作者:张晶晶 来源:中国科学报 发布时间:2019/2/26 10:47:19
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小卫星大能量,理想在星辰大海发着光

“瓢虫一号”在轨效果图

卫星使用九天微星自主研发的姿控系统,与合作伙伴提供的姿态测量和执行部件形成整体。无论是对地凝视,还是对日、对地各种姿态变化和保持,都执行得非常完美,最终保证闪烁任务的圆满完成。

■本报记者 张晶晶

闹元宵,赏花灯,猜灯谜。刚刚过去的元宵节,故宫灯会惊艳了世人,一则来自太空的灯谜更是抓住了很多天文爱好者的视线。

这则太空灯谜是全球首个太空灯谜,由北京九天微星科技发展有限公司(以下简称九天微星)联合知乎及美国国家地理频道共同发布。太空灯谜是如何实现的呢?据介绍,九天微星的“瓢虫一号”是全球唯一能够主动发光的人造卫星,亮度相当于-0.5等星,通过莫尔斯码的原理,借助闪烁的长短和频率,可以表达不同的含义。

Hello,Earth!

知乎网友“Shileix话不多说”长曝光捕捉到了瓢虫一号的闪烁内容——“.... . .-.. .-.. - -....- . .- .-. - .... -....-”,这串闪烁的摩尔斯密码翻译过来就是“Hello , Earth”,是“瓢虫一号”从太空发来的问候。

太空灯谜是如何实现的呢?“瓢虫一号”副总设计师张振兴向《中国科学报》揭晓了答案。

他解释说:“卫星在五六百公里的轨道高度飞行,对地面的某一点进行凝视,保持闪烁亮度需要很高的瞬时功率,对姿态控制的精度要求也非常高。“瓢虫一号”在研制过程中突破了能源管理分配、高精度姿态控制等多个关键技术。卫星使用九天微星自主研发的姿控系统,与合作伙伴提供的姿态测量和执行部件形成整体。无论是对地凝视,还是对日、对地各种姿态变化和保持,都执行得非常完美,最终保证闪烁任务的圆满完成。”

2018年12月7日12时12分,“瓢虫系列”卫星在酒泉卫星发射中心搭载长二丁火箭升空入轨,迄今已有两个多月的时间。该系列7颗卫星中,主星“瓢虫一号”为百公斤级卫星,还有3颗6U立方星、3颗3U立方星。其中“瓢虫一号”及5颗立方星均由民营商业航天公司九天微星自主研制并运营,一颗6U立方星为联合研制。

“瓢虫系列”旨在验证百公斤级卫星的整星研制能力,在多颗立方星上验证创新技术,并将在野生动物保护、野外应急救援等领域开展物联网系统级验证。其中“瓢虫一号”卫星是九天微星研制的首颗百公斤级卫星,搭载与中科院西光所、中科天塔联合研制的太空自拍、星光闪烁和太空VR三大载荷,目前卫星已完成平台测试和载荷测试,所有功能运行正常,取得了良好的在轨效果。

2018年12月25日,“瓢虫一号”在北京首次测试星光闪烁载荷。由天银星际研制的恒星敏感器,在地面清晰捕捉到当天闪烁的摩尔斯码点线Merry Christmas,并测得闪烁实际亮度为-0.5星等,高于零等星的亮度设计要求。1月31日,在飞经西安上空时,“瓢虫一号”也通过摩尔斯码的方式向西安人民传递了新年祝福。

除了对地闪烁,“瓢虫一号”还搭载了太空自拍功能。在央视小年夜网络春晚现场,“瓢虫一号”为FAST天眼团队与歌手张靓颖拍摄了第0001张太空自拍。作为全球首颗搭载太空自拍功能的卫星,“瓢虫一号”攻克了显示屏在太空暴露中的环境适应性难题,突破了低成本磁控展开式结构设计等关键技术。

之所以取“瓢虫”这样一个具有“草根气质”的名字,九天微星创始人兼首席执行官谢涛表示,一是因为研制模式与国家队不同,卫星代号也更“接地气”;二是他们希望这批卫星具有顽强的生命力。

天基物联网蓬勃发展

近年来,微小卫星发展如火如荼。行业内通常将小于1000千克的卫星称为微小卫星,具有发射方式灵活、研制发射成本低、研制周期短等特点。得益于微电子技术的进步、轻型材料的研制以及高功率太阳能电池的出现,微小卫星发展迅速,被广泛应用于全球民用通信、遥感气象、技术验证等领域。

中外各国都非常重视中低轨小卫星的发射和应用,出台了一系列政策鼓励和推进小卫星技术和业务的研究与发展。2015年,我国出台政策明确鼓励民营企业发展商业航天,这一年也因此被称作中国商业航天元年。据估计,过去三年时间里,中国商业航天领域至少出现了100家新公司。九天微星一箭7星,天仪研究院在轨10星,蓝箭航天发射首枚运载火箭、完成火箭工厂交付,星际荣耀和零壹空间分别成功发射2枚亚轨道火箭……中国民营商业航天正式启航。

根据美国卫星工业协会(SIA)在2018年6月发布的《2018年卫星产业状况报告》,2017年全球创造了345颗卫星的发射纪录,共进行90次发射活动,其中64次为商业卫星发射,卫星产业规模达2690亿美元,同比增长3%。

国外小卫星热不断升温,空间小卫星星座设计及发射计划越来越大,基于小卫星星座的天基物联网系统蓬勃发展。资料显示,全球有地面蜂窝网络以及海底光纤覆盖的区域约为地球表面积的10%,还有90%的地表不能通过地面蜂窝网络实现连接。

国际权威研究咨询机构Gartner预测,到2020年,物联网传感终端安装量将达204亿台,其中60%的接入点是广域窄带低功耗(LPWAN)物联网终端。单一的地面网或高轨通信卫星远远无法满足海量的物联网通信需求,通过低轨小卫星星座与地面网络融合构建天地一体化通信系统,是实现万物互联的高效解决方案。

九天微星的物联网星座计划于2018年开始部署,通过“少年星一号”进行物联网用户链路验证,通过“瓢虫系列”7颗卫星进行系统级验证场景,2019年将以一箭四星方式启动星座组网和正式商用,2022年完成72颗物联网小卫星部署,实现全球广域窄带低功耗物联网终端的实时数据采集、数据交互,助力智慧城市、“一带一路”倡议以及军民融合国家战略中的信息化建设。在此基础上,计划在2025年完成由800颗小卫星组成的低轨互联网星座,为全球提供无缝宽带接入服务。

物联网星座部署完成后,单日数据采集次数将达到5亿次,可服务重型机械、固定资产、物流运输、航海航空、野生动物监测等多个行业,实现全流程位置及状态信息监控回传。

目前,九天微星已与中国大熊猫保护中心、华米科技、三一重工等多家大型企业达成合作,在工程机械监测、车船监测、野外应急救援、野生动物保护等领域实现物联网终端应用落地。

以野生动物保护为例,通过使用内置GPS/BDS双定位系统、支持卫星/GSM双模通道数据回传的小型化野生动物监测终端,用户可以实现对野生动物的追踪和行为状态监控,进而实现牧群监管、珍稀动物野化、野生动物救助、自然保护区管理、科学监测等功能。

《中国科学报》 (2019-02-26 第8版 探索发现)
 

 

 
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