日本微型SAR衛(wèi)星星座最新進(jìn)展

李健全 趙志偉 曹長(zhǎng)新

（1 中國(guó)空間技術(shù)研究院 2 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部)

1 引言

微型衛(wèi)星一般是指質(zhì)量10～100kg的衛(wèi)星，最大不超過150kg。由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，使微型合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星成為可能。日本的初創(chuàng)公司籌集資金，開展微型SAR衛(wèi)星的研發(fā)工作，其中的典型代表有合成視角公司（Synspective）和QPS研究所。其中，Synspective公司計(jì)劃于2022年建成由6顆微型SAR衛(wèi)星組成的星座，QPS研究所已于2019年發(fā)射了首顆微型SAR衛(wèi)星。

2 Synspective 微型SAR星座

Synspective公司是日本的一家初創(chuàng)公司，由多家日本私人公司共同出資于2018年2月成立。其目的就是通過研制和發(fā)射微型SAR衛(wèi)星組成的星座，為城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、災(zāi)害、金融/保險(xiǎn)、安全等領(lǐng)域提供商業(yè)化服務(wù)。2018年2月，該公司從太空開拓1號(hào)有限合伙企業(yè)、清水株式會(huì)社、集富SV5投資有限合伙企業(yè)等12家公司獲得了1億美元的資金支持，目標(biāo)是用17個(gè)月的時(shí)間，研制6顆微型SAR衛(wèi)星[1]。

Synspective公司提出的發(fā)展步驟是：2020年發(fā)射1顆驗(yàn)證星；2022年建成由6顆衛(wèi)星組成的微型SAR衛(wèi)星星座，服務(wù)于亞洲地區(qū)的用戶；在2030年前建成一個(gè)由25顆衛(wèi)星組成的微型SAR衛(wèi)星星座，服務(wù)全球。最終的目標(biāo)是建立一個(gè)由100顆微型SAR衛(wèi)星組成的星座，高頻次地獲取全球SAR圖像。其星座被命名為“長(zhǎng)尾林鸮”或“貓頭鷹”（StriX）。

演示驗(yàn)證星被命名為StriX-α衛(wèi)星，該衛(wèi)星的有效載荷為X頻段的SAR。衛(wèi)星質(zhì)量140kg，發(fā)射狀態(tài)體積0.7m×0.8m×0.9m，在軌體積5m×0.7m×0.7m，分辨率1～3m[2]。

StriX-α SAR的主要性能指標(biāo)[3]

日本Synspective公司的StriX-α衛(wèi)星示意圖

StriX-α衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采取64APSK調(diào)制方式，碼速率為2～3Gbit/s。StriX-α衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)的天線為拋物面形式，直徑為10m。

Synspective公司注重天地一體化的工作，在衛(wèi)星研制和應(yīng)用服務(wù)兩方面均有專家團(tuán)隊(duì)，從而可快速響應(yīng)用戶的要求。

StriX-α衛(wèi)星已完成天線機(jī)械性能測(cè)試（包括振動(dòng)測(cè)試、噪聲測(cè)試、收攏測(cè)試、展開測(cè)試），電性（EM）星主結(jié)構(gòu)熱真空試驗(yàn)、EM星電性能測(cè)試、EM星熱試驗(yàn)，飛行（FM）星的裝配與集成、FM星的總裝、FM星熱真空試驗(yàn)等工作。

2020年4月15日，Synspective公司與火箭實(shí)驗(yàn)室（Rocket Lab）簽署衛(wèi)星發(fā)射協(xié)議，Rocket Lab將于2020年底之前，利用該公司的“電子”火箭將StriX-α衛(wèi)星發(fā)射上天[4]。Synspective公司之所以選擇Rocket Lab公司代替阿里安空間公司（Arianespace）作為StriX星座首發(fā)星的運(yùn)載火箭提供商，主要是因?yàn)榘l(fā)射時(shí)間的調(diào)整，以及衛(wèi)星軌道調(diào)整等原因。早在2019年，Synspective公司曾與Arianespace公司簽署過StriX-α衛(wèi)星發(fā)射協(xié)議。而調(diào)整后，Arianespace公司將仍是Synspective公司StriX星座工作星的發(fā)射服務(wù)提供商。

3 QPS-SAR 微型衛(wèi)星星座

QPS研究所（iQPS）是一家位于日本福岡市的創(chuàng)新企業(yè)，于2005年創(chuàng)立，由具有政府背景的日本產(chǎn)業(yè)革新機(jī)構(gòu)，以及福岡市境內(nèi)的投資公司等9家投資商出資成立。QPS研究所計(jì)劃研制由36顆微型SAR衛(wèi)星組成的QPS-SAR星座，其目標(biāo)就是為用戶提供全天候7×24h的對(duì)地觀測(cè)信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)無論觀測(cè)目標(biāo)在地球的哪個(gè)部位，系統(tǒng)都可以在10min內(nèi)獲取觀測(cè)目標(biāo)信息的目的。2017年，該研究所籌集到23.5億日元（約合1.36億人民幣），在2020年底前發(fā)射2顆微型SAR衛(wèi)星。

QPS-SAR衛(wèi)星質(zhì)量約100kg，采用拋物面型天線，天線直徑為3.6m，質(zhì)量為10kg。衛(wèi)星采用雙太陽(yáng)電池翼結(jié)構(gòu)，2個(gè)太陽(yáng)電池翼位于星體的兩側(cè)，星體呈六面體結(jié)構(gòu)，星體表面布滿太陽(yáng)能電池。QPSSAR衛(wèi)星分辨率為1m，能夠分辨出路面行駛的汽車[5]。

QPS-SAR衛(wèi)星示意圖

QPS-SAR第1顆衛(wèi)星為IZANAGI衛(wèi)星，于2019年11月12日搭乘印度的極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭（PSLV-QL）在印度斯里赫里戈達(dá)島發(fā)射場(chǎng)發(fā)射上天。衛(wèi)星有效載荷為X頻段的SAR。衛(wèi)星軌道為遠(yuǎn)地點(diǎn)582.9km，近地點(diǎn)575.3km的軌道，軌道傾角為37.0°，衛(wèi)星的運(yùn)行周期為96.1min，軌道半長(zhǎng)軸為6950km。QPS-SAR第2顆衛(wèi)星為IZANAMI衛(wèi)星，計(jì)劃于2020年發(fā)射上天。

4 結(jié)束語

微型SAR衛(wèi)星由于質(zhì)量輕、體積小、投資小，且不受晝夜、天氣等影響，可全天時(shí)、全天候地工作，在對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域受到普遍重視。日本的初創(chuàng)公司雖然起步不算早，但起點(diǎn)高，瞄準(zhǔn)高分辨率（1m），發(fā)展快。目前，已于2019年發(fā)射首顆微型SAR衛(wèi)星，2020年將有2顆微型SAR衛(wèi)星發(fā)射上天。日本的微型SAR衛(wèi)星未來發(fā)展值得期待。