我国航天科技展望,小卫星的前世今生和将来( 二 )


距离地球2000公里到2万公里的高度是中轨卫星的工作范围 , 在这个范围内卫星的速度比在低轨的速度要略微慢一些 。 这个轨道上主要用于导航相关的应用 , 目前全球现有的四大导航系统基本都运行在地球中轨道 。
北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统 。 是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统之后第四个卫星导航系统 。 2000年北斗一号系统创立 , 2012年北斗二号系统实现区域组网 , 提供亚太服务 。 2018年12月27日 , 北斗系统服务范围由区域扩展为全球 。
高轨道卫星又称同步轨道卫星或地球静止轨道卫星 。 当卫星离地球距离越远 , 受到重力影响就越小 , 当卫星达到临界点36000公里时 , 重力的影响小到卫星既能保持不下落 , 又能慢到与地球点同步 , 而这个奇妙临界点的位置就被称为地球同步轨道 , 在这个轨道上卫星的自转速度和地球自转的速度是一样的 。
现在在任何时候 , 无论白天还是晚上卫星都能发送信息回地面 , 这就是通讯卫星的诞生 。 我们地球上的用户把我们的信号发射给卫星 , 卫星再转发给另外一个接受者 , 这就是卫星的简单的通信的原理 。
第一颗转播电视信号的卫星是1962年的通讯卫星 。 他的第一次播送只持续了19分钟 , 但是短短几年内 , 一个同步卫星的网络让实时通讯在任何时候任何地方成为了现实 。
用途各异的人造卫星给人们的生活带来了许多便利 。 然而随着科学技术的发展 , 小小的立方体卫星打破了卫星发展的常规 , 人们不再追求更高的轨道、更大的体积 。 未来小型化将是卫星发展的一个重要趋势 。
根据美国智库航天工程发布的最新统计图表 , 仅2017年超过300颗50公斤以下的微纳卫星发射到太空 。
2013年11月19日 , 美国轨道科学公司发射一枚携带29颗微纳卫星的火箭 。 30小时后 , 俄罗斯企业科斯莫特拉斯将32颗微纳卫星送入轨道 。 2017年2月15日 , 印度一箭104星 , 其中103颗为微纳卫星 。 2018年2月22日 , SpaceX的星链计划启动 , 猎鹰九号火箭将两颗小型试验通信卫星送入轨道 。 截止到2021年9月14日 , 星链计划发射的卫星总数达到了1791颗 , 脱离轨道的卫星数量为76颗 , 目前在轨1715颗 。
因为技术的进步 , 在某些方面小卫星、微小卫星的性价比是比较高的 。 比如说对地的低轨道的卫星通信 , 微纳卫星比大卫星性价比要高一些 。
由多个卫星按不同的轨道位置布置而形成的小卫星星座运行可以提高飞行任务的时间、分辨率 , 乃至实现全球的实时覆盖 。
由多颗小卫星保持相对位置编队飞行 , 并且其观测到的信号可以相干处理 , 则可以形成虚拟探测卫星 , 完成大型卫星无法实现的新应用 。 卫星编队是多个卫星作为一个团队在一起飞行联合执行任务 。
随着微电子、微机械、纳米等技术的发展和卫星设计思想的创新 , 卫星小型化趋势不断加速 , 微纳卫星性能快速提升 , 成为小卫星领域发展最为活跃的组成部分 。 马斯克的星链卫星就是一个最显著的例子 。
从1970年中国第一颗人造卫星发射成功 , 到今天一箭几十颗微小卫星的发射 , 人类太空旅程走得越来越快 。 微小卫星产业的迅速崛起是航天发展的时代所需 , 它开创了新的航天应用的运营模式 , 使航天应用不再单纯的是服务于国防及前沿科技探索 , 同时也更好的服务于大众 , 融入我们每一个人的生活 , 使我们的生活更加智能化信息化 。

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