2014年國外小衛(wèi)星回顧

張召才 朱魯青（北京空間科技信息研究所）

2014年，全球小衛(wèi)星（本文中提及的小衛(wèi)星專指發(fā)射質(zhì)量低于500kg的衛(wèi)星）活動延續(xù)了2013年高速發(fā)展態(tài)勢，年度發(fā)射總數(shù)再創(chuàng)新高，小衛(wèi)星能力再上新臺階，小衛(wèi)星應(yīng)用再創(chuàng)新模式。同時，小衛(wèi)星繼續(xù)發(fā)揮航天技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，國外依托小衛(wèi)星開展了大量前沿技術(shù)和創(chuàng)新概念在軌飛行驗證項目。

1 發(fā)射統(tǒng)計分析

2014年，全球共成功發(fā)射小衛(wèi)星162顆，占全球同期入軌航天器總數(shù)的61.8%，相較2013年同比增長22.7%。近兩年來，小衛(wèi)星年度占比均超過60%。這表明，小衛(wèi)星已成為世界航天活動高速發(fā)展的主要驅(qū)動力和重要發(fā)展領(lǐng)域。

2014年，小衛(wèi)星年度占比結(jié)束連續(xù)4年的高速增長勢頭，自2011年以來首次下滑，其主要原因是2014年10月28日，美國安塔瑞斯－120（Antares－120）火箭發(fā)射失敗，造成29顆立方體衛(wèi)星未能成功發(fā)射入軌。

2000年以來全球成功入軌小衛(wèi)星統(tǒng)計

年度星均質(zhì)量持續(xù)降低，微納衛(wèi)星發(fā)展高度活躍

隨著小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量不斷增長，全球每年的星均發(fā)射質(zhì)量（每年成功發(fā)射的航天器總質(zhì)量除以每年成功發(fā)射的航天器總數(shù)量）呈持續(xù)降低趨勢。據(jù)美國空間作品（SpaceWorks）咨詢公司預(yù)測，2016年全球星均質(zhì)量相比2012年將降低79%，屆時星均質(zhì)量大約為500kg。

年度星均發(fā)射質(zhì)量變化趨勢

50kg以下微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)統(tǒng)計

美國小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量大幅增長

隨著微電子、微光機電和集成電路技術(shù)不斷發(fā)展，衛(wèi)星小型化趨勢不斷加速，微納衛(wèi)星性能快速提升，成為小衛(wèi)星領(lǐng)域發(fā)展最為活躍的組成部分。尤其是50kg以下微納衛(wèi)星發(fā)展高度活躍，成為航天技術(shù)創(chuàng)新和航天應(yīng)用變革的重要突破點。2014年，全球共成功發(fā)射該類衛(wèi)星130顆。其中，立方體衛(wèi)星因其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、低成本優(yōu)勢而廣受高校與初創(chuàng)航天公司青睞，發(fā)射數(shù)量快速攀升，2014年全球共成功發(fā)射立方體衛(wèi)星103顆。未來，在應(yīng)用需求和市場活力不斷增長的驅(qū)動下，全球微納衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將繼續(xù)攀高。據(jù)SEI咨詢公司預(yù)測，2014－2016年期間，全球50kg以下微納衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)將達到650顆以上。

美國發(fā)射數(shù)量高居首位，日本發(fā)射數(shù)量躍居次席

從所屬國家看，美國2014年成功發(fā)射90顆小衛(wèi)星，相較2013年同比增長了45%，發(fā)射總數(shù)高居全球首位；日本成功發(fā)射了21顆小衛(wèi)星，是全球小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量第二多的國家；歐洲小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量有所回落；俄羅斯小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量與2013年基本持平。此外，更多的中小國家借助小衛(wèi)星開展了本國航天活動，匈牙利、立陶宛和烏拉圭均在2014年發(fā)射了本國首顆衛(wèi)星，推動了航天技術(shù)在全球的普及，加深了航天在世界范圍內(nèi)的影響。

宇航公司關(guān)注力度加大，新興商業(yè)公司大量涌現(xiàn)

從研制商看，宇航公司對小衛(wèi)星關(guān)注力度逐步加大，超越大學(xué)和科研機構(gòu)，成為2014年度全球小衛(wèi)星研制的主要力量。2014年，全球共有106顆小衛(wèi)星由宇航公司研制，與2013年相比增長近108%。

一方面，以研制大衛(wèi)星為主的宇航公司開始關(guān)注小衛(wèi)星業(yè)務(wù)。波音公司推出了“幻影鳳凰”（Phantom Phoenix）系列小衛(wèi)星平臺，并獲得首個業(yè)務(wù)衛(wèi)星訂單；雷神公司（Raytheon）構(gòu)建了小衛(wèi)星自動化和批量化生產(chǎn)線；勞拉空間系統(tǒng)公司（SS/L）也以承研天空盒子公司（Skybox）13顆“天空衛(wèi)星”（SkySat）為契機，建立了專門的小衛(wèi)星產(chǎn)品線。

宇航公司對小衛(wèi)星關(guān)注力度加大

業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星數(shù)量增長3倍

小衛(wèi)星資產(chǎn)屬性分布

另一方面，國外近年涌現(xiàn)出大量新興商業(yè)小衛(wèi)星公司，如美國天空盒子公司、行星實驗室公司（Planet Labs）以及俄羅斯達斡利亞宇航公司（Dauria Aerospace）、阿根廷衛(wèi)星邏輯公司（Satellogic）等。這些新興公司均提出商業(yè)小衛(wèi)星星座計劃，發(fā)展面向定制化需求的創(chuàng)新應(yīng)用和商業(yè)運營模式，推動了全球范圍內(nèi)小衛(wèi)星活動的發(fā)展與繁榮。

業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星數(shù)量激增，對地觀測成為核心驅(qū)動

從應(yīng)用領(lǐng)域看，隨著小衛(wèi)星能力不斷提升，小衛(wèi)星應(yīng)用不再只局限于科學(xué)與技術(shù)試驗，開始邁入業(yè)務(wù)化、裝備化運營階段，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。2014年，全球共成功發(fā)射對地觀測小衛(wèi)星77顆，通信廣播小衛(wèi)星18顆，小型深孔探測器1個，科學(xué)與技術(shù)試驗小衛(wèi)星66顆。業(yè)務(wù)型小衛(wèi)星占比達到59.3%，總量相較2013年增長3倍。

小衛(wèi)星業(yè)務(wù)能力不斷提升，在軍事領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景已獲得各方高度關(guān)注。2014年，俄羅斯發(fā)布的《俄羅斯2030軍事技術(shù)裝備發(fā)展戰(zhàn)略》提出，俄羅斯面臨的主要軍事威脅之一是“主要國家加緊發(fā)展包括以各種（作戰(zhàn)、偵察、電子壓制）小型衛(wèi)星和納米衛(wèi)星為基礎(chǔ)的航天技術(shù)”。美國航天基金會2014年6月發(fā)布的《2014年航天報告》也指出，“未來幾年一個可能的趨勢是小衛(wèi)星將占據(jù)更多的市場份額。”

商業(yè)資本大量涌入，商用小衛(wèi)星強勢崛起

得益于小衛(wèi)星業(yè)務(wù)能力不斷提升，商業(yè)資本開始大量涌入，國外出現(xiàn)眾多初創(chuàng)商業(yè)小衛(wèi)星公司。這些公司以云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)為驅(qū)動，面向用戶提供專業(yè)化、定制化服務(wù)，催生全新商業(yè)應(yīng)用模式。在商業(yè)資本推動下，商用小衛(wèi)星強勢崛起，發(fā)射數(shù)量急速攀升。2014年，商用小衛(wèi)星發(fā)射總數(shù)達到80顆，占小衛(wèi)星年度發(fā)射總數(shù)的49.4%。其中，以行星實驗室公司的“鴿群”（Flock）星座為突出代表，對地觀測小衛(wèi)星成為商業(yè)資本的首要聚焦點。

在軌數(shù)量占比接近1/3，美歐俄小衛(wèi)星位列前三

截至2014年底，全球在軌運營航天器總計1317顆，其中500kg以下小衛(wèi)星達到414顆，占比接近1/3。

從所屬國家看，美國、歐洲和俄羅斯在軌運營小衛(wèi)星數(shù)量位列全球前三，分別是159顆、60顆和54顆。日本和中國位居第四和第五位，在軌運營小衛(wèi)星數(shù)量分別是30顆和22顆。

各國在軌運營小衛(wèi)星數(shù)量統(tǒng)計

在軌小衛(wèi)星資產(chǎn)屬性對比

攜帶小衛(wèi)星的美國“天鵝座”貨運飛船飛往“國際空間站”

從資產(chǎn)屬性看，民用小衛(wèi)星數(shù)量最多，占比約為48%。長期以來，小衛(wèi)星主要用于科學(xué)與技術(shù)試驗，并尤其受到大學(xué)和科研機構(gòu)的青睞，使得在軌民用小衛(wèi)星總數(shù)遠高于商用和軍用小衛(wèi)星數(shù)量。商用小衛(wèi)星占比反超軍用小衛(wèi)星占比，側(cè)面凸顯出近兩年來小衛(wèi)星商業(yè)化應(yīng)用的快速發(fā)展勢頭。

“一箭超多星”發(fā)射成新常態(tài)，空間站釋放數(shù)量再創(chuàng)新高

近兩年來，小衛(wèi)星發(fā)射方式逐漸由“一箭多星”向“一箭超多星”延伸，“一箭超多星”發(fā)射漸成新常態(tài)。2014年6月19日，俄羅斯“第聶伯”（Dnepr）火箭成功完成了“一箭三十八星”發(fā)射，創(chuàng)造了“一箭多星”發(fā)射的新記錄。這也是在不到1年的時間里第4次打破該項記錄。此前，美國安塔瑞斯－120火箭在發(fā)射軌道科學(xué)公司（OSC）“天鵝座”（Cygnus）飛船時，將33顆小衛(wèi)星發(fā)射到“國際空間站”，并隨后從“國際空間站”釋放入軌。

空間站釋放小衛(wèi)星技術(shù)也漸趨成熟，成為小衛(wèi)星低成本發(fā)射的重要手段。空間站漸成“天基發(fā)射場”，豐富了微納衛(wèi)星部署手段，實現(xiàn)了衛(wèi)星在軌批量儲備、按需發(fā)射和及時補網(wǎng)。2014年，全球通過空間站的“小衛(wèi)星軌道部署器”（SSOD）共成功釋放67顆立方體衛(wèi)星。

2 年度小衛(wèi)星最新發(fā)展

2014年，各類型小衛(wèi)星發(fā)展實現(xiàn)重大突破。對地觀測領(lǐng)域，小衛(wèi)星性能不斷提升，創(chuàng)新技術(shù)逐步成熟，低軌商業(yè)遙感小衛(wèi)星星座大量涌現(xiàn)，催生全新商業(yè)運營模式和服務(wù)模式；通信廣播領(lǐng)域，低軌商用通信小衛(wèi)星星座開始新一輪更新?lián)Q代，戰(zhàn)術(shù)通信小衛(wèi)星逐步面向基層作戰(zhàn)部隊，提供作戰(zhàn)支持服務(wù)；預(yù)警監(jiān)視領(lǐng)域，基于小衛(wèi)星的低成本空間目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)成為發(fā)展熱點；空間攻防領(lǐng)域，低軌空間攻防技術(shù)已經(jīng)成熟，目前重點發(fā)展高軌道小衛(wèi)星空間攻防能力。

近年“一箭多星”發(fā)射記錄統(tǒng)計

美國“天空衛(wèi)星”示意圖

新型對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)大量部署，衛(wèi)星應(yīng)用業(yè)務(wù)模式全面創(chuàng)新

（1）美國低軌商用小衛(wèi)星批量入軌，開啟航天大數(shù)據(jù)時代

在“新航天經(jīng)濟”驅(qū)動下，美國大量硅谷互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)開始進入航天領(lǐng)域，如天空盒子公司和行星實驗室公司等，相繼提出“小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)”、“小衛(wèi)星、大星座”商業(yè)計劃，發(fā)展低軌新型商業(yè)對地觀測系統(tǒng)。

繼天空盒子公司“天空衛(wèi)星”星座首發(fā)星2013年底發(fā)射入軌后，2014年7月8日，“天空衛(wèi)星”星座第二顆衛(wèi)星天空衛(wèi)星－2成功進入傾角97.2°、高為623km×637km的太陽同步軌道。天空衛(wèi)星－2與天空衛(wèi)星－1采用完全相同的設(shè)計方案，單星質(zhì)量91kg，設(shè)計壽命4年，星下點全色圖像分辨率優(yōu)于1m（天空衛(wèi)星－1分辨率0.9m，天空衛(wèi)星－2分辨率0.95m），多光譜分辨率2m，成像幅寬8km，并能夠獲取時長90s、30幀/秒的高清視頻。星下點視頻分辨率為1.1m，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋為2km×1.1km。截至2014年底，天空衛(wèi)星－1和2均在軌正常工作。天空盒子公司計劃構(gòu)建由24顆小衛(wèi)星組成的“天空衛(wèi)星”星座，屆時將具備對全球指定區(qū)域8h數(shù)據(jù)更新能力。

美國“天空衛(wèi)星”指令成像工作模式（左）與“長期在線”工作模式（右）

行星實驗室公司初步完成了全球首個運營級微納衛(wèi)星星座“鴿群”的部署工作。“鴿群”是全球最大的對地觀測衛(wèi)星星座，對地分辨率達到3～5m。截至2014年底，行星實驗室公司共成功發(fā)射了71顆3U立方體衛(wèi)星。“鴿群”星座采用“長期在線”（Always On）工作模式，無需對星上相機下達特定區(qū)域的成像指令即可成像。這種“長期在線”工作模式可持續(xù)獲取圖像數(shù)據(jù)，提供全球變化監(jiān)測服務(wù)。

與傳統(tǒng)對地觀測系統(tǒng)相比，“天空衛(wèi)星”和“鴿群”等新興商業(yè)對地觀測系統(tǒng)呈現(xiàn)出一些新的技術(shù)特點與運營模式：①星座所屬公司均以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)自居，引入大數(shù)據(jù)、云計算等互聯(lián)網(wǎng)理念，并提供在線數(shù)據(jù)瀏覽、直銷和分發(fā)等業(yè)務(wù)；②提供云服務(wù)平臺，鼓勵用戶或第三方開發(fā)專業(yè)化應(yīng)用程序（App），嘗試天基對地觀測應(yīng)用的近實時響應(yīng)和定制化服務(wù)模式；③除提供天基對地觀測圖像數(shù)據(jù)外，還可提供變化監(jiān)測信息，驅(qū)動天基對地觀測產(chǎn)品從圖像向信息發(fā)展；④系統(tǒng)重訪周期高，對地觀測數(shù)據(jù)更新快，能實現(xiàn)全球近實時觀測，兼顧全球“熱點”地區(qū)和“非熱點”地區(qū)；⑤部分系統(tǒng)具備視頻成像能力；⑥大量使用“商用現(xiàn)貨”（COTS）器件，降低系統(tǒng)建設(shè)成本。

（2）歐洲薩瑞公司小衛(wèi)星性能升級，發(fā)布視頻成像衛(wèi)星平臺

英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司的S頻段“新型合成孔徑雷達衛(wèi)星”

英國薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司（SSTL）的“災(zāi)害監(jiān)測星座”（DMC）性能不斷提升，規(guī)模不斷擴大，開辟了多國合作共贏的低軌小衛(wèi)星發(fā)展模式。自2011年300kg、2.5m分辨率光學(xué)成像小衛(wèi)星投入使用后，薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司已研制出新一代350kg、1m分辨率光學(xué)成像小衛(wèi)星災(zāi)害監(jiān)測星座－3和首顆400kg、分辨率6m的S頻段“新型合成孔徑雷達衛(wèi)星”（NovaSAR）成像驗證小衛(wèi)星，并計劃于2015年相繼發(fā)射入軌。

2014年4月，薩瑞衛(wèi)星技術(shù)美國公司（SSTUS）發(fā)布了基于其“入門級”（Entry Level）的X50系列平臺研制的具有彩色視頻成像能力的V1C型小衛(wèi)星。V1C型小衛(wèi)星設(shè)計緊湊，單星價格低于2000萬美元，能夠獲得高清晰畫質(zhì)的真彩色（紅、綠、藍）視頻，星下點指向時地面分辨率優(yōu)于1m，地面幅寬為10km，幀頻高達100幀/秒。

V1C型小衛(wèi)星具有任務(wù)可再配置能力，能應(yīng)用在多種情報采集領(lǐng)域，如監(jiān)視、探測和確認(rèn)等，向需要快速獲取和分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)的組織，提供快速變化的地面人群或基礎(chǔ)設(shè)施的態(tài)勢感知和實時情報（ABI）信息。根據(jù)衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量不同，V1C型小衛(wèi)星可構(gòu)成多種不同的星座構(gòu)型，如以30～60min的時間間隔部署在同一軌道，以便在每天特定時段提供近實時的視頻覆蓋。

（3）日本發(fā)射新型通用平臺首發(fā)星，最高分辨率優(yōu)于0.5m

英國V1C型小衛(wèi)星外形圖

日本積極推動對地觀測小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展，成功發(fā)射了基于新一代通用平臺的高分辨率光學(xué)成像遙感衛(wèi)星。2014年11月6日，日本利用俄羅斯“第聶伯”火箭成功發(fā)射具備新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進觀測衛(wèi)星－1（ASNARO－1）。該衛(wèi)星質(zhì)量約495kg，全色分辨率優(yōu)于0.5m，多光譜分辨率優(yōu)于2m，幅寬10km，星下點側(cè)擺能力±45°。該衛(wèi)星平臺基于通用化架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計，采用SpaceWire協(xié)議，具有柔性化、開放式特點，能夠搭載不同對地觀測載荷，快速滿足多種對地觀測任務(wù)需求，如包括高分辨率光學(xué)成像載荷、高分辨率合成孔徑雷達、多光譜遙感器和紅外遙感器等。該衛(wèi)星平臺具有高分辨率、高敏捷、低成本、短周期和小型化的特點，能夠快速響應(yīng)用戶需求，是日本未來發(fā)展低成本、低軌對地觀測系統(tǒng)的重要力量。

俄羅斯繼續(xù)維持軍用存儲轉(zhuǎn)發(fā)星座運營，美國商用通信星座開啟新一輪換代

美國軍用通信小衛(wèi)星維持既有能力，2014年度未有新衛(wèi)星發(fā)射入軌。“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）計劃下發(fā)展的戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星－4（Tacsat－4）繼續(xù)在軌工作，提供“動中通”、“數(shù)據(jù)滲漏”（Data-X）和“藍軍跟蹤系統(tǒng)”（BFT）等服務(wù)。2008年啟動的“空間與導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”（SMDC-ONE）計劃延續(xù)4星在軌狀態(tài)，規(guī)劃的8星星座尚有3顆納衛(wèi)星等待發(fā)射。俄羅斯繼續(xù)維持低軌存儲轉(zhuǎn)發(fā)軍用小衛(wèi)星星座，2014年度共發(fā)射3顆“泉”（Rodnik）系列小衛(wèi)星，單星225kg，設(shè)計壽命5年，主要用于軍事和情報信息的中繼通信。

美國商用低軌通信小衛(wèi)星開啟新一輪更新?lián)Q代。2014年7月14日，美國第二代“軌道通信衛(wèi)星”（Orbcomm－OG2）星座的首批6顆衛(wèi)星成功發(fā)射入軌，開啟了國外低軌商業(yè)通信小衛(wèi)星星座新一輪更新?lián)Q代。該衛(wèi)星采用SN－100A平臺，發(fā)射質(zhì)量157kg，設(shè)計壽命5年。與第一代“軌道通信衛(wèi)星”相比，第二代增加了船只“自動識別系統(tǒng)”（AIS），可用于海上資產(chǎn)跟蹤與管理。據(jù)預(yù)測，隨著6顆第二代衛(wèi)星的發(fā)射入軌，軌道通信公司（ORBCOMM）“自動識別系統(tǒng)”業(yè)務(wù)的年收入將達到600萬美元，并將逐漸提升至1000萬～1500萬美元。

日本具備新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進觀測衛(wèi)星－1在軌飛行示意圖

美國第二代“軌道通信衛(wèi)星”進行太陽電池板測試

美國啟動作戰(zhàn)響應(yīng)空間－5衛(wèi)星項目，聚焦發(fā)展小衛(wèi)星空間目標(biāo)監(jiān)視能力

在預(yù)警監(jiān)視領(lǐng)域，美國“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”計劃正式提出發(fā)展空間目標(biāo)監(jiān)視能力，授出作戰(zhàn)響應(yīng)空間－5衛(wèi)星任務(wù)研制合同。

2014年7月30日，“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”辦公室宣布授予麻省理工學(xué)院林肯實驗室作戰(zhàn)響應(yīng)空間－5任務(wù)的研究合同。林肯實驗室負責(zé)為“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”辦公室設(shè)計并建造一顆演示驗證衛(wèi)星，用于彌補在軌空間物體監(jiān)視能力的潛在缺口。作戰(zhàn)響應(yīng)空間－5衛(wèi)星將從低地球軌道（LEO）對地球靜止軌道（GEO）帶進行連續(xù)掃描，衛(wèi)星質(zhì)量90～110kg，軌道高600km、傾角0°，預(yù)計2017年發(fā)射。作戰(zhàn)響應(yīng)空間－5任務(wù)驗證的前沿技術(shù)將轉(zhuǎn)移到美國“天基空間監(jiān)測系統(tǒng)”（SBSS）后續(xù)任務(wù)中。

小衛(wèi)星空間攻防應(yīng)用邁向高軌，“鳳凰”計劃力爭2015年完成首飛

試驗”（ANGELS）衛(wèi)星，重點發(fā)展高軌道空間預(yù)警和防護技術(shù)。2014年7月，該衛(wèi)星成功發(fā)射進入地球靜止軌道，為地球靜止軌道大衛(wèi)星提供巡視防護，執(zhí)行繞飛巡視、周圍環(huán)境探測任務(wù)，探測人為干擾、感知接近受保護航天器周圍的未知物體等。該衛(wèi)星質(zhì)量約100kg，具備自主制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制能力和廣域監(jiān)視能力。

“鳳凰”（Phoenix）計劃繼續(xù)穩(wěn)步實施，力爭2015年完成首次在軌演示驗證。2014年4月，“鳳凰”計劃完成第一階段研究項目，重點論證了空間機器人和“細胞衛(wèi)星”（Satlet）的概念可行性。隨后，“鳳凰”計劃進入第二階段，對空間機器人、“細胞衛(wèi)星”和“有效載荷軌道交付系統(tǒng)”（PODS）關(guān)鍵技術(shù)展開研究。11月，參與“鳳凰”計劃的諾瓦克斯公司（NovaWurks）宣布將于2015年第三季度發(fā)射由多顆“細胞衛(wèi)星”聚合形成的衛(wèi)星，在軌驗證“鳳凰”概念和關(guān)鍵技術(shù)。

小衛(wèi)星創(chuàng)新概念層出不窮，“芯片衛(wèi)星”應(yīng)用前景 獲得多方關(guān)注

近年來，美國利用小衛(wèi)星開展了一系列交會對接、在軌巡視、在軌維修、部件替換與燃料加注等關(guān)鍵技術(shù)演示驗證，探索了小衛(wèi)星空間攻防應(yīng)用的潛力。目前，美國低軌道空間攻防技術(shù)相對成熟，正逐步發(fā)展高軌道空間攻防能力，重點關(guān)注高軌高價值目標(biāo)在軌巡視與保護技術(shù)。

美國空軍在“試驗衛(wèi)星系統(tǒng)”（XSS）計劃成功的基礎(chǔ)上，提出并研制了“局部空間自主導(dǎo)航制導(dǎo)

小衛(wèi)星是航天技術(shù)創(chuàng)新實踐與應(yīng)用的主要載體。2014年，國外基于小衛(wèi)星開展了大量創(chuàng)新概念和前沿技術(shù)研究，其中美國“芯片衛(wèi)星”（ChipSat）項目是典型代表。

“芯片衛(wèi)星”是指將航天器全部功能集成在單個集成電路上的一類衛(wèi)星，能夠在軌執(zhí)行特定任務(wù)，并與地面進行通信。“芯片衛(wèi)星”使微系統(tǒng)技術(shù)在航天中的應(yīng)用從部件級躍升到整星級，加速了航天器超小型化趨勢。2014年4月18日，康奈爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)研制的104顆“精靈”（Sprite）芯片衛(wèi)星裝載在凱克衛(wèi)星－1（KickSat－1）中，并發(fā)射進入低地球軌道，計劃執(zhí)行全球首次“芯片衛(wèi)星”在軌飛行任務(wù)，驗證“芯片衛(wèi)星”對地通信、姿態(tài)測量等關(guān)鍵技術(shù)。4月30日，由于受單粒子翻轉(zhuǎn)事件影響，凱克衛(wèi)星－1裝載的“精靈”衛(wèi)星釋放裝置發(fā)生故障，導(dǎo)致原計劃于5月3日進行的“精靈”衛(wèi)星在軌釋放任務(wù)無法如期開展。5月14日，凱克衛(wèi)星－1再入大氣層，宣告本次“芯片衛(wèi)星”在軌釋放任務(wù)徹底失敗。

美國“芯片衛(wèi)星”執(zhí)行深空探測任務(wù)示意圖

盡管“芯片衛(wèi)星”目前還處于研究起步階段，但其超輕量化、超小型化、超低成本等突出特點已獲得多方關(guān)注。2014年10月，“NASA創(chuàng)新先進概念”（NIAC）計劃授予美國德雷珀（Draper）實驗室價值10萬美元的合同，要求其基于康奈爾大學(xué)研制的“芯片衛(wèi)星”開展關(guān)鍵論證研究，探討“芯片衛(wèi)星”用于探測木衛(wèi)二（Europa）或其他行星的可行性。

3 總結(jié)與趨勢展望

總體來看，國外小衛(wèi)星發(fā)展高度活躍，連續(xù)3年占比超過年度入軌航天器總數(shù)的30%，近兩年更是高于60%。小衛(wèi)星已成為世界航天活動的重要構(gòu)成部分，并呈現(xiàn)出以下特點：①大衛(wèi)星小型化、小衛(wèi)星微型化趨勢明顯加速；②微納衛(wèi)星發(fā)展高度活躍，立方體衛(wèi)星發(fā)展前景廣闊；③小衛(wèi)星業(yè)務(wù)能力不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，成為宇航公司業(yè)務(wù)發(fā)展的新增長點；④商用小衛(wèi)星發(fā)展勢頭勁猛，催生全新的衛(wèi)星應(yīng)用模式和商業(yè)運營模式；⑤“一箭多星”發(fā)射成為小衛(wèi)星低成本進入空間的主要手段。展望未來，小衛(wèi)星發(fā)展呈現(xiàn)出如下趨勢。

（1）與信息技術(shù)深度融合，催生衛(wèi)星應(yīng)用顛覆式變革

小衛(wèi)星技術(shù)高速發(fā)展降低了人類利用空間的準(zhǔn)入門檻，信息技術(shù)普及應(yīng)用變革了人類的信息交互模式。移動互聯(lián)網(wǎng)時代，在云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)驅(qū)動下，小衛(wèi)星與信息技術(shù)深度融合，催生出更多創(chuàng)新理念，使衛(wèi)星商業(yè)運營模式和商業(yè)服務(wù)模式發(fā)生顛覆式變革。以對地觀測為例，低軌小衛(wèi)星星座將具備全球持續(xù)覆蓋和數(shù)據(jù)實時更新能力，面向用戶開放基于云平臺的遙感數(shù)據(jù)遠程在線訪問服務(wù)，可根據(jù)用戶需求提供定制化、近實時的數(shù)據(jù)獲取和分析及提醒服務(wù)，并可利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析潛在事件發(fā)生概率，兼?zhèn)鋺?yīng)急響應(yīng)和提前預(yù)警能力。

（2）小衛(wèi)星發(fā)展力量和投資主體更趨多元化

微納衛(wèi)星高速發(fā)展，尤其是立方體衛(wèi)星技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷成熟，大幅降低了利用空間門檻。“一箭多星”發(fā)射、搭載發(fā)射等又降低了小衛(wèi)星進入空間成本。低成本進入空間和利用空間技術(shù)發(fā)展，將使小衛(wèi)星發(fā)展力量更趨多樣化，越來越多的中小國家、小微團隊甚至個人都能夠獨立研制小衛(wèi)星并開展航天活動，使航天不再只是大國“精英俱樂部”，更是成為全民參與的一場“軌道革命”。在此背景下，小衛(wèi)星商業(yè)市場規(guī)模將急劇增長，應(yīng)用模式和商業(yè)市場將得到更好地開發(fā)，政府投資、商業(yè)資本、風(fēng)投、眾籌等多種投資模式將共存，使得小衛(wèi)星投資主體更趨多元化。