透过年会看小卫星的发展之路

透过年会看小卫星的发展之路

早些年，英国萨瑞大学的一位工程师曾在一篇关于小卫星项目的论文结论中写到：“建造和在轨运行小型复杂航天器的成本要比用传统方法建造和运行的成本低至少一个数量级！”时至2016年，我们已不必对此拍案惊奇：近年来，小卫星已经向我们证明，它足以用更低的价格来替代大型航天器，完成某些特定使命。

是的，小卫星行业正以前所未有的速度发展。专家预测，到2020年，在轨运行的小卫星数量将达到500颗。与此同时，SpaceX、波音、OneWeb、谷歌、Planet和BlackSky等大大小小的公司也都已提出各自的小卫星星座设想。

风雨兼程三十载，一路走来，小卫星的发展之路并非一帆风顺。美国航空航天学会和犹他州立大学从1987年主办至今的“小卫星年会”就很好地记录了小卫星的成长之路。在这里，梦想家、工程师、企业家、投资者和企事业单位汇聚一堂、携手破浪，努力把起初仅为少数政府客户服务的新兴行业打造成未来可为全球经济做出贡献的中坚力量。如今，同小卫星行业一道，小卫星年会也已步入三十而立之年。此时，回首俯视，小卫星发展的历史脉络清晰可见，未来的发展蓝图亟待绘就。

小卫星星座发展历程跌宕起伏

早在1987年，小卫星虽不是个新概念，但在很大程度上仍仅限于技术试验和其他一些简单应用，很多人甚至还觉得小卫星这个概念都十分可笑。然而，到了20世纪90年代初的时候，这些看法有了转变。当时很多企业提出了通过建造小卫星星座来提供全球通信服务的想法。全球星（Globalstar）、铱星（Iridium）和轨道通信（Orbcomm）等公司都成功地将这些星座概念付诸实践，它们也为此成了年会的讨论焦点。

然而好景不长——同技术问题相比，那些业已发射的小卫星星座都面临更严峻的商业运作问题。全球星、铱星和轨道通信等公司相继经历了破产保护和重组。即使到了2000年后，小卫星技术虽已日渐进步，但由于要求更高和诸如出口控制和轨道碎片减缓等监管问题，这些进步早已被冲抵。正如2007年萨里卫星技术有限公司在年会论文中写到的那样：“高要求和新限制抵消了小卫星的技术进步。”

但这些插曲并没有阻止全球星、铱星和轨道通信公司继续研发下一代替代星座。其他一些公司也在不断加入，如OneWeb正致力打造的650颗小卫星系统和SpaceX畅想的一个由大约4000颗小卫星组成的通信服务星座。

对地观测渐成焦点

伴随通信星座的发展，很多公司开始转而关注利用小卫星来替代曾经需要较大卫星完成的地球遥感任务。其中最著名的就是Planet公司，即曾经的行星实验室公司（Planet Labs）。至今它已在太空部署了近150颗卫星，目标是要建造一个可以每天提供中等分辨率图像的星座。在2014年的小卫星年会上，Planet公司有关人士就曾提到：“如果建造传统卫星系统，造价会十分昂贵，因此我们正在尝试利用最少的风险投资完成这个任务。以航天标准来看，费用将会低到不可思议。”

有趣的是，尽管小卫星的低分辨率成像已实现多年，但许多小卫星年会的参加者并不认为高分辨率成像可在近期实现。2001年，密歇根大学的研究人员在年会中说到：“如要实现高分辨率成像，小卫星还需要更加先进的技术，如可展开光学器件。除非这些系统得以实现，否则利用小卫星进行对地高分辨率观测可能并不是一个省钱的解决方案。”然而，峰回路转。2016年6月，谷歌旗下的Terra Bella公司，即此前的Skybox Imaging公司，成功发射了SkySat-3，可实现0.9m分辨率的图像拍摄，而这颗卫星的质量仅为120kg。

立方体卫星时代来临

纵观早些时候的年会，大家普遍认为质量达几百千克的卫星都可称作小卫星。但在小卫星低端市场的一场革命改变了这种看法，因为彼时的“小”卫星与当前的立方体卫星相比，绝对堪称巨大。

蒙大拿州立大学的工程师在2002年年会中提到：“建造一个功能齐全，质量为1kg、体积为10cm3的卫星，是一个非常具有挑战性的想法。”这篇文章可谓首批公开在年会上谈论立方体卫星的论文之一。尽管立方体卫星的质量和体积有限，但从它们出现伊始，大家就十分看好它们的无限潜力。当前，工程师们正在发挥创造力和想象力，争取将更多类型载荷加载到立方体卫星上。

立方体卫星如今已成为年会的讨论热点，各主要会议日程均有涉及。它们的应用也日渐广泛：Planet公司遥感卫星星座就由3U立方体卫星组成，而这种3U立方体卫星目前已经在很多任务中得到广泛应用。此外，在2015年年会上，NASA也提出了计划利用洞察号着陆器和立方体卫星来探索火星。

发射问题尚未解决

30年来，尽管小卫星在尺寸和应用上都有所改变，但有一件事一直未变：发射这些小卫星所面临的困难依旧存在。针对这一难题，虽不乏解决方案，但却都不能从根本上改善发射问题。多年来，很多报告都提出采用二级载荷或由前苏联弹道导弹改造而成的低廉发射器来发射小卫星。虽取得了一些成功，但这种方式也并非万全之策：2002年，蒙大拿州集团开发了一颗立方体卫星，并最终于2006年将其作为二级载荷搭载于Dnepr号火箭发射，但无奈惨遭失败。

20世纪90年代末，一些开发可复用运载器（RLV）的公司试图以此来赢得小卫星开发商的青睐。Kristler Aerospace在2000年年会中提出了“入轨车票”的概念，即小卫星开发商可预定该公司定期发射的K-1 RLV号航天器上的位置。但愿望虽好，K-1却从未发射。2000年代中期，小卫星开发商大都把希望寄托在SpaceX公司。2003年，该公司的创始人伊隆·马斯克在与人合写的一篇小卫星会议论文中提到，猎鹰1号火箭承诺让发射变得“成本更低，更加可靠和稳定”。猎鹰1号最终成功飞向了太空，但此后，因SpaceX公司专注猎鹰9号的推出，猎鹰1号于2009年发射后退役。

时下立方体卫星和其他小卫星的兴起，定会再次掀起发射服务的革新浪潮。2015年年会上，轨道-ATK公司就提到当前已有22种运载火箭可提供发射服务或正在建造。虽然最终这些运载火箭并非都能如愿提供服务，但这些努力都足以让寻求新出路的小卫星产业看到希望。2015年年会上，很多报告就大胆畅想和讨论了利用立方体卫星和其他小卫星探索月球、火星、小行星。

关于未来发展的建议

纵览小卫星发展的三十年历程，不可否认，小卫星的牛市已来临。然而我们必须明白：早期的商业计划和公关活动并非难事，而如何将其变成现实则非易事。身处聚光灯下，小卫星领域的每一个人都要拼尽全力，否则舞会很快就会散场。正如20世纪90年代的时候，当大家都沉浸在疯狂的小卫星星座概念中时，随着一系列事件的发生，美好的一切都在1998年的春天戛然而止。铱星、Teledesic和全球星相继破产，与其同呼吸共命运的一些发射服务公司也厄运难逃。

因此，当我们身处低地球轨道发展的繁荣时期，当我们已经知道如何通过改变摩尔定律助力小卫星领域变革时，我们仍要保持清醒，对彼此负责，小心翼翼地在百年不遇的机遇中施展拳脚。为此，应该做到：

减少虚张声势，力争少说多做：技术企业家们往往容易承诺的过多、做到的太少。作为一个全新的领域，人们会十分关注行业整体的履诺情况。因此，执行力至关重要，应少说多做。

立足市场需求，定制商业计划：小卫星有非常多有价值的应用，但它们不是解决一切问题的万能方法。为了打造行业的可信度，应关注各大组织切实需要解决的问题，避免事先提出解决方案，再回头去推算它能解决的问题。

营造和谐氛围，积极吸纳资金：市场和投资者都是反复无常的。为了保证前期、中期和后期的投资源源不断，应避免恶意竞争，把重点放在自身产品或服务的差异化经营上，为整个行业的发展尽一份薄力。

履行社会职责，减少空间碎片：在保护空间方面，应格外警惕并寻求最佳做法，以减轻轨道碎片带来的恐惧。

确保成功发射，提高投资回报：努力通过渐进性政策的实施来实现低成本和可复用的发射系统。一旦面市，更应注重其入轨成功率，继而产生收入并向投资者证明这些新的系统可以带来投资回报。

尊重监管机构，助其做大做强：尊重国家和国际相关法律法规，尊重监管机构和他们为应对小卫星行业蓬勃发展带来的需求和冲击而做出的努力，努力帮助他们获得更多的资金以助其提升办公能力。

正向引导公众，笑对成功失败：成功和失败都是空间科学应该经历的过程。因此应提醒彼此、用户和投资者这项事业的难度很大，关注何时可能失败，而非会不会失败。

全球最大的职业社交网站LinkedIn的联合创始人雷德·霍夫曼曾说：“我们之所以创造公司，是因为我们想改变世界。”小卫星领域亦是如此。在过去的30年里，小卫星走过了很长的路。未来，小卫星将带来更大的变革。最终，这场变革将改变人们对地球的看法。如果你能看到小卫星在过去30年间所取得的成就，那你定会感同身受。而所有这一切能否成功实现，取决于小卫星领域每一个人的行动。

■ 孙琳 编译自美国空间新闻网站