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小卫星越来越受宠

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lin-j-k 发表于 2004-12-15 10:23 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–浙江–嘉兴 电信

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大卫星的末路

  在人类开始航天活动的初期,卫星建造的很小,那是为了发射起来更容易,它不需要大型运载火箭,也不需要花费太多的火箭燃料。后来在卫星的建造上,逐渐开始向大型化方向发展。上个世纪九十年代前期,小卫星已经绝迹了,大卫星越来越受宠,它们的功能也越来越多,似乎是一种竞赛,看看谁有本事造出大卫星。新世纪初期,这场竞赛终于走到了劲头。

  2002年11月26日,俄罗斯航天部门在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场用一枚“质子-K”火箭为欧洲航天局发射了“阿斯特拉-1K”通信卫星。但由于火箭加速器发生故障,这颗通讯卫星未能进入目标轨道。阿斯特拉-1K通讯卫星高6.6米,总长37米,总重量超过5吨。卫星上装有10部天线,主要用于广播、电视、移动电话和互联网信号的传送。在广播电视方面,它可以传输1100个频道的节目,覆盖欧洲地区近1亿人口。卫星的使用寿命预计为13年,SES公司本准备用它来替代正在运行中的3枚卫星,但它却遭受到了彻底的毁灭。两周以后,这颗卫星重新返回地面,它在穿越大气层时,被燃烧成微小的碎片,坠落到太平洋内。

  阿斯特拉-1K通讯卫星不是一般的卫星,它是当时人类建造出来的最大的卫星,这个任务发射的失败使俄罗斯的航天发射业雪上加霜,无论是保险公司,还是卫星所属的通讯公司,都受到了前所未有的打击。这颗卫星的失败揭开了卫星建造历史上一个崭新的篇章,它为大卫星的建造敲响了丧钟。大卫星再也没有了昔日的风光,同时也为小卫星的建造揭开了新的一页。

  发射小卫星费用低

  目前通常把重于3.5吨的卫星叫巨型卫星,重于2吨的称大型卫星,重于1吨的称为中型卫星,不到一吨的称之为小型卫星。小型卫星又可细分为小卫星,超小卫星,微型卫星以及纳米卫星。

  在现在的航天市场中,要建造一颗卫星,它的主要费用是设计和研制费用,这需要的资金数量往往让业主感到无法承受,但是建造小卫星就不一样了,这往往是一种模块化的设计,对于业主来说,它只需用很少的费用搞设计,然后再采购基础元器件,把它们组装在一起就可以了。

  小卫星的建造费用跟它的质量有关系,质量0.5~1吨的小卫星造价为2000万~5000万美元,质量0.1~0.5吨的超小卫星造价为400万~2000万美元,质量10~100千克的微型卫星,造价为100万~400万美元,至于纳米卫星,它们一般小于10千克,造价在100万美元之下,卫星越小,建造费用也就越低。

  建造这样的小卫星省钱,发射这样的小卫星也同样省钱,因为在国际航天市场上,一般是按照卫星的质量来收费的,而且往往可以用一枚火箭同时把几颗卫星射入轨道。

  目前国际上一箭多星的发射常用两种方式。一种是把几颗卫星一次送入一个相同的轨道或几乎相同的轨道上;第二种是分次分批释放卫星,使每一颗卫星分别进入不同的轨道。就是说,运载火箭到达某一预定轨道速度时,先释放第一颗卫星,然后火箭继续飞行,达到另一个预定的轨道速度时,又释放第二颗卫星,依此类推,逐个把卫星送入各自的预定运行轨道。

  小卫星有多种好处,不仅建造费用低,一箭多星的发射技术又使它的发射费用大大降低。

  小卫星的广泛应用

  建造卫星最早的目的是为军事服务的,人们希望它们有越来越高的侦察能力的同时,也希望它拥有越来越高的生存能力,它必须能应付敌人的进攻。使用小卫星,可以解决安全方面的一系列问题,让很多个小卫星组成网络就是很好的方法。

  用多颗小卫星组成网络,可以代替一颗大卫星,这些小卫星基本构造都一样,它们承担着相同的任务。它们在太空中飞行着,彼此之间的距离有着严格的要求,高度也有着严格的规定。这使它们形成了一个星座系统,也叫做编队飞行,这样可以使它们共同完成一个大卫星应该完成的任务,它们的能力甚至超过大卫星,而且某些方面是大卫星无法完成的。

  不把很多鸡蛋放在一个篮子里,小卫星的组网技术充分体现了这一点。这样的布局就不怕敌人攻击,即使一颗卫星受到损害,其它卫星照样还可以完成任务,而且,候补卫星也可以迅速发射,顶替受到损害的卫星。这一点在军事上还有另一个好处,那就是它们的个头很小,要想击中它们,实在是一件不容易的事情。正是因为它存在着很多的好处,所以小卫星在军事上受到了很高的重视。单是美国空军的微小卫星计划就有:“空间试验实验平台”,“试验卫星系统-10”,“强力卫星-1、2”,“PICOSat”,“三军试验任务-5”和“21世纪技术卫星”等。不仅在美国,在各个国家,当代小卫星技术的发展都受到了空前的重视。

  中国的小卫星

  与其它航天国家一样,中国的空间技术也是从小卫星开始起步的。1970年4月24日,中国发射了第一颗简单小卫星“东方红一号”,重量为173千克。1971年3月又发射了第二颗简单小卫星“实践一号”,重量为221千克,这颗小卫星在太空中成功运行了8年,获得了大量的科学研究数据。

  1990年我国发射“风云一号”气象卫星的同时,又搭载发射了两颗小卫星。1994年2月,我国运用成熟技术,以较快速度研制发射了“实践四号”小卫星。

进入到新世纪,伴随着世界范围的小卫星热潮,中国的小卫星技术也更加热起来。2003年10月,中国成功地发射了“创新一号”卫星,之后中国科学院在上海召开了“创新一号”卫星总结会,也就是这个时候,中国科学院微小卫星联合重点实验室挂牌成立,这标志着我国的微小卫星研制进入了新的发展时期。

  在小卫星的利用方面,中国也使用了组网技术,我国分别于2000年9月1日、2002年10月27日、2004年11月6日发射升空的三颗卫星都属于“资源二号”卫星,它们主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域。这是三颗小卫星,它们需要组成网络系统。西安卫星测控中心采用复杂的控制技术,经过30天的观测控制和轨道维持,成功地将这组系列卫星以120度的相位差均匀分布在太阳同步轨道面上。今年12月1日,这三颗卫星成功地实现了三星组网运行。“资源二号”系列卫星的组网成功,表明我国已具备了对雏形星座的组网控制能力,这对未来组建大规模小卫星星座和小卫星群控制等提供了关键的技术前提。

  在未来,小卫星在中国还将会发挥越来越大的作用,在今年国际卫星对地观测委员会(CEOS)第十八届全会上,中国提出建立环境与灾害监测预报小卫星星座,这个计划分两个阶段,第一阶段包括两颗光学卫星和一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,第二阶段目标包括四颗光学卫星和四颗雷达卫星。2007年前,将完成第一阶段研制工作,第二阶段将在2010年完成。

  目前,小卫星的发展方兴未艾,形成了一种国际热潮,这是由多种原因促成的,一方面是因为它们的建造成本低,另一方面是因为卫星组网技术的发展,当然,还有另一个重要原因,那就是一箭多星技术的发展。目前最多可以一次发射8颗卫星,到2007年,第一颗卫星上天50周年的时候,欧洲航天局要一次发射50颗卫星。这样宏伟的目标,也将进一步推进有关小卫星相关技术的研制热潮。
E-mail:lin-j-k@163.com
E-mail: jklina@sina.com
     QQ390096556
地球人 发表于 2004-12-15 10:35 | 显示全部楼层 来自: 美国 SBCDSL用户
"一次发射50颗卫星", 简直就象撒喜糖一样。
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活动星图 发表于 2006-1-26 12:26 | 显示全部楼层 来自: 中国–云南–玉溪 电信
[quote:62f07ff0c6="地球人"]"一次发射50颗卫星", 简直就象撒喜糖一样。[/quote]哈哈,我们把垃圾装进铁皮筒里,再扔进太空,然后…… :mrgreen:
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无聊兵 发表于 2006-1-27 11:49 | 显示全部楼层 来自: 中国–广西–柳州–柳南区 电信
我不知道写这篇文章的人是什么人。常人都应该知道批发比零售便宜吧。
我来主观分析一下,不当之处请指教。
假设:
1个卫星有3套电源系统,那么分成n个卫星将要3n套电源系统。就算小卫星要求没这么高2n套是一定要的。当然一个大的电源质量、体积是要大一些但绝对不可能有n个小电源大。
1个卫星要一个外壳,n个卫星就要n个外壳。有效载荷明显减少。
1个卫星有大量的冗余的共用设备,对于大卫星来说冗余设备明显比n个少。
文章还说了攻击问题,全世界有能力攻击卫星的也就美国。你不去惹它就得了。惹了它它也不一定会用攻击卫星这重方法来对付你。再说了,2米大小的卫星质量是1米大小卫星的8倍,加大质量对体积影响并不大。
最重要的一点,大卫星一般是通讯卫星,轨道就这么些,发一个就要占一个轨道。哪有这么多轨道?

最后我想说的是:难道文章的作者能想到的问题,全世界这么多航天工作者都想不到吗?
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