盡管衛(wèi)星應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但是衛(wèi)星的制造成本對(duì)于普通企業(yè)來說，仍然高不可攀。這種情況從去年開始，發(fā)生了根本的變化。

　　2013年11月19日，美國軌道科學(xué)公司從弗吉尼亞州的沃羅普飛行研究所發(fā)射了一枚火箭，火箭攜帶著29個(gè)衛(wèi)星升天并進(jìn)入低軌道運(yùn)行，創(chuàng)造了單次發(fā)射數(shù)量的記錄。30個(gè)小時(shí)以后，俄羅斯Kosmotras國際宇航公司把32顆衛(wèi)星帶入低軌道。今年1月，軌道科學(xué)公司又把33顆衛(wèi)星帶到國際空間站，并在一個(gè)月以后釋放。

　　上面所提到94顆衛(wèi)星的大部分都是按照立方體衛(wèi)星(CubeSat)標(biāo)準(zhǔn)建造的納型衛(wèi)星。立方體衛(wèi)星是一個(gè)邊長不超過10厘米的立方體，重量小于1.3千克。有些衛(wèi)星是由兩到三個(gè)這樣的立方體組成的。納型衛(wèi)星的密集升天，意味著立方體衛(wèi)星已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室里走出，用來發(fā)送有用的科學(xué)數(shù)據(jù)，并提供高價(jià)值的商業(yè)服務(wù)。

　　按照重量劃分，500千克至1000千克的叫小型衛(wèi)星，100千克至500千克的叫微小衛(wèi)星，10千克至100千克的叫微型衛(wèi)星，1千克至10千克的叫納型衛(wèi)星，0.1千克至1千克的叫皮型衛(wèi)星，小于0.1千克的叫飛型衛(wèi)星。

　　在未來五年里，預(yù)計(jì)會(huì)有超過1000個(gè)納型衛(wèi)星被發(fā)射到太空中。

　　開發(fā)競賽已經(jīng)開始

　　盡管遭受挫折，衛(wèi)星“瘦身化”的道路已經(jīng)很清晰。“在今天，你用一個(gè)小芯片，就能承載蘇聯(lián)時(shí)代斯普特尼克衛(wèi)星的大部分功能。而且，數(shù)量級(jí)還要快得多。”康奈爾大學(xué)的教授梅森•佩克(Mason Peck)說，他曾經(jīng)擔(dān)任美國航空航天局首席科學(xué)家。

　　如今最有雄心的項(xiàng)目，是由28個(gè)納型衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群，每個(gè)納型衛(wèi)星大約由三個(gè)立方體衛(wèi)星組成，邊長大約30厘米。今年1月，這些納型衛(wèi)星被帶到國際空間站，然后借助美國NanoRacks公司開發(fā)的衛(wèi)星發(fā)射器分批釋放。衛(wèi)星的擁有者是總部位于舊金山的Planet Labs公司。這28個(gè)納型衛(wèi)星在給地球拍攝圖片，盡管分辨率要低得多，但是他們的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的大衛(wèi)星，而且拍攝的頻率要快得多。

Planet Labs的納型衛(wèi)星

　　Planet Labs接受了大約6500萬美元的私人投資，其納型衛(wèi)星能夠提供傳統(tǒng)衛(wèi)星的大部分功能，但是成本要低很多。這意味著什么呢？意味著太空產(chǎn)業(yè)很多過時(shí)的技術(shù)，都能夠很好地被最新設(shè)備所取代，Planet Labs的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官威爾•馬歇爾(Will Marshall)說。

　　離Planet Labs不遠(yuǎn)的地方，也就幾公里，另外一家舊金山公司SPIRE(原名Nanosatisfi)正在開發(fā)ArduSats。這是一個(gè)開源平臺(tái)，其中有兩個(gè)ArduSats已經(jīng)升空。ArduSats包含有一組傳感器，能夠執(zhí)行各種各樣的任務(wù)，例如定位。打個(gè)比方，有25萬艘船在行走50海里的路途中，會(huì)自動(dòng)發(fā)射出具有身份標(biāo)識(shí)的信號(hào)。低軌道的納型衛(wèi)星群可以收集這些信號(hào)，然后不斷更新船只的地理位置。這樣做的成本極低，不需要借助價(jià)格高昂的衛(wèi)星信號(hào)上傳。如果這樣的系統(tǒng)發(fā)展成熟，像今年3月失聯(lián)的馬航MH370飛機(jī)就有可能被衛(wèi)星群捕捉到。

　　再往南一點(diǎn)到山景城，Skybox公司(已被谷歌收購)可以通過它發(fā)射的第一顆在軌微型衛(wèi)星拍攝高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，它在未來幾年還會(huì)陸續(xù)發(fā)射23個(gè)類似的衛(wèi)星。通過天文鏡來獲取高分辨率的數(shù)據(jù)，以滿足公司數(shù)據(jù)分析的需要，衛(wèi)星的尺寸就不能變得太小了。Skybox的微型衛(wèi)星大約是100千克重，在微型衛(wèi)星中這是一個(gè)很普通的尺寸。這家公司引用立方體衛(wèi)星的例子對(duì)它的投資者說，“用非常低的成本，把衛(wèi)星發(fā)射到太空去，可以發(fā)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)能讓你賺更多錢。”Skybox公司創(chuàng)始人丹•貝爾肯斯托克(Dan Berkenstock)說。

　　從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)應(yīng)用

　　立方體衛(wèi)星從上個(gè)世紀(jì)90年代開始走出實(shí)驗(yàn)室的。當(dāng)時(shí)，美國摩海德州立大學(xué)教授鮑勃•特威格斯(Bob Twiggs) 還在斯坦福大學(xué)。特威格斯對(duì)大型衛(wèi)星開發(fā)項(xiàng)目的漫長周期十分不滿，他思考如何制造小體積衛(wèi)星，以降低發(fā)射成本。

　　通常而言，太空發(fā)射需要一個(gè)甚至多個(gè)有效載荷，同時(shí)需要壓艙物以平衡火箭。但是特威格斯認(rèn)為，只要不影響任務(wù)執(zhí)行，立方體衛(wèi)星可以取代這種壓艙物。最佳尺寸的創(chuàng)意來自于裝豆豆娃(Beanie Babies)的箱子。后來，在加利福尼亞州理工州立大學(xué)約迪•比格(Jordi Puig)的合作下，這個(gè)尺寸變成了標(biāo)準(zhǔn)。特威格斯還研發(fā)了邊長5厘米的PocketQube，最大承重為180克。

　　得利于消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)尤其是智能手機(jī)的迅速發(fā)展，眾多性價(jià)比高的組件給微小衛(wèi)星的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如今，一個(gè)普通的智能手機(jī)，也會(huì)包含多個(gè)重要的組件，例如測算移動(dòng)速度的加速計(jì)，探測磁場的磁力計(jì)、指北針、接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)的GPS接收器、多重射頻測量位置的陀螺儀、測量壓力的氣壓計(jì)、兩個(gè)攝像頭等等。

　　去年，全球第一個(gè)用手機(jī)做成的手機(jī)衛(wèi)星(PhoneSat)被送進(jìn)軌道。這個(gè)手機(jī)衛(wèi)星的原型是谷歌的Nexus One智能手機(jī)，手機(jī)被放到三個(gè)立方體衛(wèi)星單元里，取名為STRaNd-1。負(fù)責(zé)開發(fā)的是Surrey衛(wèi)星技術(shù)公司。Surrey公司是歐洲空中客車集團(tuán)旗下的一個(gè)英國企業(yè)，專注于微小衛(wèi)星領(lǐng)域。手機(jī)衛(wèi)星的發(fā)射主要是用來測試能手機(jī)組件在太空環(huán)境中智的性能。手機(jī)會(huì)提前安裝幾個(gè)實(shí)驗(yàn)用的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序在手機(jī)進(jìn)入軌道后會(huì)拍攝照片，記錄磁場。

　　制造納型衛(wèi)星并不難

　　智能手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品，帶來了一攬子眾多有用的技術(shù)，以完成那些重百倍、大千倍的傳統(tǒng)衛(wèi)星的眾多功能，但成本大幅下降。包含發(fā)射環(huán)節(jié)，單個(gè)立方體衛(wèi)星的發(fā)射成本大約為15萬美元到100萬美元，而傳統(tǒng)衛(wèi)星的成本大約為2億到10億美元。

　　較低的成本，再加上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)較低，這就使得納型衛(wèi)星的建造速度大大加快，而且也能接受較高風(fēng)險(xiǎn)的失敗概率。納型衛(wèi)星的生命周期一般來說都相對(duì)較短，在重新回到大氣層焚毀之前，其運(yùn)行時(shí)間不會(huì)超過兩年。所以，Planet Labs已經(jīng)準(zhǔn)備在2015年更換部分納型衛(wèi)星。

　　在一個(gè)開發(fā)周期動(dòng)輒需要十幾二十年的衛(wèi)星行業(yè)，微小型衛(wèi)星和納型衛(wèi)星突破性的建造模式及發(fā)射入軌速度，在太空產(chǎn)業(yè)里引起了充分重視。

　　就連美國航空航天局本身，也在尋求如何從消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)獲益。美國航空航天局加利福尼亞Ames研究中心的布魯斯•優(yōu)思特(Bruce Yost)說，該中心(Planet Labs的幾位創(chuàng)始人就出自這里)已經(jīng)發(fā)射了五個(gè)手機(jī)衛(wèi)星，并且還準(zhǔn)備組成一個(gè)手機(jī)衛(wèi)星群，以監(jiān)測它們與衛(wèi)星之間的通信。

　　研究者們想獲取納型衛(wèi)星的零部件并不難。舊金山就有這么一家供應(yīng)商叫Pumpkin公司。創(chuàng)始人安德魯•卡爾曼(Andrew Kalman)從2000年開始銷售納型衛(wèi)星組件。Pumpkin公司銷售的除了有幾百美元的支架以外，也提供幾十萬美元的完整系統(tǒng)。Pumpkin還為美國國家偵察局提供了12個(gè)三單元組的立方體衛(wèi)星，以幫助該機(jī)構(gòu)展示相關(guān)技術(shù)。

　　差異化帶來競爭力

　　盡管大部分圍繞地球轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)衛(wèi)星都可以拍攝照片，但是拍攝出來的圖片很久都不能更新，有些需要幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間。新的服務(wù)提供商則可以根據(jù)需求以更快的頻率提供更新，其中有些能提供的精度高達(dá)50厘米，但是能夠達(dá)到這種精度的衛(wèi)星每天只能拍攝到地球的局部。

　　按照Planet Labs的說法，一旦納型衛(wèi)星組群完畢，就可以提供分辨率為3米到5米的圖像，而Skybox公司采用小衛(wèi)星能夠達(dá)到90厘米的分辨率。根據(jù)科技和商業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需求，這些遙感圖像的更新時(shí)間可縮短至幾小時(shí)一次。

　　這些遙感圖像數(shù)據(jù)，可以用來觀測環(huán)境條件的變化、非法的砍樹活動(dòng)以及河道的改變等等。Planet Labs公司表示，在早期應(yīng)用中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)河道變化特別頻繁。

　　衛(wèi)星運(yùn)行速度及拍攝頻率的加快，將會(huì)帶來很多可能性，Skybox的貝爾肯斯托克說。這家公司提供數(shù)據(jù)分析流，例如森林里的樹木數(shù)量、美國停車場不同時(shí)間段的停車數(shù)量等。另外，還可以記錄交通運(yùn)行模式、監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施、觀察植被、觀測工廠煙霧排放、監(jiān)視港口船只等。貝爾肯斯托克說，隨著數(shù)據(jù)的不斷累積，還可以提供更豐富的可視化數(shù)據(jù)。（文 | 內(nèi)容總監(jiān) 王悅承）