站上進(jìn)行測(cè)試和一定程度的維修,甚至在站上根據(jù)需求進(jìn)行組裝。目前,一箭多星已成為小衛(wèi)星發(fā)射的主流方式,在軌釋放也逐漸細(xì)分為空間站釋放、母子衛(wèi)星釋放和在軌分離等多種手段。星座用途大小衛(wèi)星現(xiàn)在主要用在通信廣播、對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)、科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)等各個(gè)領(lǐng)域,在軍事上也有重要的作用,因?yàn)樗芸焖傺兄?、快速發(fā)射,及時(shí)投入使用,因而能滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)的特殊要求。與大衛(wèi)星相比,單顆小衛(wèi)星的功能相對(duì)較低,但用多顆小衛(wèi)星等按一定要求分布在一種或多種軌道上,共同合作完成某項(xiàng)空間飛行任務(wù),就可獲得更大的價(jià)值。通過(guò)多顆低軌小衛(wèi)星組成的星座,能同時(shí)獲得高空間分辨率、高時(shí)間分辨率,增加覆蓋面,減少信號(hào)衰減
14、等,大幅提高空間系統(tǒng)的生存能力和空間體系的彈性,實(shí)現(xiàn)單顆大衛(wèi)星難以實(shí)現(xiàn)的功能和性能。所以,星座組網(wǎng)正成為小衛(wèi)星發(fā)揮效能的重要途徑。美國(guó)第二代全球星星座已完成部署,銥星星座和軌道通信星座也即將更新?lián)Q代。這些星座大多通過(guò)星間鏈路連接成一個(gè)整體,能進(jìn)行全球無(wú)縫隙通信,滿(mǎn)足全球個(gè)人通信的需求。另外,2013年發(fā)射的科學(xué)與技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星是2012年的3倍,達(dá)92顆,大多是10千克以下的納衛(wèi)星,幾乎占2003年首顆納型衛(wèi)星上天以來(lái)發(fā)射總數(shù)的1/4。早期納型衛(wèi)星主要用于教學(xué)和培訓(xùn),而2013年發(fā)射的納衛(wèi)星絕大多數(shù)用于空間研究和技術(shù)演示,力圖通過(guò)納型衛(wèi)星演示驗(yàn)證先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù),探索業(yè)務(wù)化應(yīng)用潛力,補(bǔ)充以大衛(wèi)星為
15、骨干的衛(wèi)星體系,尋求航天發(fā)展模式的變革。出現(xiàn)新動(dòng)向24顆小衛(wèi)2013年,美國(guó)天空盒子成像公司首次提出了大數(shù)據(jù)、小衛(wèi)星概念,將建造由星組成的遙感星座,克,分辨率優(yōu)于2013年11月,首顆天空衛(wèi)星1米,首次實(shí)現(xiàn)微衛(wèi)星級(jí)高分辨率成像能力。1號(hào)商用衛(wèi)星發(fā)射入軌,整星質(zhì)量2014年,美國(guó)行星實(shí)驗(yàn)室公90千11司的28顆納型衛(wèi)星-鴿群1號(hào)升空,組建世界上最大的遙感衛(wèi)星星座。為3D5米,但星座規(guī)模已超過(guò)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋所需的衛(wèi)星數(shù)量,足以保證運(yùn)行可靠性;無(wú)需它的分辨率并不高,對(duì)星上相機(jī)下達(dá)特定區(qū)域的成像指令,星圖像。美國(guó)軍方則一直在用小衛(wèi)星推動(dòng)中2013年完成2項(xiàng)作戰(zhàn)響應(yīng)空間即可滿(mǎn)足用戶(hù)需求;作戰(zhàn)響應(yīng)空間項(xiàng)目,次任務(wù),即作戰(zhàn)響應(yīng)空間可提供高重訪、低成本的全球衛(wèi)現(xiàn)已發(fā)射了多顆相關(guān)小衛(wèi)星,其3號(hào)發(fā)射任務(wù)和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星6號(hào),前者包括1顆180千克的空間試驗(yàn)項(xiàng)目衛(wèi)星納星,用于測(cè)試戰(zhàn)術(shù)通信技術(shù)。在3號(hào)和28顆立方體衛(wèi)星,后者是作戰(zhàn)響應(yīng)空間項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)下,美國(guó)各軍兵種相繼提出面5千克立方體向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的小衛(wèi)星項(xiàng)目,發(fā)展作戰(zhàn)響應(yīng)空間能力,與主戰(zhàn)場(chǎng)大衛(wèi)星系統(tǒng)形成能力互補(bǔ)。小衛(wèi)星的成本低使得更多的國(guó)家可以研制或購(gòu)買(mǎi)。石衛(wèi)星和近地物體監(jiān)視衛(wèi)星升空。前者是加拿大首顆軍用衛(wèi)星,米3,設(shè)計(jì)壽命為5年,用于對(duì)空
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