小衛星製造：推動變革——2019年第33屆小衛星會議在美國猶他州舉行

Blaine Curcio文

曲向芳編譯

規模發展

本次小衛星會議的一個關鍵點是未來小衛星製造業需要擴大規模的程度。會議的主旨發言人、一網衛星公司（OneWeb）的格雷格?威勒（Greg Wyler）重申，該公司計劃發射數百顆、最終可能達數千顆的衛星，衛星製造廠每天可生產1或2顆衛星。柏林空間技術公司（BST）的Tom Segert在演講中指出，衛星製造正在接近「亨利·福特時刻」，製造業將在很大程度上實現自動化、可擴展性和智能化，從而實現小衛星製造商的重大整合。麥克薩技術公司（Maxar）指出，當衛星製造規模從6個增加到300個時，零部件成本平均節省60％，一些部件有望節省高達90％的成本，節省成本可以從公司低地球軌道（LEO）星座的生產製造中學習。所有這些發言最後總結認為，未來的小衛星行業需要規模發展，這可能會導致現有的數百家小衛星製造商進行整合。

數據量巨大

本次小衛星會議的另一個主題是未來幾十年衛星將產生的數據量，以及將從這些數據中衍生的新應用。幾家公司談到了正在生成的數據，以及將數據傳回地球的創造性方式。美國的行星實驗室公司（Planet Labs）的Kiririka Devaraj談到該公司一顆3U立方星的X波段下行速率達到3Gbit/s，衛星每次過頂的時候,傳輸速率高達85 Gbit/s。RainCube公司介紹了一顆使用Ka波段和S波段將氣象數據傳輸到地球的6U立方星，該公司計劃發射更多立方星，並有可能發射具有更大天線的衛星，或者長期來說，發射用於行星際通信的衛星。來自日本的地球遙感初創公司Synspective 的Hirobumi Saito說，Synspective公司在17個月內融資1億美元，他把2015年發射的超小型衛星Hodoyoshi-4與2019年發射Rapis-1衛星的下行速率進行了比較，分別為540 Mbit/s 和1270 Mbit/s，這是數據傳輸能力在小衛星上大幅提高的一個例證，數據採集能力進一步提高。Synspective公司的首顆SAR衛星重150kg，將在2020年由Vega火箭發射入軌，到2022年，將有6顆衛星在軌，最終希望能夠組成一個由25顆衛星構成的StriX星座。Synspective公司希望最終發射大約100顆衛星。所有這些衛星都將產生數據，並且數據量會越來越大。

日本Synspective公司的StriX星座衛星

高度自動化

如果未來的小衛星變革要真正實現，可能至少部分要歸因於高度自動化。Wyler的主題演講強調了OneWeb衛星製造廠的自動化程度：他指出工廠中的螺絲刀由機器人操作，並且這些螺絲刀可以測量施加在每顆衛星中每個螺釘的確切扭矩。如果衛星在軌遇到問題，OneWeb可以重新訪問製造這顆衛星的數據，並嘗試根據極其精確的、機器採集的數據了解問題所在。

一些技術講座還強調了衛星自動化測試和製造過程的使用，以此減少製造時間。BST在會議期間的報告突出顯示了印製電路板（PCB）等部件的生產可以通過自動化快速提高。自動化生產將受益於模塊化程度的日益提高，衛星由更加標準化的部件組成，組合起來更容易。Maxar公司強調了在其小衛星上可以達到的模塊化程度。

Planet Labs還談到該公司在其SkySat星座上成功實現了大部分操作功能的自動化，SkySat星座擁有15顆衛星，具有較高的解析度，與該公司的100多顆鴿群衛星一起工作。Planet Labs已將大部分日常維護工作、小部分的運營工作以及一些相當容易理解和熟知的異常情況實行自動化處理。Planet Labs保有一個團隊來處理特定的一次性任務，但是，當星座只有一顆衛星時，它設法減少了每周所需的人工小時數，從2014年的將近350個小時降到2019年的大約100小時，而星座目前有15顆衛星，並且還在繼續增加。這也表明雖然自動化可以解決許多問題，大幅提高效率，但仍然需要一些人為干預或參與。

發射生態系統傾向於小衛星

地球靜止軌道（GEO）衛星市場已經經歷了幾年的衰退。衛星製造商一直在艱難度日，它們越來越傾向於小衛星，特別是那些準備發射數百甚至數千顆衛星的大型星座。因此，大型發射服務提供商現在為小衛星提供服務不足為奇，美國太空探索技術公司（SpaceX）和歐洲阿里安航天公司（ArianeSpace）都在本次會議期間宣布將提供小衛星發射服務。

最先進的新興發射公司之一火箭實驗室公司（Rocket Lab）宣布將以其電子火箭第一級段的可重用性為目標。Rocket Lab的首席執行官彼得·貝克以前曾表示，該公司不會以可重用性為目標，而Rocket Lab現在瞄準可重用性，因為公司需要達到更高的製造速度。貝克在會議上指出，可重複使用一級火箭，哪怕只重複使用一次也將「有效倍增」該公司的火箭製造能力。總體而言，雖然Rocket Lab的決定可能會為其公司帶來更具競爭力的價格和更高的生產能力，但也將導致20世紀20年代初中小型運載火箭的供過於求。全世界有十幾家公司正在研發這種類型的運載火箭，其中許多公司計劃在20世紀20年代初進行數十次發射，那麼為了達到火箭的合理使用率，則需要大量增加向太空發射的貨物數量。

結 論

毫無疑問，小衛星生態系統的發展達到了一個臨界點，如果需求條件合適的話，變革就將到來。更多的自動化製造、更大的產量和不斷演進的價值鏈都將導致進入太空的價格下降，從而導致對天基業務的需求劇增。

需求劇增的幅度有多大尚不確定。本次小衛星會議呈現出明顯樂觀的氛圍，參會人數超過以往，新公司展示其商業計劃。隨著航天業繼續變得更加主流，小衛星將發揮更大的作用，使太空更容易被大眾觸及和了解。本次會議一個引人注目的方面是眾多大學參會、年輕人的數量以及活力。在過去幾十年的大部分時間裡，小衛星可能一直是航天業的一個次要角色，但是未來它們將越來越多地影響整個航天業，向人們展示出有時小事物也會產生革命性影響的力量。

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