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刘豪:微小卫星可在成本和需求之间取得平衡,实现最佳效果

微小卫星的设计技术也在不断提高,创新的设计理念和创新的体系结构在不断涌现。

  3月3日,由GIO俱乐部|泰伯智库主办、北京空间科技信息研究所联合主办的泰伯大视野·GIO产业沙龙在京举办,此次沙龙的主题是“冲破囚笼--微小卫星商业化的中国式挑战”,50余位重量级GIO们出席了沙龙活动。

  北京空间科技信息研究所主任刘豪做了名为“微小卫星发展的技术路线图”的报告,从技术角度给大家介绍了近年来微小卫星的发展情况。刘豪认为,微小卫星可以取得成本和需求之间的平衡和匹配,实现最佳效果。以下为演讲实录(未经本人核实):

  刘豪:整个微小卫星的技术发展脉络是怎样的?从供电能力来讲,微纳卫星从1瓦到10瓦级,到现在多级展开,平均功率已经突破了50瓦,微小卫星功率已经达到了千瓦级。

  从早期发展到现在专用电路、无线电模式、覆盖多个频段等一些技术,现在的纳卫星数据率已经通过了3兆普每秒,微小卫星光通信数据率已经达到2.8G每秒。从最早8到16位单片机没有操作系统,发展到现在32位芯片级处理器,并且有多种操作系统可以选择,微纳卫星还具备在轨指向处理能力。

  从推进能力看,最初采用单发冷气推进位保,冷气发动机可退汞20米每秒的速度增量,有一部分产品可以为微纳卫星提供速度增量已经高达4000米每秒。从最初组成简单星座,发展到目前可编队、组网,即将开展在轨的自动对接和微操作实验,国外也发展多种类似的伴飞卫星,距离母卫星大概米级的微纳卫星,未来还将进一步实现非合作目标的表面攀附等功能。

  从结构能力来看,从最初的教育技术实验1U到3U的立方体卫星,发展到现在6U、12U等在不断的扩大。以立方体卫星为例,在轨高端系统已经发展到高能、高精的第3代,规模更小的皮卫星已经从概念变成了现实,微小卫星在不断向微型化的极限发展。

  微小卫星的设计技术也在不断提高,创新的设计理念和创新的体系结构在不断涌现,包括设计思想的创新,集成技术的创新,以及专用的微系统集成技术的研发。

  在设计思想创新这块,我们传统卫星设计理念是用百分之百的成本满足百分之百的需求,甚至用120%的成本满足百分之百的需求。微小卫星的设计思想变了,它是强调用20%的成本实现80%的任务需求。你如果追求过高的质量,或者研制周期,或者说成功力,你要付出的成本就会越大。微小卫星正是抓住了这一点,它取得成本和需求之间的一个平衡和匹配,实现最佳的一个效果。

  设计思想创新这块,还有一块是卫星研制发射流程也在改编,传统来讲,在你制定卫星的时候,基本上火箭也差不多确定了,大多数卫星是一箭一星发射,传统卫星研制方和发射基本上是一对一,或者一对二匹配。微小卫星的模式不一样,是一对多,多对多,只要有一个标准化的接口,研制方提供卫星的研制载荷,搭载方可以提供搭载,这样自由度会更高,成本也会更地。

  设计思想创新,是化大为小,化整为零,它就是想把原来的一颗功能完整、复杂的质量很大的一个卫星,分解成星座,或者分离成模块,从目前来看,这种星座、分离模块、分布式集群,在实际功能实现当中,有可能实现单颗大卫星无法实现更多的功能,也是为航天任务提供了创新的解决方案。

  第二个就是COTS技术应用,现在微小卫星研制的时候,首先想到的是有没有商业利用,如果没有,我就研制专用的器械。像USB接口、网扣,也是用于微小卫星的接口以及它的线拉网,像DC-DC变电器也是用于危电推的电源,当然这可能是业余,或者是高校做一些实验采用的,但是真正的商业化,可能还是要选择合适的商业性器件。当然也有基微型风轮,包括新敏感器等等。

  第三方面就是专用的微系统技术的研发。重点领域包括姿态控制系统传感器,也包括集成的数管,包括射频MEMS通信,包括微纳机构,都在有微系统技术的产品在推向市场。像这些姿态控制的新敏感器,包括推进产品,以及光学有效载荷,也在进行微小型化,非常小,像相机,就比硬币大一点。

  第四,是集成技术创新,这块主要是统一规模标准,典型的代表就是立方体卫星。同时还有硬件设计的软件化,软件定义产品,一套硬件实现多种功能。像NASA手机卫星,也是采用光纤太阳敏感器等。

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