現代小衛星技術的發展趨向及應用研究

姚云升

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現代小衛星技術的發展趨向及應用研究

姚云升

（西安北大科技園創新基地，陜西 西安 710061）

對現代小衛星技術進行分析，總結現代小衛星技術對科技發展的影響，明確小衛星技術的應用模式，研究現代小衛星技術的發展趨勢，旨在通過小衛星技術研究方案的完善和小衛星的科學運用，促進我國科技事業的穩定發展。

小衛星；遙感技術；組網能力；空間技術

在社會經濟運行以及科技發展的過程中，以信息為核心的高新技術逐漸成為現代社會發展中的重點。在微電子技術、新型材料以及能源技術發展的背景下，現代技術的運用成為人們的關注焦點。在小衛星技術研究中，其技術形成呈現出高速發展的狀態，主要是由于小衛星技術質量輕、體積小，而且研制周期相對較短，技術含量相對較高，在通信行業中可以得到有效運用。但是，在現階段小衛星技術運用的過程中，盡管信息技術不斷發展，但還無法完全滿足行業的發展需求，因此，在技術運用中，應該構建針對性的解決策略，有效提高小衛星技術使用的價值性，實現小衛星技術的多領域運用。

1 現代小衛星的技術分析

在現代小衛星技術研究中，建立了采用微機械、微電子和輕型材料的發展模式。該種技術具有集成化、規模化的發展特點。對于小衛星技術而言，在確定目標和術選擇高新技時，可以增強系統的容量和性能，減小設備的體積，降低通信技術的使用風險，積極促進現代小衛星行業的穩定發展。與傳統的大衛星相比，在小衛星技術的使用過程中，存在發射質量低、體積小和機動性強的特點，且研究成本相對較低，設備的研發周期短，可以達到靈活發射的目的。

小衛星作為現代信息技術中一種全新的技術形式，可以實現綜合性、完整性和標準化的設備運用[1]。通過對小衛星發展階段的研究，對現代小衛星技術進行分析，具體內容如表1所示。

表1 現代小衛星的發展階段

時間階段發展 20世紀80年代中期—90年代初期探索研究任務模式單一、衛星系統簡單、設備運行壽命短，探索小衛星擴大應用范圍 20世紀90年代中期—21世紀初期高速發展廣泛采用高新技術、性能逐漸提升，是大衛星的重要組成 21世紀初期以后提升階段通過高新技術的引入，實現科學管理方法的構建，技術趨于成熟，使小衛星開始取代部分大衛星

2 小衛星技術的運用

2.1 空間遙感技術

現代小衛星技術研究的主要目的是通過小衛星獲得地球環境中的相關信息，包括空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率等。運用空間分辨率技術可以獲得高分辨率的成像系統，充分滿足小衛星技術的研究需求。例如，以色列通過空間遙感技術的運用，研究出偵查小衛星，這種小衛星無論是在微波成像系統還是在分辨率中，都達到了國際發展水平。

2.2 空間通信和導航技術

通過小衛星技術的研究可以發現，小衛星的組成可以實現全球的實時通信和個人通信，也就是任何人，在任何地點、任何對象和任何方式下，都可以實現實時通信。例如，在20世紀90年代，全球共有十多個小衛星通信星座，在空間穩定運行十幾年，這些衛星在全球通信中發揮了十分重要的作用。到了21世紀，又持續發展出第二代小衛星通信模式，不同的星斗都由幾十個小衛星組成。在這些小衛星系統研究的過程中，逐漸降低了小衛星的研究成本，而且技術更具優勢，為現代各個行業的信息傳輸和信息處理提供了支持。

2.3 空間技術實驗及演示

對于現代小衛星而言，一半以上的小衛星承擔了空間技術試驗和項目演示任務，其中有空間實驗演示小衛星、應用小衛星等。通過這些新技術、新設計思路和新應用技術的確定，充分滿足空間軌道的驗證及運用需求，而且這些空間技術實驗及演示是現代空間技術發展的重要體現[2]。

2.4 深空探測技術

深空探測技術的研究需要大量經費支持，而且存在著風險大的問題，在研究的一段時間內，這項研究支出逐年減少。但是，在現代小衛星技術研究過程中，技術形式呈現出成熟發展的趨勢，其中深空探測活躍并逐漸發展，尤其是小衛星，可以組成群星、星座和編隊飛行模式，改變了以往無法探測研究項目的狀況，實現了深空探測技術的穩定發展。在之后的小衛星技術發展中，需要不斷研究類地行星探測、X射線干涉成像技術等。

2.5 軍事應用技術

在小衛星技術運用中，其技術形式通常包括了小型衛星、微型衛星和皮星等。對于軍事領域而言，這些技術的運用可以充分滿足軍事行業的發展需求，有效防范敵方侵犯。而且，小衛星在軍事領域中可以拓展防攻空間，滿足軍事領域的發展需求。因此，在現階段小衛星技術研究中，應該針對小衛星的研究模式進行軍事領域科學技術的研究，旨在通過小衛星技術的創新，提高軍事領域信息處理的有效性[3]。

2.6 多種配置聯合技術

小衛星技術的運用可以滿足多個領域的發展需求，因此，在小衛星技術創新中，可以進行多種配置的聯合運用，實現信息技術的全面資源共享。例如，面對全球火災、海嘯等自然災害，可以通過小衛星實現實時監控，并根據觀測到的數據實時報警。在現階段小衛星的研究中，其中的光學成像分辨率通常可以達到0.5～1 m，全天的候微波雷達（SAR）呈現分辨率為1 m，將這些小衛星組成星座時，可以實現對全球的觀測，提高衛星群的數據分辨率[4]。

3 現代小衛星的發展趨勢

3.1 增加有效載荷，提升運行性能

在現階段科學技術逐漸發展的背景下，小衛星的有效載荷是衛星十分重要的組成部分。在衛星平臺中，應該結合各個分系統的設計狀況，進行有效荷載的設計分析，逐漸提高小衛星設計的有效性。通常狀況下，在為現代小衛星增加有效載荷，提升運行性能的過程中，應注意以下幾點：①減少小衛星的結構重量，不斷增加小衛星的有效荷載種類和相關比重，為小衛星使用性能的提升提供支持；②通過碳化硅、微晶玻璃等光學材料的運用，使小衛星的設計實現輕量化、機械化和熱穩定性，有效減輕小衛星的結構比重；③在小衛星設計及發展的過程中，為了增加小衛星的效能及比重，應通過天線、轉發器的使用，增強小衛星的傳輸保障能力，滿足小衛星的使用需求[5]。

3.2 實現自主運行，提高組網能力

在小衛星技術研究、發展過程中，應不斷提升對小衛星的自主研究能力，逐漸減少地面測網控制設計，實現系統設計費用的降低，而且在整個技術創新中，也應實現衛星的高度自主運行，為小衛星的技術運用提供支持。對于星座組網而言，在使用的過程中，雖然可以實現衛星技術運用的多樣化，實現通信的大通量，但是在系統組成中，需要較多的衛星進行支撐，在某種程度上對衛星信息技術的要求較高，這會給整個測繪工作帶來一定的難度。因此，在現代小衛星技術研究中，提高衛星的自主能力、實現衛星的高效運行，是現代小衛星研究中的關注焦點。

3.3 提高技術形式，延長使用壽命

通過對現代小衛星技術的研究可以發現，通常會用到太陽能電池陣、蓄電池組聯合電源等，但是，在運用這些技術的過程中，存在著利用率相對較低的問題，無法滿足現代小衛星的技術創新需求，因此，在現階段小衛星技術研究中，需要解決太陽能轉換不高的問題。而且在小衛星中，電源質量相對較大，限制了小衛星性能的提升，所以在小衛星技術創新中，高效率、質量輕和低成本的電源需求設計也是研究重點，以便通過電源的科學設計延長小衛星的使用壽命[6]。

4 結束語

總而言之，在現階段小衛星技術研究中，應該將小衛星信息技術的運用作為重點，通過小衛星使用狀況的分析，深入研究小衛星技術內容，全面提升小衛星使用的技術性和技能性。在現階段小衛星技術研究中，應該結合小衛星的技術特點和未來的發展需求，創新小衛星研究方法。通過有效載荷增加、運行性能提升、組網模式構建和技能源的創新等，延長小衛星的在軌運行壽命，為現代小衛星的技術研究和技術創新提供參考。

［1］郭田田.志存高遠功在霄漢——記我國著名小衛星技術專家張永維［J］.中國科技成果，2012（12）：78-80.

［2］喬毅，李曉宇，趙田.小衛星技術典型軍事應用分析［J］.國外電子測量技術，2017，36（3）：47-50.

［3］陸征.創新與未來——暨2013年小衛星技術交流會［J］.國際太空，2013（12）：73.

［4］林來興.分布式空間系統——小衛星內藏大乾坤［J］.太空探索，2012（5）：32-33.

［5］慕非，高劍.為小衛星技術發展注入創新活力——第四屆小衛星技術交流會召開［J］.衛星應用，2017（8）：76-76.

［6］魏偉，周磊，黨進偉.基于小視場星跟蹤器的天文/慣性/衛星組合導航系統半實物仿真技術研究［J］.現代導航，2017，8（3）：166-172.

2095－6835（2019）02－0158－02

P228

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.158

〔編輯：王霞〕