波蘭微小衛星技術的崛起與發展

波蘭在衛星領域的發展相比歐洲幾個航天大國起步較晚，並且主要以科學載荷配套和衛星應用為主。隨著2012年波蘭加入歐洲航天局（ESA），2014年成立波蘭航天局，並在2012－2014年間完成了3顆自主研製微小衛星的交付發射，該國的航天工業進入高速發展階段。近年來，波蘭的民營航天企業也嶄露頭角，並很快成為該國微小衛星行業的中流砥柱。

1 初期國際合作研製微納衛星

在波蘭自行研製微小衛星初期階段，主要以現有的衛星平台產品為基礎進行研製，具有低成本、研製周期短、可靠性高等特點，以空間天文觀測、空間維護技術試驗等為科學目標實現了波蘭自主研製衛星零的突破。

（1） 「華沙理工大學衛星」系列立方體衛星

「華沙理工大學衛星」（PW-Sat）系列立方體衛星是由華沙理工大學的學生自主研製的系列空間維護技術試驗立方體衛星，同時兼顧教學目的，目前已研製了「華沙理工大學衛星」、華沙理工大學衛星－2兩個型號，華沙理工大學衛星－3正在進行方案論證，其科學載荷均為衛星壽命末期展開的被動離軌裝置。

其中,「華沙理工大學衛星」是波蘭的第一顆人造衛星，於2012年搭載歐洲航天局「織女星」（Vega）小型固體運載火箭首飛發射入軌。該衛星是1U立方體衛星，搭載有1m長的可展開柔性太陽電池翼機構，在衛星壽命末期展開，測試太陽能電池的供電性能，同時作為增阻離軌裝置使衛星儘快再入大氣層。然而在入軌6個月後，衛星通信系統出現故障與地面失聯，因此無法發送展開太陽電池翼的指令，導致任務失敗。

在華沙理工大學衛星－2研製工作推進的同時，華沙理工大學衛星－3的方案設計也在持續進行，初步設計為3U立方體衛星，增加動力系統。該星的研製將開展國際合作，目前已確定將與哈爾濱工業大學開展聯合研製。

PW-Sat任務模擬圖

（2）「明亮目標探測器-波蘭」雙星

「明亮目標探測器-波蘭」（Brite-PL）雙星是波蘭科學院空間研究中心和波蘭科學院哥白尼天文中心於2009年底立項研製的兩顆空間天文觀測衛星，耗資超過400萬美元，由「萊姆」（Lem）和「赫維留」（Heweliusz）兩顆衛星組成。是加拿大、奧地利、波蘭共同發起的「明亮目標探測器-星座」（BRITE-Constellation）工程中的一部分，共研製6顆衛星，以上3個國家各承擔兩顆（其中加方一顆衛星入軌後失效）。該星座旨在對銀河系中明亮的（星等≤+3.5）大體積恆星進行組網觀測，是國際上首個用於天文學研究的微小衛星任務，也是首個天文衛星星座。

PW-Sat-2任務模擬圖

2 自主研發微納衛星平台

近年，波蘭各高新技術企業和新成立的商業航天公司也開始涉足微納衛星技術領域，設計了幾種有創新特點的衛星平台，面向該國軍民用戶，為未來的衛星裝備發展打下了技術基礎。

（1）「超級衛星」模塊化平台

「超級衛星」（Hyper-Sat）模塊化平台是由位於皮亞塞奇諾的科瑞歐泰克儀器公司提出的低成本模塊化開源納衛星平台。其設計思路是在現有立方體衛星的基礎上通過加大單個平台單位的體積，使其裝載更多有效載荷，相比一般微納衛星平台擴大應用範圍，可用於研製空間科學衛星、光學/雷達遙感衛星和通信衛星的單星或星座。「超級衛星」平台結構設計上預留了與開源分系統模塊匹配的介面，標準模塊包括電源系統和化學電池、太陽能電池、通信模塊和天線，以及適用該型平台的星箭分離機構。目前，該衛星已完成原理樣機的研製，其首發星預計將於2019年完成發射。

Hyper-Sat單位平台結構

（2）波蘭AIS衛星

波蘭AIS衛星（SAT-AIS-PL）系統的主要用戶為海事辦公室、波蘭軍隊邊防部隊、海上搜救服務機構、情報機構和歐洲海事安全局。從船舶到地面站的數據傳輸將採用新的甚高頻（VHF）數據交換系統進行升級，將在未來幾年由國際電信聯盟引進。波蘭AIS衛星將成為該國第一顆提供實際服務的應用衛星，整個系統包括一顆質量約為40kg的微納衛星（含兩塊太陽電池翼），星上搭載一台AIS接收器，一個甚高頻數據交換系統模塊，一個星地鏈路模塊，以及一個用於業餘無線電活動的附加模塊。其中星地鏈路模塊可實現地面和衛星之間的即時數據交換，這在海上出現緊急情況時至關重要。該解決方案還有望縮短數據檢測與地面站接收之間的時間差。地面設施包含一個測控站，一個衛星指揮和控制中心，以及一個面向最終用戶的AIS數據中心，所有地面設施都將設立在波蘭境內。衛星交付運行後，將收集和提供廣泛的數據，包括有關船隻位置、路線、交通和潛在危險情況的信息。

完成整個工程預計需要7年時間，研製進度安排如下：2016－2017年完成工程任務規劃，即各大系統之間的體系構建；2018－2020年完成衛星系統的總體設計，總裝測試和發射；2020－2022年完成為期數年的在軌運行段，其中包括衛星壽命末期的離軌操作。

波蘭AIS衛星

（3）「斯韋托維德」3D列印立方體衛星

「 斯韋托維德」（Svetovid）衛星是由弗羅茲瓦夫的新興商業航天公司衛星革命公司研發的2U立方體衛星。該衛星的結構件由鋁-鎂-鈧合金（Scalmalloy）粉末3D列印而成，具有質量輕、強度高等特點，可承受－150°C～300°C的溫度變化，這種材料也被空客公司用于飛機的製造中。同時，其獨特的外形設計使其能更好地適應皮衛星軌道適配器的導軌。

「斯韋托維德」衛星模擬圖

「斯韋托維德」衛星是一顆科學衛星，計劃2018年第一季度由美國軌道系統公司的海王星－N3（Neptune－N3）火箭從太平洋的一個海上浮動平台發射入軌。該衛星的主要任務是研究地球磁場的強度、變化以及熱層中的重力，氣象變化等。其次，搭載的光學遙感設備所獲取的圖像可用於氣象學、海洋學、地質學和測繪學研究，對林業和農業也有潛在的輔助作用，也用於地區的國土資源開發規劃，災害風險評估和氣候變化、環境監測等。另外，衛星將對地球上不同經緯度的重力場進行探測，記錄隨時間變化的數據。這些數據可以用來研究板塊的構造、運動，並監測可能存在的威脅。

波蘭小衛星在國際上雖然是後起之秀、起步較晚，但起點高，這一點得益於其多年來參與歐洲航天局重大工程型號研製所積累的經驗，加上商業航天的熱潮，也起到了推波助瀾的作用。

來源：《國際太空》2018年第3期

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