引領技術變革的現代小衛星

□ 林來興

現代小衛星是從上世紀80年代中期發展起來的。它的發展可以分為下列三個階段：

第一階段為探索研究階段，大約從上世紀80年代中期至上世紀90年代末期。小衛星開始用于任務單一、系統簡單、運行壽命短的科學試驗研究、技術演示、教育等任務。探索應用高新技術，特別在小衛星中采用微電子技術和高速計算機方面取得成功經驗，探討小衛星擴大應用范圍。

第二階段為小衛星發展成為衛星一種類型，而且作為大衛星一個重要補充部分。這階段大約從上世紀90年代末期至本世紀初期。通過采用高新技術，真正成為了技術性能高、經濟成本低、研制周期短的現代小衛星。

“人牛怪”火箭

第三階段為本世紀以來的衛星應用和衛星技術大變革。由于小衛星大量引入高新技術和新設計概念與先進科學管理方法，在商業衛星和市場經濟推動下，價廉物美的小衛星戰無不勝，在技術上和經濟上開始取代部分大衛星。但是必須明確指出：大小衛星是互補的，不是對立競爭。小衛星編隊飛行將創造更多新的實用效果。

應用高新技術和新的設計思想發展起來的現代小衛星，具有如下優勢：

質量輕，體積小；成本低；研制周期短（只需1年～2年，甚至幾個月），技術更新快，能夠及時應用新技術；性能好（功能密度高）；快速靈活，機動性好；能提供更多進入空間的機會 ，特別有利于發展中的國家；便于進行教育培訓和空間演示試驗。

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一箭11星發射

2000年1月27日，“人牛怪”火箭首次執行發射任務時，就搭載發射了11顆衛星，主要包括美國空軍學院研制的FalconSat-1衛星（52千克）、美國加州圣克拉拉大學的aretemis jak衛星(0.5千克)和thelma & louise衛星(0.5千克)，亞利桑那州大學的asusat－1衛星(5.9千克) ，北美無線電業余衛星組織的hockeypuck衛星(0.5千克)和stensat衛星（0.2千克），美國空軍研究實驗室(afrl)的OCSE衛星（22千克），美國國防高級研究計劃局（DARPA）的picosat－1a（0.7千克）和的picosat－1b（0.7千克）衛星，以及斯坦福大學的質量為13.5千克的在軌皮衛星發射器 (OPAL)。通過這次發射，在軌試驗驗證了一系列皮納衛星技術，主要包括納型衛星研制技術、光譜成像技術、GPS定軌技術、三軸姿態被動穩定控制技術、衛星自主操作運行與通信技術等等。借助OPAL (Orbiting Picosat Automatic Launcher)，在軌釋放了多顆皮型衛星，驗證了利用一顆母星釋放多顆皮型衛星的技術可行性。

現代小衛星分類

現代小衛星分類在世界上有多種版本。目前最典型分類有廣義和狹義分類兩種，廣義分類如下：小型衛星（Smallsat）：質量為500千克~1000千克；迷型衛星(Minisat)：質量為100千克~500千克；微型衛星(Microsat)：質量為10~100千克；納型衛星(Nanosat)：質量為1千克~10千克；皮型衛星（Picosat）：質量為0.1千克~1千克。

狹義分類僅限質量在500千克以下，其他與廣義分類一樣。在實際應用中上述質量為100千克量級表示衛星在200千克~300千克至100千克左右；質量為10千克量級表示衛星在幾十千克至10千克左右；質量為1千克量級表示衛星在幾千克至1千克左右。

FalconSat-1衛星

ASUSat1衛星

OPAL（在軌皮衛星發射器）

STENSat衛星