「小衛星」能為我們干點啥？

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小衛星橫空出世

隨著衛星技術與應用的不斷發展，人們在要求降低衛星成本、減小風險的同時，迫切需要加快衛星研製和部署周期。為此小衛星（一般將質量小於500kg的衛星定義為小衛星）技術應運而生。

小衛星，顧名思義就是重量小的衛星，現代小衛星一般是指質量低於1000千克的衛星，也有專家把它們更細地分為小衛星、微衛星、納衛星、皮衛星。現代小衛星採用新的設計思想和大量高新技術，功能密度急劇提高，既能以單顆衛星廉價，快速地完成各項航天任務。

據2017年7月歐洲諮詢公司發布的《小衛星市場前景報告》稱，航天領域和整個航天生態系統正在發生重大變革，未來10年全球預計將發射6200多顆小衛星，與過去10年相比增長顯著。

小衛星與氣象的不解之緣

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在氣象領域，氣象小衛星也正以成本低、研製時間短、更新周期快和抗毀能力強等優勢不斷贏得各國氣象部門及相關商業機構的青睞。為降低發射成本，小衛星發射現以「一箭多星」方式和大衛星搭載發射方式為主。資料顯示，目前全球有美國、俄羅斯、中國、印度、日本等國以及歐洲航天局掌握「一箭多星」發射技術。

DMC第一代和第二代衛星概覽。（圖片來源：SSTL）

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小衛星能為我們做點啥

災害監測

2002年11月，「災害監測星座」（DMC，Disaster Monitoring Constellation）的第一顆衛星「阿爾及利亞星」（AlSAT-1）發射升空。2003年9月27日, 英國薩里衛星技術公司（SSTL）製造的3顆小型對地觀測衛星（「奈及利亞星」、土耳其的「比爾星」、英國的DMC）由俄羅斯的宇宙3M火箭送入預定軌道，與先期發射的ALSAT-1共同組成了國際災害監測星座。

2013年5月2日英國DMC2衛星拍攝到的發生於美國加利福尼亞州的林火。

中國的「中國國際災害監測星座」小衛星（「北京一號」）於2005年10月發射升空。

（來源：DMCii）

颶風全球導航

颶風全球導航衛星系統。

2016年12月15日，美國國家航空航天局（NASA）成功將「颶風全球導航衛星系統」（CYGNSS）星座中的8顆衛星送入軌道。該星座的每顆衛星均是50厘米×60厘米×30厘米大小、質量僅約30千克的小衛星。8顆衛星組成的星座大大增加了地球可觀測面積，衛星分列排布，可對觀測區域內的同一地點每12分鐘進行一次觀測。由於CYGNSS藉助GPS開展觀測，兩者組合能夠每隔數小時提供一幅整個熱帶地區風速分布圖像。

（來源：NASA）

追蹤船隻、監測天氣

2017年2月15日，搭載104顆衛星的印度極軌衛星運載火箭PLSV-C37從印度發射升空，成為迄今人類單次發射衛星數量最多的一次。這104顆衛星中有3顆屬於印度，其中包括重714千克、可拍攝高解析度圖像的「卡托薩特」-2（CartoSat-2）地球觀測衛星。

其餘101顆衛星來自其他國家，其中96顆屬於美國，另外5顆分屬以色列、哈薩克、荷蘭、瑞士和阿拉伯聯合大公國。除CartoSat-2地球觀測衛星外，其它103顆衛星均為納米衛星（又稱毫微衛星），總重量為664千克，其中最小的一顆重量僅為1.1千克，包括美國星球實驗室（Planet Labs）提供地球影像的88顆Dove衛星和塔尖全球公司（Spire Global）用於追蹤船隻和監測天氣的8顆「狐猴」（Lemur-2）納衛星等。

（來源：新華網、Firstpost）

大氣層監測研究

2017年4月18日，28顆QB50項目的小衛星（CubeSat）從美國佛羅里達州的卡納維拉爾角發射升空。QB50是歐盟主導的、由50顆低軌道小衛星組成的衛星星群，用於低大氣層監測研究和重返大氣層研究。該項目的目標是通過50顆分布在不同軌道的小衛星，研究低大氣層（90～320km）內主要成分和參數的時空變化。

小衛星中最不引人注意的是皮型衛星（質量為0.1～1kg），1999年被重新定義為立方體星（CubeSat），即質量為1kg、體積約為10cm×10cm×10cm的正立方體星。由若干顆立方體星可以組成納型衛星（Nanosat）。近幾年來，這兩種衛星得到飛速發展，並且在分散式空間系統中獲得了非常成功的應用。

（來源：QB50）

地球觀測、船舶追蹤、通信、氣象

當地時間2017年7月14日，俄羅斯「聯盟號」運載火箭Soyuz2-1A搭載73顆小衛星發射升空。這73顆衛星來自俄羅斯、美國、德國、日本、加拿大和挪威，主要用於地球觀測、船舶追蹤、通信、氣象等。

Kanopus-V-IK是這次發射任務的主要載荷，也是俄羅斯首顆主要用於監測林火的衛星，其空間解析度高達5米。除Kanopus-V-IK外，還有日本天氣新聞公司（Weathernews）用於監測北方航路狀況的WNISAT-1R、美國的Dove Flock-2k（由48顆「立方體衛星」組成）、挪威用於監測領海區域船舶交通的NorSat等衛星。

（來源：Russianspaceweb）

探測熱帶氣旋

2019年，美國國家航空航天局將發射用於探測熱帶氣旋的TROPICS衛星群（Time-Resolved Observations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats）。TROPICS由12顆「立方體衛星」（CubeSat）組成，分布在三個低地軌道平面上，每顆立方體衛星均可進行高精度的輻射掃描，利用輻射計精準地觀測風暴內部的溫度、濕度、降水和雲特性參數。

TROPICS可提供熱帶地區快速更新的微波測量數據，以觀測對流層的熱力學變化，並且在中尺度和天氣尺度上監測風暴系統的降水結構變化，與CYGNSS、GPM（全球降水測量衛星）和GOES-16形成互補優勢。

（來源：Tropics）

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文章來源｜中國氣象網

編譯｜吳鵬

責任編輯｜大淼

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