小衛星制造：推動變革
——2019年第33屆小衛星會議在美國猶他州舉行

文|Blaine Curcio 編譯|曲向芳

2019年8月3-8日，第33屆小衛星會議(The 33rd Annual Conference on Small Satellites)在美國猶他州立大學舉行。小衛星會議自1987年以來每年舉辦。本屆會議參會人數超過3000人，覆蓋全產業鏈。會議的主題是“小衛星制造：推動變革”。衛星制造是本屆會議討論的關鍵內容。隨著小衛星給衛星行業帶來的諸多變化，小衛星制造在第二次全球星座熱潮來臨的時候，成為了新熱點。2019年猶他小衛星會議呈現出一些趨勢，這些趨勢清晰地闡明了本屆會議的主題，即推動變革，大規模生產小衛星，以大幅降低成本，從而大幅擴大總體市場規模。

規模發展

本次小衛星會議的一個關鍵點是未來小衛星制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·維勒（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，衛星制造廠每天可生產1或2顆衛星。柏林空間技術公司（BST）的Tom Segert在演講中指出，衛星制造正在接近“亨利·福特時刻”，制造業將在很大程度上實現自動化、可擴展性和智能化，從而實現小衛星制造商的重大整合。麥克薩技術公司（Maxar）指出，當衛星制造規模從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）星座的生產制造中學習。所有這些發言最后總結認為，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制造商進行整合。

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。美國行星（Planet）公司的Kiruthika Devaraj談到該公司一顆3U立方星的吉比特每秒（Gbit/s）級別數傳載荷，其X頻段數傳設備第二代高速下行鏈路（HSD2）已經實現超過1.6 Gbit/s的下行峰值速率，每次過頂能夠提供超過80GB的下行鏈路數據。RainCube公司介紹了一顆使用Ka頻段和S頻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，并有可能發射具有更大天線的衛星，或者長期來說，發射用于行星際通信的衛星。來自日本的地球遙感初創公司Synspective 的Hirobumi Saito說，該公司在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年發射的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，數據采集能力進一步提高。Synspective公司的首顆合成孔徑雷達（SAR）衛星質量為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，并且數據量會越來越大。

高度自動化

如果未來的小衛星革命真正實現，可能至少部分要歸因于高度自動化。Wyler的主題演講強調了OneWeb衛星制造廠的自動化程度。他指出，工廠中的螺絲刀由機器人操作，并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可以重新訪問制造這顆衛星的數據，并嘗試根據極其精確的、機器采集的數據了解問題所在。

日本Synspective公司的StriX星座衛星

一些技術講座還強調了衛星自動化測試和制造過程的使用，以此減少制造時間。BST公司在會議期間的報告突出顯示了印制電路板（PCB）等部件的生產可以通過自動化快速提高。自動化生產將受益于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 公司還談到該公司在其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，具有較高的分辨率，與該公司的100多顆“鴿子”（Dove）衛星一起工作。Planet公司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。該公司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，并且還在繼續增加。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。

發射生態系統將向小衛星傾斜

地球靜止軌道（GEO）衛星市場已經經歷了幾年的衰退。衛星制造商處境艱難，它們越來越傾向于小衛星，特別是那些準備發射數百甚至數千顆衛星的大型星座。目前發射業務的主力還是傳統的GEO衛星，但小衛星的發展一旦進入大量的星座建網及商用，火箭發射必向其傾斜以滿足市場需求。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，Rocket Lab不會以可重用性為目標，而現在瞄準可重用性，是因為公司需要達到更快的制造速度。貝克在會議上指出，可重復使用一級火箭，哪怕只重復使用一次也將“有效倍增”該公司的火箭制造能力?？傮w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21世紀20年代初中小型運載火箭的供過于求。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21世紀20年代初進行數十次發射，那么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。

結語

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。更多的自動化制造、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里，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。