2015年9月，長征六號運(yùn)載火箭創(chuàng)造了一箭20星的亞洲紀(jì)錄，包括兩顆浙大皮星二號
萬眾矚目的長征七號剛剛在文昌首射成功，6月29日，實(shí)踐十六號02衛(wèi)星“乘著”長征四號乙運(yùn)載火箭，從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，進(jìn)入預(yù)定軌道，將開展空間環(huán)境探測及技術(shù)試驗(yàn)應(yīng)用。
人造地球衛(wèi)星離我們非常遙遠(yuǎn)，人們看不見、摸不著，其實(shí)，我們早已經(jīng)習(xí)慣于時(shí)時(shí)享受衛(wèi)星的惠澤，電視直播、天氣預(yù)報(bào)、導(dǎo)航等，都是衛(wèi)星提供的服務(wù)……一言以蔽之，離開衛(wèi)星現(xiàn)代人類幾乎“寸步難行”。
“隨著技術(shù)進(jìn)步，衛(wèi)星尺寸和研制成本不斷下降，普通企業(yè)甚至個(gè)人租用或購買一顆微小衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)夢想，已逐漸成為可能?！?/p>
浙江大學(xué)微小衛(wèi)星研究中心工作人員在展示“皮星一號”模型
浙江新聞客戶端專訪了浙江大學(xué)微小衛(wèi)星研究中心副主任王慧泉副教授，他告訴記者，很多顆小衛(wèi)星以組網(wǎng)的方式，在某些方面可以實(shí)現(xiàn)大衛(wèi)星無法實(shí)現(xiàn)的功能，小衛(wèi)星或小衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供“私人訂制”服務(wù)，已經(jīng)不再是夢了。
今年浙江省科技周上展出的“皮星二號”
平臺載荷比達(dá)1:1世界領(lǐng)先
最快幾天就能完成組裝發(fā)射
早在2010年9月22日，浙大微小衛(wèi)星研究中心研發(fā)的兩顆“皮星一號A”小衛(wèi)星，就由長征二號丁運(yùn)載火箭順利送入軌道。這是我國首批公斤級衛(wèi)星(也稱為皮衛(wèi)星，簡稱皮星)。
“皮星一號A”衛(wèi)星是一個(gè)邊長僅為15厘米的立方體，重3.5公斤，外身披著36片太陽能電池，對地面安裝了一個(gè)由浙大光電系研制的半球視場全景鏡頭，用于地球成像實(shí)驗(yàn)?！捌ば且惶朅”位于離地面645公里高的圓形軌道上，每96分鐘繞地球一圈。它們每天與西安衛(wèi)星測控中心有一次通信，傳回衛(wèi)星軌道、健康數(shù)據(jù)等信息。
2015年9月，我國新一代運(yùn)載火箭--長征六號運(yùn)載火箭創(chuàng)造了一箭20星的亞洲紀(jì)錄，其中就有兩顆浙大的 “皮星二號”衛(wèi)星。“皮星二號”平臺只有10公斤，卻攜帶了9.6公斤的載荷，平臺載荷比近1:1；也是全球首顆攜帶大型撓性展開機(jī)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制的皮納衛(wèi)星；其攜帶的輕質(zhì)高收納比展開機(jī)構(gòu)，收攏時(shí)長寬高僅為0.3米、0.3米、0.25米，展開后直徑1.6米。
大小衛(wèi)星分類
皮納衛(wèi)星大都采用工業(yè)級器件研制，這些器件從民用市場上就能采購到，成本也從傳統(tǒng)衛(wèi)星所需的幾億甚至幾十億，降低到幾百萬人民幣，不過，其品質(zhì)卻達(dá)到了航天級的水準(zhǔn)——兩顆“皮星一號A”衛(wèi)星已經(jīng)在太空中遨游5年多，至今仍在工作，兩顆皮星二號衛(wèi)星也已在軌工作近1年。
據(jù)王慧泉透露，通過兩輪四顆皮納衛(wèi)星的研制，浙大微小衛(wèi)星研究中心掌握了衛(wèi)星一體化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，衛(wèi)星主要零部件均為自主研發(fā)。
皮衛(wèi)星由于成本低廉，早期主要作為高校航空航天專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材，主要用于培養(yǎng)學(xué)生研制衛(wèi)星的能力。近十年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，皮衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)的能力越來越強(qiáng)，逐步用于新技術(shù)試驗(yàn)、通信、對地遙感等領(lǐng)域。如今，皮衛(wèi)星研發(fā)周期已縮短到1-2年，甚至出現(xiàn)了數(shù)周乃至幾天即可完成組裝發(fā)射的皮衛(wèi)星，而發(fā)射也只需短短幾天，可以滿足快速響應(yīng)的需求。
“皮星一號A”衛(wèi)星自帶相機(jī)向地面?zhèn)骰氐牡厍蛘掌?，?60度全景光學(xué)相機(jī)拍攝，圖片中央為拍攝盲區(qū)，鏡頭甚至拍攝出了衛(wèi)星的測控通訊天線和固定鏡頭的螺絲
只需1-2分鐘重訪我國任意一地
大衛(wèi)星能做的許多事小衛(wèi)星也能做
隨著信息、材料等技術(shù)一日千里，小衛(wèi)星正在大規(guī)模拓展航天應(yīng)用領(lǐng)域。那么，今天的小衛(wèi)星究竟能做到些什么呢？
“大量的小衛(wèi)星組網(wǎng)后，其時(shí)間分辨率比大衛(wèi)星有極大的提高?！蓖趸廴e例道：“在五六百公里高度軌道上，衛(wèi)星環(huán)繞地球一圈約100分鐘，單顆衛(wèi)星對某個(gè)地方的重訪周期可能需要兩三天之久——這就是時(shí)間分辨率。而由24顆小衛(wèi)星組成星座，則可以做到1-2分鐘重訪中國國土上的任意一個(gè)點(diǎn)！”
而由多顆微小衛(wèi)星組成的星座，還可以進(jìn)行空間分布式測量。“比如我們參與的歐盟QB50項(xiàng)目，一枚運(yùn)載火箭將50顆皮衛(wèi)星發(fā)射到320公里高的軌道上，實(shí)現(xiàn)對90至320公里高度上大氣層物理特性探測研究，可以改進(jìn)大氣模型。”王慧泉介紹道，大氣模型是氣象預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，高層大氣模型的改進(jìn)可以進(jìn)一步提高現(xiàn)在的氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度；另外像“神舟”飛船等返回式航天器，其預(yù)測的返回點(diǎn)位置也與大氣模型精確度緊密相關(guān)，大氣模型不準(zhǔn)確，預(yù)測的返回點(diǎn)位置與實(shí)際返回點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)偏差，有可能造成難以預(yù)測的危險(xiǎn)。
分布式測量小衛(wèi)星星座，在應(yīng)急救援、搶險(xiǎn)救災(zāi)等非常時(shí)期可以發(fā)揮特殊作用，可以進(jìn)行地震、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害勘測，還能在地面通訊設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀的情況下進(jìn)行應(yīng)急通訊。
浙大微小衛(wèi)星研究中心工作人員參與皮星安置工作
浙大微小衛(wèi)星研究中心主任、浙大航空航天學(xué)院副院長金仲和介紹說，目前各國小衛(wèi)星已涉足特種通信、對地觀測、導(dǎo)航增強(qiáng)、海洋探測、航道監(jiān)控、天文觀測等高大上領(lǐng)域，具體應(yīng)用方面，包括艦船定位、大氣PM2.5測量、漁業(yè)糾紛取證、工廠發(fā)貨業(yè)務(wù)量評估、危險(xiǎn)品運(yùn)輸車跟蹤……
甚至，把通訊基站放到太空軌道上，就實(shí)現(xiàn)了天基互聯(lián)網(wǎng)?！肮雀栌?jì)劃發(fā)射2000顆小衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)對地球表面無死角的全覆蓋?！?/p>
一句話，原來依賴大衛(wèi)星做的許多工作，現(xiàn)在皮衛(wèi)星也能做了。
浙江大學(xué)微小衛(wèi)星研究中心主任金仲和教授與“皮星一號A”備份衛(wèi)星
量產(chǎn)后單價(jià)有望降到三五百萬
閑時(shí)出租服務(wù)費(fèi)能便宜到你不相信
據(jù)王慧泉介紹，幾百公斤級的大衛(wèi)星價(jià)格普遍過億，而皮納衛(wèi)星目前價(jià)格基本在1000萬左右，如果達(dá)到幾十顆的量產(chǎn)規(guī)模，單價(jià)有望降到三五百萬。
三五百萬，就是杭州市區(qū)普通地段一套100多平米公寓的總價(jià)。在藏富于民的浙江，買得起的人可謂多如牛毛。
“如果有公司把小衛(wèi)星服務(wù)投入商業(yè)化運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)‘互聯(lián)網(wǎng)+小衛(wèi)星’，那么就能以很低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星私人定制?！?/p>
王慧泉還提出另一種更低成本的模式——小衛(wèi)星以“主業(yè)”為主，但把空閑時(shí)間的使用權(quán)出租給有關(guān)公司，公司再利用這些空閑資源，面向普通用戶提供各類服務(wù)，相當(dāng)于在此期間把衛(wèi)星轉(zhuǎn)租給用戶，那就可以做到更加低廉。
雖然我們生活中已經(jīng)時(shí)刻在享受由衛(wèi)星提供的服務(wù)，但目前還沒有私人的個(gè)性化定制服務(wù)。王慧泉說，“我相信未來私人租用衛(wèi)星可能成為一股風(fēng)潮?！?/p>
想象一下，或許在不遠(yuǎn)的將來，你手機(jī)的應(yīng)用商店里，可以免費(fèi)下載一款A(yù)PP應(yīng)用，通過它，你可以調(diào)用一顆、甚至幾十顆小衛(wèi)星，從太空中為你的家人、好友、同事或同學(xué)，拍出集體大合影，圖案想怎么擺就怎么擺，景深想要多大就可以做到多大——一連100張航拍鳥瞰的高清照片，背景不斷放大、放大、放大，從一個(gè)操場，到一條街區(qū)，到一座城市，到浙江省，到華東地區(qū)，到全中國，到亞歐大陸東端……最大的背景就是整個(gè)地球！這夠不夠狂拽炫酷叼炸天？
這一點(diǎn)，是大疆的航拍無人機(jī)絕對做不到的。
“我們的皮納衛(wèi)星平臺，載荷能力可以達(dá)到30公斤，總功率一般為20到30瓦，峰值功率可以到300瓦，約一半功率可供載荷使用。
30公斤、150瓦，在這個(gè)范圍內(nèi)，已經(jīng)可以滿足許多應(yīng)用需求了。
或許不久以后，你就能像用滴滴、神州叫車一樣，隨時(shí)隨地手機(jī)上打開一個(gè)APP，就能能調(diào)遣小衛(wèi)星星座為你服務(wù)
衛(wèi)星像滴滴專車一臺手機(jī)隨叫隨到
我們離那一天還有多遠(yuǎn)？
最近這個(gè)10年里，民間資本唱主角的航天商業(yè)化大潮，在全世界洶涌澎湃。
在政府的扶持之下，歐美崛起了以SpaceX為代表的一批新興商業(yè)航天企業(yè)，這些航天的“新生力量”帶來了全新的思維方式、發(fā)展理念和商業(yè)模式，他們創(chuàng)新技術(shù)，降低成本，顛覆了航天發(fā)射、衛(wèi)星應(yīng)用等領(lǐng)域的傳統(tǒng)發(fā)展模式。
成功者的示范效應(yīng)，也吸引了更多的企業(yè)涉足商業(yè)航天領(lǐng)域，而互聯(lián)網(wǎng)巨頭更是其中的積極力量。2014年，谷歌提出投資10億美元，建立一個(gè)包括180顆衛(wèi)星的星座計(jì)劃。近年更有多家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、SpaceX等提出多項(xiàng)百顆衛(wèi)星甚至數(shù)千顆衛(wèi)星的商業(yè)計(jì)劃，并已開始實(shí)施。
在我國，商業(yè)航天的發(fā)展也迎來了重大利好，政府不斷出臺政策助力商業(yè)航天的發(fā)展。
2007年，國防科工委、國家發(fā)改委出臺《關(guān)于促進(jìn)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》，加速衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年，國務(wù)院發(fā)布60號文件，鼓勵(lì)民間資本研制、發(fā)射和運(yùn)營商業(yè)遙感衛(wèi)星，提供市場化、專業(yè)化服務(wù)。
2015年10月，國務(wù)院發(fā)布《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015～2025）》，支持民間資本開展增值產(chǎn)品開發(fā)、運(yùn)營服務(wù)和產(chǎn)業(yè)化推廣。
“以前國家管控很嚴(yán)，只有國有機(jī)構(gòu)具備衛(wèi)星研制資質(zhì)，想發(fā)射衛(wèi)星也不容易?！蓖趸廴嬖V浙江新聞客戶端，“現(xiàn)在國家看到了商業(yè)航天發(fā)射及應(yīng)用是趨勢，政府層面支持、鼓勵(lì)國內(nèi)航天成果市場化的力度越來越大?！?/p>
或許，未來小衛(wèi)星服務(wù)會(huì)像滴滴專車一樣，能夠一臺手機(jī)隨叫隨到，為我們提供各種各樣的服務(wù)。
