美國衛星大會上的小衛星元素

作者：藍天翼

來源：千域空天

2018美國衛星大會一直以來關注的重點是通信衛星，通信衛星行業的傳統觀念里，至少在過去幾十年的主流應用場景里，仍是GEO的天下、大衛星的世界。儘管在20年前被Iridium、Globalstar、Orbcomm等低軌星座們震動了一番，但鑒於2000年後三大低軌衛星運營商紛紛跌入破產保護、賤賣資產的境地，兩年前沒有人會把LEO和小衛星做為很「嚴重」的關注對象也是合理的。

隨著OneWeb和SpaceX在低軌小衛星通信星座領域掀起的一陣巨浪，加上Planet和SPIRE等矽谷公司已有數百顆衛星在軌，以及越來越多的高軌通信衛星運營商也開始提出LEO小衛星計劃，小衛星元素在衛星大會上又成為了一個話題。

小衛星作為一個「分支」出現在衛星世界的大家庭，本身就是個挺不合理的事兒。按照重量把小衛星拿出來單獨討論，只是最近20多年的事，但回首衛星行業的歷史，所有航天參與國的第一顆衛星其實都是小衛星。

美國第一顆人造衛星Explore-1，重量13.37kg

蘇聯的第一顆人造衛星Sputnik-1，重量83.6kg

中國的第一顆人造衛星東方紅一號，重量173kg

按照現在對「小衛星」的定義，航天大國們的啟蒙之作都是小衛星，「小衛星」為人類航天事業的發展做出了不可磨滅的貢獻，所以儘管仍是大衛星的天下，我們就還是決定尋找一下本屆大會上的小衛星元素。

大會開放論壇沒有小衛星的身影

大會的開放論壇依然呈現大衛星一統天下的局面，所有的參與者都是傳統或新興的高軌通信運營商或製造商，討論的議題也都是諸如在全球互聯的主戰場，運營商如何求變？在衛星製造的廝殺中各研製方如何應對？還有包括在軌燃料加註、衛星與地面網的融合等議題。

如果非要把小衛星跟這些話題產生關係，也是可以的，比如Intelsat要合作的OneWeb星座就是由小衛星組成，Telesat下訂單的新LEO星座試驗星也是兩顆小衛星，Thales Alenia Space最近在法國與其他廠商合作也拿下了Cubesat的訂單，SSL更是早在5年前就是Skybox（已經被Planet公司收購）星座的製造商。

但不得不說，小衛星在其中的分量非常弱，這畢竟是傳統廠商希望從中直接獲取經濟效益的會議，討論更多的是已經在天上的衛星和未來要發射可以迅速轉化為現金的業務。所以作為仍在起步期的小衛星產業，只能在其他Panel找找了。

經過一番尋找，我們發現所有與小衛星相關的元素，都在大會第一天。

小衛星Panel: High-Octane Smallsats

首先與小衛星相關的Panel是「High-Octane Smallsats: Packing More Power and Performance into Smaller Spacecraft」，這個論壇主要討論的問題包括：

1 、現在的小衛星在太空壽命有多久？

2 、充分考慮小衛星使用的硬體可以小型化，小衛星能像GEO軌道上的大衛星一樣強大嗎？

3 、小衛星在軌工作的靈活性和適應性如何？

可以說這三個問題正是絕大多數小衛星質疑或支持者觀點交鋒的所在，我們常聽到小衛星比大衛星成本低，靈活性高，但這都是有一定的前提條件的，由於現在新的小衛星在設計理念和器件等級和冗餘備份方式等多方面都與之前有所區別，所以前面說到的前提條件也是在不斷變化的。

這個Panel的主持人是來自Tethers Unlimited的CEO，Robert Hoyt。僅從這一點看，這個Panel就跟別的不一樣，其他的Panel主持人或是媒體/雜誌，或是諮詢公司，只有小衛星論壇的主持人是一名從業者。

Tethers Unlimited是一家很牛的科技公司，這裡經常會誕生一些航天黑科技，近幾年，Tethers Unlimited的主要殺手鐧是3D列印和空間機構。比如來自TUI的Firmamentum部門的Spider Fab套件，就是為實現在軌製造大型航天器部件而設計的。

TUI公司的Spider Fab產品

TUI公司的Spider Fab應用場景之一：展開式太陽翼

Panel的Speakers包括Gomspace北美區的COO，Elizabeth Driscoll；Tyvak Nano Satellite的President & COO，Marco Villa；Sky and Space Global（SAS）的CEO，Meir Moalem和CesiumAstro的CEO，Shey Sabripour。

關於Gomspace和Sky and Space Global，兩家的合作非常緊密，在Sky and Space Global去年成功發射了三顆試驗衛星後，已經與Gomspace簽署了價值數千萬美元的合同，由Gomspace為其製造200顆Cubesat衛星，星座名為Pearls。

Sky and Space Global作為一家新興的衛星運營商，其運營的思路與別家略有不同，一方面是SAS堅定地服務南北緯15°以內通信最不發達的區域，另一方面SAS在幾乎所有區域都是與當地運營商合作而非競爭的。僅僅成立兩年的公司，通過這樣的方式，已經拿到了很多地區的落地權。

Tyvak Nanosatellites公司是Terran Orbital的子公司，而就在2017年，Terran Orbital接受了洛克希德·馬丁的戰略投資，成為其在微納衛星領域的重要布局。Tyvak作為一家微納衛星製造商，已經成功接到了很多Cubesat的訂單，其為GeoOptics公司研製的CICERO星座已經在2017年和2018年發射了5顆衛星入軌。CICERO星座是用於採集GNSS衛星掩星信號的微納衛星，尺寸6U，其攜帶的陣列天線能夠接收經大氣層折射的GPS L1和L2信號用於反演大氣層參數。該功能與SPIRE公司衛星具備的一個功能相同。

Tyvak公司為GeoOptic公司研製的CICERO衛星，尺寸6U

除了已經發射的衛星，Tyvak還在Satellite 2018會議開始前接到了Eutelsat低軌微納衛星的研製訂單，該衛星將成為Eutelsat在低軌IoT衛星領域布局的重要砝碼，Eutelsat也藉此進一步擴大與其投資的Sigfox公司在IoT領域的合作。

而CesiumAstro公司是2017年剛成立的新公司，該公司的主要業務是為衛星、無人機、運載和其他航空航天用戶提供通信分系統。

小衛星Speech：Ground System in Cloud

此外，值得關注的還有來自Kratos公司的演講，題目是：「Small Satellite Ground Systems in the Cloud」。Kratos在之前的業務中對小衛星的涉及很少，但是從2016年開始，該公司開始推進一個利用雲計算服務為商業星座用戶服務的項目，這次的演講人就是該項目的高級項目經理Christopher Beam。

在2017年的Small Satellite Conference上，Kratos的《Flying Constellation in the Cloud》就介紹了這個項目的一些情況，Kratos指出，在FCC批准了OneWeb和Boeing的星座申請後，就有14個公司申請了未來要入軌的8000多顆衛星的項目，而SpaceX更是要推出多達13000顆衛星的星座，假如這些計劃的資金、研製、發射的問題都解決了，用傳統的地面處理資源是不可能匹配這樣數量的衛星星座運營需求的。

這一項目試圖將地面站的數據計算部分轉移至雲端進行，以期望減少地面站的建設和管理費用，提高效率。在案例介紹中，Kratos利用Amazon雲計算服務模擬了「A large fleet operations center capable of supporting 1000 spacecraft with 30 simultaneous contracts and 100 users」的場景。

但在2017年的SSC會議上，Kratos提到，這樣的一種處理也有弊端，他們在模擬中證明了該方法在某些特定項目中的可行性，但目前並不能推廣到所有項目中去。我們期待在這次會議上，Kratos能夠分享這個項目在近半年的最新進展。

小衛星Panel：New Launch Options

第三個與小衛星相關的是一個來自發射方面的Panel，題目是：「New Launch Options to Orbit: Ridesharing and Small Satellite Launch Specialists」。本Panel要討論的問題包括：

1、更好地了解發射市場的變化，以及用戶將如何在利用大型火箭搭載和使用小型火箭進行專用任務發射之間選擇；

2、 政府政策將如何影響發射市場的變化、發射機會的獲取和小衛星產業的發展。

Panel的主持人是來自Via Satellite的Kendall Russel，Speaker包括Spaceflight Industries的President，Curt Blake；Virgin Orbit的President & CEO，Dan Hart；SPIRE公司的Director of Launch，Jenny Barna；Nanoracks公司的VP of Business Development，Rich Pournelle和Firefly Aerospace公司的Thomas Markusic。

SFI和Nanoracks公司都是發射服務的提供商，他們本身不擁有火箭和發射資源，主要業務是通過整合用戶的發射需求，幫助用戶完成發射的搭載協調、運載選擇和相關服務工作的。從最終發射載體的選擇上，SFI相對於Nanoracks更加靈活，有包括Falcon 9，Minotaur，Soyuz，PSLV，ANTARES和Electron等多種運載工具，這其中有的是通過發射到空間站後發射，有的通過運載直接入軌；Nanoracks目前主要的發射載體還是空間站，但從最近的發展趨勢來看，Nanoracks也在著力推進其他運載工具以豐富自己的服務體系。

Virgin Orbit是在2017年從Virgin Galactic公司獨立出來的軌道發射公司，獨立後，Virgin Galactic將重心偏向太空旅遊，Virgin Orbit則專業負責軌道運載工具。Virgin Orbit儘管還沒有進行過一次商業發射或實驗發射，但已經拿到了多家公司的發射服務訂單，包括前面提到的Sky and Space Global的200顆衛星、OneWeb的39次發射任務、Spacebelt公司一期的12顆衛星和最近與Gomspace簽署的A&M公司的發射等。

比較有意思的是將與Virgin Orbit同台的Firefly Aerospace公司的CEO，Thomas Markusic。熟悉Thomas的朋友都知道，在成立Firefly Aerospace之前，Thomas就是在Virgin Galactic擔任推進部門的VP，而在Virgin Galactic之前，他分別擔任過NASA的推進研究科學家、SpaceX的Texas Test Site的負責人和Blue Origin的高級系統工程師，可謂是經歷豐富。而Firefly Aerospace在2017年曾經經歷了一次浴火重生，在2017年4月，由於英國脫歐導致的歐洲方面投資資金沒有到位和來自Virgin Galactic的官司，Firefly幾乎遣散了所有的150名員工，但在2017年8月，有媒體曝出Firefly被某財團收購後，重新復活，並且將在2019年推出比原來的Firefly Alpha更大的1噸級運載能力火箭。因此這次Firefly Aerospace與Virgin Orbit的同台，可謂看點豐富。

而SPIRE公司則成為了這次論壇中唯一的「用戶代表」，但SPIRE作為用戶代表也是實至名歸。SPIRE現在已經通過6種不同的運載工具成功發射了60多顆衛星，這其中不乏與SFI和Nanoracks合作的發射任務，而且SPIRE還大膽地成為Rocket Lab火箭首次帶商業載荷試驗發射的客戶。作為這樣一名經驗豐富的用戶，SPIRE在發射服務的體驗和運載工具的選擇上，一定會有自己獨到的觀點。

小衛星Speech：Electrospray Propulsion

最後一個與小衛星相關的議題是來自Accion Systems的CEO，Natalya Bailey的演講《New Electrospray Propulsion Technology for Future Space Applications》，她將為大家帶來的是小衛星離子推進位造背後的技術討論。Accion現在的產品系列主要是TILE(Tiled Ionic Liquid Electrospray)，該系列的產品包括TILE 50/500/5000/200K四種。

從現在的發展態勢看，未來Cubesat加裝電推進的趨勢明顯，由於空間碎片的壓力逐漸增大，Cubesat更強的機動能力和壽命末期離軌的需求也在迅速增多，Accion的諸多產品也許會在這一波需求中找到更大的市場機會。

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