小衛星的前世今生

□ 特邀撰稿 林來興

導讀

“增一分太長，減一分太短。”工程技術和科學、藝術一樣，其發展的最終目標是追求簡潔的完美。現代小衛星的出現，說明空間技術正沿著“簡化性和完善性”這條規律向前發展。現代小衛星具有質量輕、成本低、體積小、性能高、機動性好、研制周期短和應用方面采用分布式系統等一系列的優點。人們預測：小衛星發展將引起空間技術和應用發生一場重大變革。

今年是第一顆人造衛星上天55周年。1957年，蘇聯成功地發射了一顆質量為83.6千克的小衛星，人類從此進入了空間時代。小衛星的歷史與人類航天事業一樣長，衛星試驗最初就是從微小衛星開始的，不過那時的小衛星集成化程度低、功能單一，只能算是簡單小衛星。

小衛星一般指質量在500千克（個別指1000千克）以下的衛星。截止到2010年12月底，全世界發射了具有不同技術水平與不同檔次的小衛星約2100顆左右，占世界航天器總發射量6351顆的1/3左右。其中，質量為100千克量級的微型衛星900多顆，質量為10千克量級的納型衛星700多顆，質量為1千克量級的皮型衛星100多顆，其他1000千克以下的小衛星有300多顆。

根據這半個多世紀小衛星技術發展和應用概況，可以把這時期小衛星分為兩類：

第一類稱為傳統小衛星，時間大約在1957年至上世紀80年代中期；第二類稱為現代小衛星，時間大約從上世紀80年代中期至今。在這2100顆左右小衛星中現代小衛星占一半以上，約1100顆。這兩類小衛星之間主要差別是設計思想。第一類小衛星質量之所以“小”，是因為受客觀條件所限。例如：當時運載能力不夠，研制衛星沒有經驗，主觀上是迫不得已，才把衛星做小；第二類小衛星質量小，是主觀要求，希望衛星質量輕、成本低、體積小、性能高和研制周期短等等。

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傳統小衛星歷經20多年的發展，在開發空間應用和推動空間技術的發展中，起到了重要作用。小衛星在應用方面向全方位發展，并且獲得巨大經濟、社會和軍事效益。后來由于世界冷戰和軍事需求，火箭運載能力迅速提高，衛星應用也隨著擴大。到了上世紀80年代中期，衛星開始向大型化發展，質量變得越來越重（重到十幾噸）；功能越來越復雜；成本越來越高（高到一顆衛星十幾億美元）；研制周期越來越長（長到十幾年）。與此同時，計算機、電子、信息化技術發展與此相反，質量越來越輕，成本越來越低，技術水平和經濟成本按摩爾定律（Moor e’s Law）在發展。出現這樣明顯反差，說明空間技術急需改革。為此，在上世紀80年代中期，國際上出現一股小衛星開發熱潮，從而促進現代小衛星興起。

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摩爾定律

在計算機領域有一個人所共知的“摩爾定律”，它是英特爾公司創始人之一戈登·摩爾于1965年在總結存儲器芯片的增長規律時（據說當時在準備一個講演），發現“微芯片上集成的晶體管數目每12個月翻一番”。當然這種表述沒有經過什么論證，只是一種現象的歸納。但是后來的發展卻很好地驗證了這一說法，使其享有了“定律”的榮譽。后來表述為“集成電路的集成度每18個月翻一番”，或者說“三年翻兩番”。這些表述并不完全一致，但是它表明半導體技術是按一個較高的指數規律發展的。

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