薩里公司創(chuàng)始人：小衛(wèi)星能夠做什么？

+ 演講者 | Sir Martin Sweeting（薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司創(chuàng)始人、執(zhí)行主席）

人們對(duì)太空的使用正在不斷擴(kuò)大，它對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，包括通信、農(nóng)業(yè)、災(zāi)害的防范等方面，都是關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施。在今天，利用太空早已不是超級(jí)大國的特權(quán)，可以說，地球上每一個(gè)人都有機(jī)會(huì)使空間資源為自己服務(wù)。而小型、多功能、成本低廉的各類微小衛(wèi)星也能讓每一個(gè)國家，無論大學(xué)還是企業(yè)，都有利用太空的能力。可以說，小衛(wèi)星正在改變航天產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，從小衛(wèi)星、迷你衛(wèi)星到微納衛(wèi)星，從5公斤到500公斤的衛(wèi)星，都可以有廣泛的應(yīng)用，包括導(dǎo)航、通信、遙感、科學(xué)探測(cè)和研究等方面。

在英國，薩里大學(xué)在研發(fā)小衛(wèi)星方面做了多年的努力。1979年，薩里太空中心成立，研制并發(fā)射了全球第一顆微小衛(wèi)星（編者注：70公斤），在這顆衛(wèi)星上創(chuàng)新性地使用消費(fèi)級(jí)微電子元器件，類似大家現(xiàn)在手機(jī)等終端設(shè)備上用的元器件，從而實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)低成本微小衛(wèi)星。在1985年，薩里大學(xué)組建了獨(dú)立的薩里衛(wèi)星技術(shù)公司，目的就是把大學(xué)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)商業(yè)化，最終形成學(xué)術(shù)和商業(yè)的合力。現(xiàn)在薩里公司已經(jīng)擁有端到端的能力，服務(wù)覆蓋從設(shè)計(jì)、建造到測(cè)試、發(fā)射，到最終的交付這樣的完整鏈條。

小衛(wèi)星能夠做什么

在過去40年，我們積累了廣泛而豐富的經(jīng)驗(yàn)，與國際合作伙伴一起進(jìn)行了共計(jì)36次發(fā)射。其中包括納米衛(wèi)星、手機(jī)衛(wèi)星（在2015年，我們把一個(gè)Google手機(jī)放在一顆小衛(wèi)星中發(fā)射升空，探索如何把這種技術(shù)真正的商業(yè)化）等。2005年發(fā)射的歐洲第一顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星GIOVE A（編者注：600公斤）是由薩里研制的，這顆衛(wèi)星目前仍在運(yùn)行中。2009年，我們也參與了月球探測(cè)的衛(wèi)星項(xiàng)目，拍到月球表面有液體的痕跡，這影響了我們對(duì)月球的探索和使用的方向，也對(duì)火星相關(guān)的項(xiàng)目有推動(dòng)作用。我們參與了“菲萊”彗星著陸器（編者注：約100公斤）項(xiàng)目，該著陸器花了30秒的時(shí)間降落在代號(hào)為67P的慧星表面，并且成功了。

在國際合作方面，我們和全球的多個(gè)國家、多個(gè)企業(yè)，包括跟中國的企業(yè)保持著合作關(guān)系。代表性案例就是災(zāi)害監(jiān)測(cè)星座（DCM）。這是一個(gè)小衛(wèi)星星座（編者注：每顆70-130公斤），并且是世界上第一個(gè)同類星座，可每天提供全球?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)所需的圖像。基于該星座，我們成立了DMC 國際成像公司這樣一個(gè)全球性的團(tuán)隊(duì)，成員包括阿爾及利亞、尼日利亞、英國、中國、土耳其和西班牙等。我們提供了使用小衛(wèi)星低成本的監(jiān)控解決方案。

該星座每一周都提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持全世界的防災(zāi)減災(zāi)工作，在2004年印度洋的海嘯事件中，及時(shí)提供了相關(guān)的遙感照片；2008年中國汶川地震中，也提供了周邊地區(qū)的衛(wèi)星影像圖，幫助中國進(jìn)行救災(zāi)工作。

除此之外，我們?cè)谏虡I(yè)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域也進(jìn)行了相關(guān)的工作。比如推出了一個(gè)100公斤的微衛(wèi)星，GSD為5米，現(xiàn)在已經(jīng)真正地商用了，這也展示了微衛(wèi)星的商業(yè)潛力。

在研制過程中，我們感受到一種來自用戶的期望，他們迫切希望提升遙感圖像的分辨率，希望通過“看到”更多的細(xì)節(jié)，將遙感應(yīng)用在農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

因此在2015年，我們推出了迷你的衛(wèi)星星座，并且在全球范圍內(nèi)得到應(yīng)用。通過它拍攝的遙感圖像，我們可以清晰看到希臘的奧林匹克運(yùn)動(dòng)館，可以數(shù)出機(jī)場(chǎng)一共有多少架飛機(jī)……除了高分辨率遙感星座，我們還能夠提供可拍攝一米分辨率、實(shí)時(shí)視頻的微小衛(wèi)星，能夠清晰捕捉飛機(jī)飛行視頻。

遙感影像應(yīng)用在城市管理方面，例如城市的圖像中，可以看到主要道路上車流的移動(dòng)，甚至可以看到建筑物影子的角度的變化。

但是光學(xué)遙感衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)具有局限性，最大的問題是它并不能夠穿透云層進(jìn)行拍攝，所以我們也推出了小型低成本的S頻段SAR衛(wèi)星（編者注：約400公斤），能夠獲得中高分辨率的雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)影像。其產(chǎn)品具有廣泛用途，可應(yīng)用于包括海洋、農(nóng)業(yè)、森林、災(zāi)害防治等多個(gè)領(lǐng)域。

解決太空碎片問題

通過上述微小衛(wèi)星的應(yīng)用案例可以看到，小衛(wèi)星的確改變了傳統(tǒng)的航天經(jīng)濟(jì)模式。在如今這個(gè)“新航天”時(shí)代，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)計(jì)劃發(fā)射的星座多達(dá)一百多個(gè)，也就是說未來幾年到幾十年，預(yù)測(cè)將總共發(fā)射約23000多顆小衛(wèi)星。因此我們不得不面對(duì)這個(gè)問題——如何處理這些衛(wèi)星造成的碎片。這些碎片雖然不會(huì)直接給地球上的人類帶來危險(xiǎn)，但它們會(huì)給其他小衛(wèi)星帶來一定的傷害和損害，最終可能將嚴(yán)重威脅我們的近地軌道安全。

1996年，薩里公司的一顆在軌衛(wèi)星“櫻桃色”，因?yàn)樘账槠淖矒羰艿讲糠謸p壞，姿態(tài)失去控制，相信大家聽說過這個(gè)故事。因此如果要實(shí)現(xiàn)低軌道微小衛(wèi)星的廣泛應(yīng)用，就一定要解決太空碎片的管理問題。

為此，2018年，我們發(fā)射了納米衛(wèi)星RemoveDebris（編者注：約100公斤），進(jìn)行了清除太空碎片的試驗(yàn)。首先，它在太空中彈射出一個(gè)網(wǎng)，成功捕捉目標(biāo)碎片。其次它能夠投射出一把“魚叉”，用以捕捉體積更大的太空垃圾。后一項(xiàng)試驗(yàn)名為HARPOON，剛剛在兩個(gè)月前進(jìn)行，通過發(fā)射帶系繩的“魚叉”，擊中靶標(biāo)，成功捕捉目標(biāo)。最后，衛(wèi)星會(huì)展開離軌帆，帶著捕捉到的太空碎片墜向地球燒毀。

微小衛(wèi)星改變航天及世界

馬丁爵士發(fā)表演講

微小衛(wèi)星的確改變了我們整個(gè)航天業(yè)，它們可以帶來更多的技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，并且可以增加大家參與航天的意愿。但，微小衛(wèi)星并不是萬能的解決方案，需要對(duì)它們有更加現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識(shí)——它們的確可以帶來新的應(yīng)用，但一定要找到合適的應(yīng)用方式，而且它們不會(huì)神奇到能夠違背相關(guān)的物理定律。

所以在選擇微小衛(wèi)星解決方案時(shí)，必要考慮相關(guān)的因素，例如衛(wèi)星的質(zhì)量、體積等，并不是越小越好。大家可以想想，我們手機(jī)是怎么演變的？一開始手機(jī)就像一個(gè)磚頭一樣非常沉重，然后慢慢地變得越來越小，一只手就可以使用。后來大家發(fā)現(xiàn)，原來手機(jī)可以做更多的事情，隨后手機(jī)的體積又慢慢地重新變大……所以在對(duì)立方星、微小衛(wèi)星進(jìn)行相關(guān)研發(fā)的方面，我們也看到有同樣的規(guī)律。我們要考慮衛(wèi)星的質(zhì)量、耗能，還有它的應(yīng)用等。現(xiàn)在大部分“好用”的衛(wèi)星，重量集中在40-50公斤，體積約為直徑50厘米左右。

關(guān)于微小衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)，我們看到，對(duì)微電子的利用更先進(jìn)、更全面；充分應(yīng)用新材料；機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)展等，在這些方面我們發(fā)現(xiàn)了新的進(jìn)步空間，并且能夠縮短生產(chǎn)周期。此外加上軟件方面的進(jìn)步，及3D打印技術(shù)的應(yīng)用，未來我們甚至可以在軌生產(chǎn)太空設(shè)備。

微小衛(wèi)星的發(fā)展，對(duì)航天業(yè)及世界來說有什么影響？首先小衛(wèi)星能夠給我們帶來全新的機(jī)遇，讓每一個(gè)國家、行業(yè)、企業(yè)和大學(xué)都可以利用太空；在經(jīng)濟(jì)方面，以微小衛(wèi)星技術(shù)為代表的“新航天”催生了繁榮的商業(yè)航天，推動(dòng)了航天技術(shù)在人類社會(huì)的更廣泛應(yīng)用，為世界帶來更好的連接性。它會(huì)從根本上改變我們的航天業(yè)。SATNET