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微纳卫星有大本领

  • 分类:科普新闻
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  • 发布时间:2021-09-27 12:00
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微纳卫星有大本领

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“向日葵一号S1星”模型

   在中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称卫星创新研究院)一楼展厅,一个拥有两片深蓝色“翅膀”、主体呈金黄色的卫星模型,矗立在“承国家之志、铸时代新星”的背景板前,在深蓝色穹顶的映衬下,熠熠发光。卫星创新研究院微纳卫星研究所副所长张科科告诉《中国科学报》,它是卫星创新研究院研发的首颗民用商业微纳卫星“向日葵一号S1星”的模型。

  微纳卫星有多小?

  随着高新技术的发展和需求的推动,航天器微小化已成为发展趋势。微纳卫星以重量体积小、功能密度高、开发周期短、能以更低成本完成很多复杂空间任务的优势,在科研、国防、民用商业等领域发挥着越来越重要的作用。

  与动辄上千公斤的大卫星相比,微纳卫星的身形真是轻盈多了。张科科说:“向日葵一号S1星”的重量约为100公斤,它的主体和家用饮水机差不多大小,“不过在微纳卫星家族里,它的个头不算小”。

  微纳卫星家族包括微卫星和纳卫星。就重量而言,微卫星的重量从10公斤到100公斤不等,纳卫星则从1公斤到10公斤不等,统称为“微纳卫星”。微纳卫星如此“轻盈”,得益于新技术、新器件、新工艺、新材料在航天领域的不断发展和逐步应用。

  优点多多

  微纳卫星虽然体积小,但是本领可不小。“一颗约100公斤的微纳卫星能干以往300到500公斤传统卫星干的活儿。”张科科介绍说,“中国北斗卫星导航系统(BDS)是全球四大卫星导航系统之一,导航增强型微纳卫星能协助北斗导航系统,让用户接收到的导航定位精度达到厘米级。”

  据张科科介绍,“向日葵一号S1星”于2018年9月29日发射升空,星上装载有星间激光通信、数字多波束对地通信和高精度导航定位载荷,采用了模块化设计理念,具有高集成、低成本、功能密度高、实用业务化等特点。至今,它已在轨运行1年半有余,超过了原先1年的预期“寿命”,各项性能指标运行良好。

  “‘向日葵一号S1星’还有一个孪生兄弟‘向日葵一号S2星’,预计今年5月下旬发射。”张科科说,“‘向日葵一号S2星’发射后,兄弟俩能在空中‘握手’,开展星间激光通信、地—星—星—地通信试验、导航增强系统组网技术验证等工作。”张科科透露,它们的升级版弟弟“向日葵一号S3星”,也正在“孕育”中,计划年内发射。

  谈到微纳卫星的优势,张科科表示:“由于微纳卫星处于低轨组网运行,落地信号强、通信延时短,手持终端更加轻巧。相对于地面基站,‘天基’覆盖更广,能不受地理位置、人口分布等影响。尤其是‘厘米级’的精准定位,在未来自动驾驶等应用领域,作用举足轻重。”正因为这些优点,微纳卫星已经被广泛应用于导航增强、对地遥感、物联通信、空间科学试验等诸多领域。

  批量化生产成为可能

  “向日葵”三兄弟都诞生于微纳卫星研究所新一代微纳卫星WN100平台,该平台可以说是微纳卫星“向日葵”兄弟的摇篮。

  张科科介绍,该平台主要面向导航增强、物联通信、天基网络和组网星座等任务,专门用于研制百公斤级以下的各类空间应用、新技术探索、低成本实用化微纳卫星。平台主要特点包括高性价比、模块化设计、功能分舱标准接口、标准化综合电子、高精度三轴稳定、电/化学推进模块可选等。此平台研发的微纳卫星在星间激光通信能力、大功率能源供给能力、精准组网与保持能力、轨道维持与离轨能力等方面具有独特优势。

  谈到此平台和以往卫星开发平台的区别,张科科坦言:“以往卫星都是‘度身定制’,而有了这个平台,我们可以秉承标准化和模块化的设计理念,用流水线方式组装批量生产卫星,这能进一步减少研制成本。在测试方法和管理流程上,我们加入了自动化设计,能简化卫星的研制,确保更贴近用户需求。”

  “我们的定位是生产中高端、高功能密度、高性价比的微纳卫星,”张科科说,“目前,我们在产品齐套的基础上,1颗微纳卫星的组装、集成测试和试验时间是60天左右。将来,我们的目标是1天内完成1颗微纳卫星的批量化生产。”

  以用户需求和市场应用为导向

  在卫星家族里,微纳卫星很年轻。张科科提示,“虽然在微纳卫星研制领域,我们在高功能密度、模块化微纳卫星设计研制等方面的能力已达到国内先进水平,但是和Space X等国际同行相比,在产品化、批量生产等方面我们还处于跟跑阶段。”

  “面向国民经济主战场,以用户需求和市场应用为导向,提供国际一流实用化微纳卫星整体解决方案,是我们卫星创新研究院微纳卫星研究所努力的方向。”张科科说。

 

  增强导航信号、提供高精度导航定位服务是“向日葵”三兄弟的“使命”,“向日葵兄弟”的理想是突破高精度、高可靠导航服务能力局限,组建天地一体化导航和通信增强卫星网络系统,以中国卫星导航竞争优势,满足国内需求并惠及“一带一路”沿线国家。

 

来源:中国科学报

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