3月3日,由GIO俱樂部|泰伯智庫主辦、北京空間科技信息研究所聯(lián)合主辦的泰伯大視野·GIO產(chǎn)業(yè)沙龍在京舉辦,此次沙龍的主題是“沖破囚籠--微小衛(wèi)星商業(yè)化的中國式挑戰(zhàn)”,50余位重量級GIO們出席了沙龍活動。
北京空間科技信息研究所主任劉豪做了名為“微小衛(wèi)星發(fā)展的技術(shù)路線圖”的報告,從技術(shù)角度給大家介紹了近年來微小衛(wèi)星的發(fā)展情況。劉豪認(rèn)為,微小衛(wèi)星可以取得成本和需求之間的平衡和匹配,實(shí)現(xiàn)最佳效果。以下為演講實(shí)錄(未經(jīng)本人核實(shí)):
劉豪:整個微小衛(wèi)星的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)是怎樣的?從供電能力來講,微納衛(wèi)星從1瓦到10瓦級,到現(xiàn)在多級展開,平均功率已經(jīng)突破了50瓦,微小衛(wèi)星功率已經(jīng)達(dá)到了千瓦級。
從早期發(fā)展到現(xiàn)在專用電路、無線電模式、覆蓋多個頻段等一些技術(shù),現(xiàn)在的納衛(wèi)星數(shù)據(jù)率已經(jīng)通過了3兆普每秒,微小衛(wèi)星光通信數(shù)據(jù)率已經(jīng)達(dá)到2.8G每秒。從最早8到16位單片機(jī)沒有操作系統(tǒng),發(fā)展到現(xiàn)在32位芯片級處理器,并且有多種操作系統(tǒng)可以選擇,微納衛(wèi)星還具備在軌指向處理能力。
從推進(jìn)能力看,最初采用單發(fā)冷氣推進(jìn)位保,冷氣發(fā)動機(jī)可退汞20米每秒的速度增量,有一部分產(chǎn)品可以為微納衛(wèi)星提供速度增量已經(jīng)高達(dá)4000米每秒。從最初組成簡單星座,發(fā)展到目前可編隊(duì)、組網(wǎng),即將開展在軌的自動對接和微操作實(shí)驗(yàn),國外也發(fā)展多種類似的伴飛衛(wèi)星,距離母衛(wèi)星大概米級的微納衛(wèi)星,未來還將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)非合作目標(biāo)的表面攀附等功能。
從結(jié)構(gòu)能力來看,從最初的教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)1U到3U的立方體衛(wèi)星,發(fā)展到現(xiàn)在6U、12U等在不斷的擴(kuò)大。以立方體衛(wèi)星為例,在軌高端系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到高能、高精的第3代,規(guī)模更小的皮衛(wèi)星已經(jīng)從概念變成了現(xiàn)實(shí),微小衛(wèi)星在不斷向微型化的極限發(fā)展。
微小衛(wèi)星的設(shè)計技術(shù)也在不斷提高,創(chuàng)新的設(shè)計理念和創(chuàng)新的體系結(jié)構(gòu)在不斷涌現(xiàn),包括設(shè)計思想的創(chuàng)新,集成技術(shù)的創(chuàng)新,以及專用的微系統(tǒng)集成技術(shù)的研發(fā)。
在設(shè)計思想創(chuàng)新這塊,我們傳統(tǒng)衛(wèi)星設(shè)計理念是用百分之百的成本滿足百分之百的需求,甚至用120%的成本滿足百分之百的需求。微小衛(wèi)星的設(shè)計思想變了,它是強(qiáng)調(diào)用20%的成本實(shí)現(xiàn)80%的任務(wù)需求。你如果追求過高的質(zhì)量,或者研制周期,或者說成功力,你要付出的成本就會越大。微小衛(wèi)星正是抓住了這一點(diǎn),它取得成本和需求之間的一個平衡和匹配,實(shí)現(xiàn)最佳的一個效果。
設(shè)計思想創(chuàng)新這塊,還有一塊是衛(wèi)星研制發(fā)射流程也在改編,傳統(tǒng)來講,在你制定衛(wèi)星的時候,基本上火箭也差不多確定了,大多數(shù)衛(wèi)星是一箭一星發(fā)射,傳統(tǒng)衛(wèi)星研制方和發(fā)射基本上是一對一,或者一對二匹配。微小衛(wèi)星的模式不一樣,是一對多,多對多,只要有一個標(biāo)準(zhǔn)化的接口,研制方提供衛(wèi)星的研制載荷,搭載方可以提供搭載,這樣自由度會更高,成本也會更地。
設(shè)計思想創(chuàng)新,是化大為小,化整為零,它就是想把原來的一顆功能完整、復(fù)雜的質(zhì)量很大的一個衛(wèi)星,分解成星座,或者分離成模塊,從目前來看,這種星座、分離模塊、分布式集群,在實(shí)際功能實(shí)現(xiàn)當(dāng)中,有可能實(shí)現(xiàn)單顆大衛(wèi)星無法實(shí)現(xiàn)更多的功能,也是為航天任務(wù)提供了創(chuàng)新的解決方案。
第二個就是COTS技術(shù)應(yīng)用,現(xiàn)在微小衛(wèi)星研制的時候,首先想到的是有沒有商業(yè)利用,如果沒有,我就研制專用的器械。像USB接口、網(wǎng)扣,也是用于微小衛(wèi)星的接口以及它的線拉網(wǎng),像DC-DC變電器也是用于危電推的電源,當(dāng)然這可能是業(yè)余,或者是高校做一些實(shí)驗(yàn)采用的,但是真正的商業(yè)化,可能還是要選擇合適的商業(yè)性器件。當(dāng)然也有基微型風(fēng)輪,包括新敏感器等等。
第三方面就是專用的微系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括姿態(tài)控制系統(tǒng)傳感器,也包括集成的數(shù)管,包括射頻MEMS通信,包括微納機(jī)構(gòu),都在有微系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)品在推向市場。像這些姿態(tài)控制的新敏感器,包括推進(jìn)產(chǎn)品,以及光學(xué)有效載荷,也在進(jìn)行微小型化,非常小,像相機(jī),就比硬幣大一點(diǎn)。
第四,是集成技術(shù)創(chuàng)新,這塊主要是統(tǒng)一規(guī)模標(biāo)準(zhǔn),典型的代表就是立方體衛(wèi)星。同時還有硬件設(shè)計的軟件化,軟件定義產(chǎn)品,一套硬件實(shí)現(xiàn)多種功能。像NASA手機(jī)衛(wèi)星,也是采用光纖太陽敏感器等。
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