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2025年小卫星将占卫星发射半壁江山

  随着卫星技术与应用的不断发展,人们在要求降低卫星成本、减小风险的同时,迫切需要加快卫星研制和部署周期。特别是一些承担技术试验任务的卫星任务和星座任务,更需要投资小、部署快,为此小卫星(一般将质量小于500千克的卫星定义为小卫星)技术应运而生。据2017年7月欧洲咨询公司发布的《小卫星市场前景报告》称,航天领域和整个航天生态系统正在发生重大变革,未来10年全球预计将发射6200多颗小卫星,与过去10年相比增长显著。这些小卫星的总市值(制造和发射)预计将达到301亿美元,而过去10年仅为89亿美元。

  据北方天空研究分析公司预计,到2025年小卫星将占据卫星发射的半壁江山,而在2015年仅占15%。对于航空领域而言,这种增长势头前所未有,将带来根本性的变化,小卫星和微卫星的普及将催生巨大的市场和机遇。 

  在气象领域,气象小卫星也正以成本低、研制时间短、更新周期快和抗毁能力强等优势,不断赢得各国气象部门及相关商业机构的青睐。 

  为降低发射成本,小卫星发射现以“一箭多星”方式和大卫星搭载发射方式为主。资料显示,目前全球有美国、俄罗斯、中国、印度、日本等国以及欧洲航天局掌握“一箭多星”发射技术。 

 

飓风全球导航卫星系统 

  2002年11月,“灾害监测星座”(DMC)的第一颗卫星“阿尔及利亚星”(AlSAT-1)发射升空。2003年9月27日, 英国萨里卫星技术公司(SSTL)制造的3颗小型对地观测卫星(“尼日利亚星”、土耳其的“比尔星”、英国的DMC)由俄罗斯的宇宙3M火箭送入预定轨道,与先期发射的ALSAT-1共同组成了国际灾害监测星座。

  DMC由英国萨里卫星技术公司(现代“低成本小卫星”的诞生地)倡导, 并承担主要的研发生产任务。目前该星座已经发展了两代,形成了连续稳定运行的业务观测能力,具有时间分辨率高、监测范围大、响应速度快等特点,可提供海啸、飓风、林火和洪水等重大自然灾害的卫星影像,从而为世界防灾减灾提供支持。

  该星座由国际灾害监测星座协会协调、管理,这个协会由来自欧洲、亚洲、非洲不同国家的8个组织组成,共同负责国际灾害监测星座的建造及运行。

  “中国国际灾害监测星座”小卫星(“北京一号”)于2005年10月发射升空。

 

2013年5月2日英国DMC2卫星拍摄到的发生于美国加利福尼亚州的林火。 

  2016年12月15日,美国国家航空航天局(NASA)成功将“飓风全球导航卫星系统”(CYGNSS)星座中的8颗卫星送入轨道。该星座的每颗卫星均是50厘米×60厘米×30厘米大小、质量仅约30千克的小卫星。8颗卫星组成的星座大大增加了地球可观测面积,卫星分列排布,可对观测区域内的同一地点每12分钟进行一次观测。由于CYGNSS借助GPS开展观测,两者组合能够每隔数小时提供一幅整个热带地区风速分布新图像。

 

Dove卫星 

  2017年2月15日,搭载104颗卫星的印度极轨卫星运载火箭PLSV-C37从萨蒂什·达万航天中心发射场发射升空,成为迄今人类单次发射卫星数量最多的一次。这104颗卫星中有3颗属于印度,其中包括重714千克、可拍摄高分辨率图像的“卡托萨特”-2(CartoSat-2)地球观测卫星。其余101颗卫星来自其他国家,其中96颗属于美国,另外5颗分属以色列、哈萨克斯坦、荷兰、瑞士和阿拉伯联合酋长国。除CartoSat-2地球观测卫星外,其它103颗卫星均为纳米卫星(又称毫微卫星),总重量为664千克,其中最小的一颗重量仅为1.1千克,包括美国星球实验室(Planet Labs)提供地球影像的88颗Dove卫星和塔尖全球公司用于追踪船只和监测天气的8颗“狐猴”(Lemur-2)纳卫星等。

  2017年4月18日,28颗QB50项目的小卫星(CubeSat)从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。QB50项目于2011年11月启动,是欧盟主导的、由50颗低轨道小卫星组成的卫星星群,用于低大气层监测研究和重返大气层研究。该项目的目标是通过50颗分布在不同轨道的小卫星,研究低大气层(90~320千米)内主要成分和参数的时空变化。QB50项目开辟了国际合作研制一个大型“立方体卫星”网络的新模式。小卫星中最不引人注意的是皮型卫星(质量为0.1~1千克),1999年被重新定义为立方体星(CubeSat),即质量为1千克、体积约为10厘米×10厘米×10厘米的正立方体星。由若干颗立方体星可以组成纳型卫星(Nanosat)。近几年来,这两种卫星得到飞速发展,并且在分布式空间系统中获得了非常成功的应用。

  2017年7月14日,俄罗斯“联盟号”运载火箭Soyuz2-1A搭载73颗小卫星发射升空。这73颗卫星来自俄罗斯、美国、德国、日本、加拿大和挪威,主要用于地球观测、船舶追踪、通信、气象观测等。Kanopus-V-IK是这次发射任务的主要载荷,也是俄罗斯首颗主要用于监测林火的卫星,其空间分辨率高达5米。除Kanopus-V-IK外,还有日本天气新闻公司用于监测北方航路状况的WNISAT-1R、美国的Dove Flock-2k(由48颗“立方体卫星”组成)、挪威用于监测领海区域船舶交通的NorSat等卫星。

 

Dove Flock-2k卫星 

 

NorSat卫星 

  2019年,美国国家航空航天局将发射用于探测热带气旋的TROPICS卫星群。TROPICS由12颗“立方体卫星”(CubeSat)组成,分布在三个低地轨道平面上,每颗立方体卫星均可进行高精度的辐射扫描,利用辐射计精准地观测风暴内部的温度、湿度、降水和云特性参数。TROPICS可提供热带地区快速更新的微波测量数据,以观测对流层的热力学变化,并且在中尺度和天气尺度上监测风暴系统的降水结构变化,与CYGNSS、GPM(全球降水测量卫星)和GOES-16形成互补优势。

 

NASA下一代小卫星族群,能更快捕捉热带气旋。 

  (中国气象报记者吴鹏根据NASA、Tropics等网站消息整理报道 责任编辑:唐淼) 

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