小衛(wèi)星的前世今生

□ 特邀撰稿 林來興

導(dǎo)讀

“增一分太長，減一分太短。”工程技術(shù)和科學(xué)、藝術(shù)一樣，其發(fā)展的最終目標是追求簡潔的完美。現(xiàn)代小衛(wèi)星的出現(xiàn)，說明空間技術(shù)正沿著“簡化性和完善性”這條規(guī)律向前發(fā)展。現(xiàn)代小衛(wèi)星具有質(zhì)量輕、成本低、體積小、性能高、機動性好、研制周期短和應(yīng)用方面采用分布式系統(tǒng)等一系列的優(yōu)點。人們預(yù)測：小衛(wèi)星發(fā)展將引起空間技術(shù)和應(yīng)用發(fā)生一場重大變革。

今年是第一顆人造衛(wèi)星上天55周年。1957年，蘇聯(lián)成功地發(fā)射了一顆質(zhì)量為83.6千克的小衛(wèi)星，人類從此進入了空間時代。小衛(wèi)星的歷史與人類航天事業(yè)一樣長，衛(wèi)星試驗最初就是從微小衛(wèi)星開始的，不過那時的小衛(wèi)星集成化程度低、功能單一，只能算是簡單小衛(wèi)星。

小衛(wèi)星一般指質(zhì)量在500千克（個別指1000千克）以下的衛(wèi)星。截止到2010年12月底，全世界發(fā)射了具有不同技術(shù)水平與不同檔次的小衛(wèi)星約2100顆左右，占世界航天器總發(fā)射量6351顆的1/3左右。其中，質(zhì)量為100千克量級的微型衛(wèi)星900多顆，質(zhì)量為10千克量級的納型衛(wèi)星700多顆，質(zhì)量為1千克量級的皮型衛(wèi)星100多顆，其他1000千克以下的小衛(wèi)星有300多顆。

根據(jù)這半個多世紀小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用概況，可以把這時期小衛(wèi)星分為兩類：

第一類稱為傳統(tǒng)小衛(wèi)星，時間大約在1957年至上世紀80年代中期；第二類稱為現(xiàn)代小衛(wèi)星，時間大約從上世紀80年代中期至今。在這2100顆左右小衛(wèi)星中現(xiàn)代小衛(wèi)星占一半以上，約1100顆。這兩類小衛(wèi)星之間主要差別是設(shè)計思想。第一類小衛(wèi)星質(zhì)量之所以“小”，是因為受客觀條件所限。例如：當(dāng)時運載能力不夠，研制衛(wèi)星沒有經(jīng)驗，主觀上是迫不得已，才把衛(wèi)星做小；第二類小衛(wèi)星質(zhì)量小，是主觀要求，希望衛(wèi)星質(zhì)量輕、成本低、體積小、性能高和研制周期短等等。

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傳統(tǒng)小衛(wèi)星歷經(jīng)20多年的發(fā)展，在開發(fā)空間應(yīng)用和推動空間技術(shù)的發(fā)展中，起到了重要作用。小衛(wèi)星在應(yīng)用方面向全方位發(fā)展，并且獲得巨大經(jīng)濟、社會和軍事效益。后來由于世界冷戰(zhàn)和軍事需求，火箭運載能力迅速提高，衛(wèi)星應(yīng)用也隨著擴大。到了上世紀80年代中期，衛(wèi)星開始向大型化發(fā)展，質(zhì)量變得越來越重（重到十幾噸）；功能越來越復(fù)雜；成本越來越高（高到一顆衛(wèi)星十幾億美元）；研制周期越來越長（長到十幾年）。與此同時，計算機、電子、信息化技術(shù)發(fā)展與此相反，質(zhì)量越來越輕，成本越來越低，技術(shù)水平和經(jīng)濟成本按摩爾定律（Moor e’s Law）在發(fā)展。出現(xiàn)這樣明顯反差，說明空間技術(shù)急需改革。為此，在上世紀80年代中期，國際上出現(xiàn)一股小衛(wèi)星開發(fā)熱潮，從而促進現(xiàn)代小衛(wèi)星興起。

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摩爾定律

在計算機領(lǐng)域有一個人所共知的“摩爾定律”，它是英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登·摩爾于1965年在總結(jié)存儲器芯片的增長規(guī)律時（據(jù)說當(dāng)時在準備一個講演），發(fā)現(xiàn)“微芯片上集成的晶體管數(shù)目每12個月翻一番”。當(dāng)然這種表述沒有經(jīng)過什么論證，只是一種現(xiàn)象的歸納。但是后來的發(fā)展卻很好地驗證了這一說法，使其享有了“定律”的榮譽。后來表述為“集成電路的集成度每18個月翻一番”，或者說“三年翻兩番”。這些表述并不完全一致，但是它表明半導(dǎo)體技術(shù)是按一個較高的指數(shù)規(guī)律發(fā)展的。

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