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给你“私人订制”小卫星 你想怎么玩就怎么玩!

时间:2016年07月12日 信息来源:浙江新闻 点击: 【字体:

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2015年9月,长征六号运载火箭创造了一箭20星的亚洲纪录,包括两颗浙大皮星二号


万众瞩目的长征七号刚刚在文昌首射成功,6月29日,实践十六号02卫星“乘着”长征四号乙运载火箭,从酒泉卫星发射中心顺利升空,进入预定轨道,将开展空间环境探测及技术试验应用。


人造地球卫星离我们非常遥远,人们看不见、摸不着,其实,我们早已经习惯于时时享受卫星的惠泽,电视直播、天气预报、导航等,都是卫星提供的服务……一言以蔽之,离开卫星现代人类几乎“寸步难行”。


“随着技术进步,卫星尺寸和研制成本不断下降,普通企业甚至个人租用或购买一颗微小卫星来实现梦想,已逐渐成为可能。”


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浙江大学微小卫星研究中心工作人员在展示“皮星一号”模型


浙江新闻客户端专访了浙江大学微小卫星研究中心副主任王慧泉副教授,他告诉记者,很多颗小卫星以组网的方式,在某些方面可以实现大卫星无法实现的功能,小卫星或小卫星网络提供“私人订制”服务,已经不再是梦了。


今年浙江省科技周上展出的“皮星二号”


平台载荷比达1:1世界领先


最快几天就能完成组装发射 


早在2010年9月22日,浙大微小卫星研究中心研发的两颗“皮星一号A”小卫星,就由长征二号丁运载火箭顺利送入轨道。这是我国首批公斤级卫星(也称为皮卫星,简称皮星)。


“皮星一号A”卫星是一个边长仅为15厘米的立方体,重3.5公斤,外身披着36片太阳能电池,对地面安装了一个由浙大光电系研制的半球视场全景镜头,用于地球成像实验。“皮星一号A”位于离地面645公里高的圆形轨道上,每96分钟绕地球一圈。它们每天与西安卫星测控中心有一次通信,传回卫星轨道、健康数据等信息。


2015年9月,我国新一代运载火箭--长征六号运载火箭创造了一箭20星的亚洲纪录,其中就有两颗浙大的 “皮星二号”卫星。“皮星二号”平台只有10公斤,却携带了9.6公斤的载荷,平台载荷比近1:1;也是全球首颗携带大型挠性展开机构并实现三轴稳定姿态控制的皮纳卫星;其携带的轻质高收纳比展开机构,收拢时长宽高仅为0.3米、0.3米、0.25米,展开后直径1.6米。


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大小卫星分类


皮纳卫星大都采用工业级器件研制,这些器件从民用市场上就能采购到,成本也从传统卫星所需的几亿甚至几十亿,降低到几百万人民币,不过,其品质却达到了航天级的水准——两颗“皮星一号A”卫星已经在太空中遨游5年多,至今仍在工作,两颗皮星二号卫星也已在轨工作近1年。


据王慧泉透露,通过两轮四颗皮纳卫星的研制,浙大微小卫星研究中心掌握了卫星一体化设计和制造技术,卫星主要零部件均为自主研发。


皮卫星由于成本低廉,早期主要作为高校航空航天专业的实验教学器材,主要用于培养学生研制卫星的能力。近十年来,随着技术的进步,皮卫星可以实现的能力越来越强,逐步用于新技术试验、通信、对地遥感等领域。如今,皮卫星研发周期已缩短到1-2年,甚至出现了数周乃至几天即可完成组装发射的皮卫星,而发射也只需短短几天,可以满足快速响应的需求。


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“皮星一号A”卫星自带相机向地面传回的地球照片,由360度全景光学相机拍摄,图片中央为拍摄盲区,镜头甚至拍摄出了卫星的测控通讯天线和固定镜头的螺丝


只需1-2分钟重访我国任意一地


大卫星能做的许多事小卫星也能做 


随着信息、材料等技术一日千里,小卫星正在大规模拓展航天应用领域。那么,今天的小卫星究竟能做到些什么呢?


“大量的小卫星组网后,其时间分辨率比大卫星有极大的提高。”王慧泉举例道:“在五六百公里高度轨道上,卫星环绕地球一圈约100分钟,单颗卫星对某个地方的重访周期可能需要两三天之久——这就是时间分辨率。而由24颗小卫星组成星座,则可以做到1-2分钟重访中国国土上的任意一个点!”


而由多颗微小卫星组成的星座,还可以进行空间分布式测量。“比如我们参与的欧盟QB50项目,一枚运载火箭将50颗皮卫星发射到320公里高的轨道上,实现对90至320公里高度上大气层物理特性探测研究,可以改进大气模型。”王慧泉介绍道,大气模型是气象预报的基础,高层大气模型的改进可以进一步提高现在的气象预报准确度;另外像“神舟”飞船等返回式航天器,其预测的返回点位置也与大气模型精确度紧密相关,大气模型不准确,预测的返回点位置与实际返回点就会出现偏差,有可能造成难以预测的危险。


分布式测量小卫星星座,在应急救援、抢险救灾等非常时期可以发挥特殊作用,可以进行地震、海啸等地质灾害勘测,还能在地面通讯设施被严重损毁的情况下进行应急通讯。


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浙大微小卫星研究中心工作人员参与皮星安置工作


浙大微小卫星研究中心主任、浙大航空航天学院副院长金仲和介绍说,目前各国小卫星已涉足特种通信、对地观测、导航增强、海洋探测、航道监控、天文观测等高大上领域,具体应用方面,包括舰船定位、大气PM2.5测量、渔业纠纷取证、工厂发货业务量评估、危险品运输车跟踪……


甚至,把通讯基站放到太空轨道上,就实现了天基互联网。“谷歌计划发射2000颗小卫星,实现互联网对地球表面无死角的全覆盖。”


一句话,原来依赖大卫星做的许多工作,现在皮卫星也能做了。


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浙江大学微小卫星研究中心主任金仲和教授与“皮星一号A”备份卫星


量产后单价有望降到三五百万


闲时出租服务费能便宜到你不相信 


据王慧泉介绍,几百公斤级的大卫星价格普遍过亿,而皮纳卫星目前价格基本在1000万左右,如果达到几十颗的量产规模,单价有望降到三五百万。


三五百万,就是杭州市区普通地段一套100多平米公寓的总价。在藏富于民的浙江,买得起的人可谓多如牛毛。


“如果有公司把小卫星服务投入商业化运营,实现‘互联网+小卫星’,那么就能以很低的价格实现卫星私人定制。”


王慧泉还提出另一种更低成本的模式——小卫星以“主业”为主,但把空闲时间的使用权出租给有关公司,公司再利用这些空闲资源,面向普通用户提供各类服务,相当于在此期间把卫星转租给用户,那就可以做到更加低廉。


虽然我们生活中已经时刻在享受由卫星提供的服务,但目前还没有私人的个性化定制服务。王慧泉说,“我相信未来私人租用卫星可能成为一股风潮。”


想象一下,或许在不远的将来,你手机的应用商店里,可以免费下载一款APP应用,通过它,你可以调用一颗、甚至几十颗小卫星,从太空中为你的家人、好友、同事或同学,拍出集体大合影,图案想怎么摆就怎么摆,景深想要多大就可以做到多大——一连100张航拍鸟瞰的高清照片,背景不断放大、放大、放大,从一个操场,到一条街区,到一座城市,到浙江省,到华东地区,到全中国,到亚欧大陆东端……最大的背景就是整个地球!这够不够狂拽炫酷叼炸天?


这一点,是大疆的航拍无人机绝对做不到的。


“我们的皮纳卫星平台,载荷能力可以达到30公斤,总功率一般为20到30瓦,峰值功率可以到300瓦,约一半功率可供载荷使用。


30公斤、150瓦,在这个范围内,已经可以满足许多应用需求了。


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或许不久以后,你就能像用滴滴、神州叫车一样,随时随地手机上打开一个APP,就能能调遣小卫星星座为你服务


卫星像滴滴专车一台手机随叫随到


我们离那一天还有多远?


最近这个10年里,民间资本唱主角的航天商业化大潮,在全世界汹涌澎湃。


在政府的扶持之下,欧美崛起了以SpaceX为代表的一批新兴商业航天企业,这些航天的“新生力量”带来了全新的思维方式、发展理念和商业模式,他们创新技术,降低成本,颠覆了航天发射、卫星应用等领域的传统发展模式。


成功者的示范效应,也吸引了更多的企业涉足商业航天领域,而互联网巨头更是其中的积极力量。2014年,谷歌提出投资10亿美元,建立一个包括180颗卫星的星座计划。近年更有多家互联网企业、SpaceX等提出多项百颗卫星甚至数千颗卫星的商业计划,并已开始实施。


在我国,商业航天的发展也迎来了重大利好,政府不断出台政策助力商业航天的发展。


2007年,国防科工委、国家发改委出台《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》,加速卫星应用产业发展。2014年,国务院发布60号文件,鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场化、专业化服务。


2015年10月,国务院发布《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015~2025)》,支持民间资本开展增值产品开发、运营服务和产业化推广。


“以前国家管控很严,只有国有机构具备卫星研制资质,想发射卫星也不容易。”王慧泉告诉浙江新闻客户端,“现在国家看到了商业航天发射及应用是趋势,政府层面支持、鼓励国内航天成果市场化的力度越来越大。”


或许,未来小卫星服务会像滴滴专车一样,能够一台手机随叫随到,为我们提供各种各样的服务。


(作者:屠晨昕)
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