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做中国小卫星技术的“排头兵”

2001-08-18 来源:光明日报 航天东方红卫星有限公司董事长 徐福祥 总经理 马世俊 我有话说

随着国际空间技术的发展,现代小卫星正在成为一颗璀璨的明星,辉映在浩瀚的太空,给信息社会插上腾飞的翅膀。

几十年来,在党和政府的关怀支持下,中国空间技术研究院作为我国空间技术的抓总单位,在现代小卫星及其应用领域取得了丰硕的成果,我国小卫星的研制已经实现单纯进行科学试验到应用的转变。

现代小卫星风靡全球

据有关资料显示,目前,世界上已经有十多个国家涉足小卫星研制领域,美国、俄罗斯、法国、英国、意大利都有了自己的小卫星平台或星座。印度、韩国、瑞典、丹麦、巴西、西班牙、以色列等许多国家也都以研制小卫星为切入点,带动航天技术的发展。我国的台湾也发射了自己的对地观测小卫星。

在现实生活中,小卫星以其独有的优势,正在发挥出越来越大的作用,如,利用小卫星组成星座实现个人手持机双向移动通信,不仅可以实现话音通信,而且还可以传送数据、传真、图像、寻呼以及定位等。

现代小卫星技术的发展,使一度降温了的行星探测又火了起来。1998年1月6日美国宇航局发射了它在阿波罗计划结束后的第一个月球探测器——“月球勘探者”,其重返月球计划由此拉开序幕。

大卫星的内部结构复杂,提高卫星的可靠性难度加大,而增强可靠性必然花费大量的资金,使成本增大,一旦故障,就将造成巨大的损失,因此,风险太大。1998年8月12日,美国卡纳维拉尔角空军基地,由于“大力神”4A火箭爆炸,使一颗价值10亿美元的军事侦察卫星化为灰烬,就是一个很好的例证。

现代小卫星对于进行局部突发战争的军事侦察具有得天独厚的优势,开发投资少见效快的小卫星,已成为航天大国实现军事航天战略的一条最实际的策略,同时,随着现代科学技术的发展,小型战术成像卫星的地面分辨率已可以达到一米以内,覆盖几百公里的宽度,相当于过去的大侦察卫星,而重量却只有200~300千克,寿命可达5年。

近几年来风起云涌的移动双向个人通信市场,推动着小卫星市场的飞速发展,由小卫星星座构成的通信卫星网不仅可实现全球直接通信,使“大哥大”成为名副其实的全球通,市场应用前景十分广阔。

此外,用小卫星进行技术演示和科学试验具有经济实用等优点。因此,利用小卫星进行地球观测,空间探测等,是科学研究和社会经济建设获得大量极有价值信息的廉价手段。

综上所述,小卫星已用于全球范围内的移动通信、侦察监视、资源探测、环境和灾害监测与预报以及准确的灾情评估等领域。可以相信,在21世纪,小卫星必将以特有的优势在现代社会的方方面面,发挥出越来越大的作用。

什么是现代小卫星

国际航天界一般将发射重量在1000公斤以下的卫星称为小卫星,100公斤以下称为微小卫星。

70年代以前,特别是航天器发射初期的小卫星,由于其有效载荷功能较弱,大都为传统简单小卫星,其主要作用是为研制新型航天器进行技术演示,而80年代以来发展起来的小卫星,其功能密度比一般占70%左右。今天人们所说的小卫星即指此类卫星。

现代小卫星具有许多大卫星所无法比拟的优点。

发射方式灵活。小卫星因其体积小,重量轻,因此,既可以搭载大卫星一起发射,也可以一箭多星发射或用廉价运载火箭发射。

研制发射成本低。在小卫星的研制中,由于采用成熟先进技术,运用科学的管理手段,加之可以搭载发射和以一箭多星发射,因而,整个研制和发射成本较低,研制周期短。

现代小卫星主要依靠微电子、计算机、微型光学和机械、高精度机械加工、新材料、新工艺等现代科学技术,进入20世纪80年代以来,随着上述技术的发展,使实现卫星小型化的目标成为可能。

从上述种种优势不难看出,小卫星走俏太空是航天技术发展的必然。

中国小卫星进军太空

与其他航天国家一样,中国的空间技术也是从小卫星开始起步的,如今,在小卫星研制领域,取得了令人注目的成就。

迄今为止,中国卫星的摇篮——中国空间技术研究院,已代表我国成功研制发射了9颗小卫星,成为国内小卫星研制的领军单位,这些小卫星为空间科学与技术实验、遥感探测及其应用领域的拓展,提供了有利的条件。

中国于1970年4月24日成功发射的第一颗卫星“东方红一号”,重量为173千克,是中国的第一颗简单小卫星。一年后,1971年3月又发射了第二颗简单小卫星“实践一号”,重量为221千克,这颗小卫星在太空中成功运行了8年,取得了大量的科学研究数据。由于新技术的发展和空间物理探测的需要,中国又在1981年7月用一枚火箭同时发射成功了三颗小卫星。1990年我国发射“风云一号”气象卫星的同时,又搭载发射了两颗小卫星。1994年2月,我国运用成熟技术,以较快的速度研制发射了“实践四号”小卫星,这颗重396千克的卫星,由“长征三号”火箭搭载发射,卫星在轨道上进行了空间辐照环境的探测与研究,并进行了砷化镓太阳电池和镍氢电池等试验,取得了令人鼓舞的效果。

1996年,中国空间技术研究院运用现代管理方法,仅用不到两年时间,就完成了“实践五号”现代小卫星的工程研制,卫星于1999年5月10日在太原卫星发射中心搭载发射升空,按照用户的要求,卫星在轨运行3个月,完成了在微重力条件下两层流科学试验。卫星在两种重力环境下,进行了8天试验,共获得12000多幅图像,图像清晰、数据完整。我国科学家第一次通过“实践五号”的科学试验,实现了空间遥控操作,共进行了30多种不同条件下的科学试验,获得了国际微重力流体力学领域的重大成果;进行了S波段数传发射机和大容量固态存储器试验,数据与传输图像达到满意效果,大容量存贮器工作正常,新技术验证试验获得全面成功,为我国航天器采用此新技术,积累了宝贵经验;卫星记录了大部分单粒子事件发生在南大西洋异常区,印证了外国同类试验的观察结果,采用工业级器件,进行了单粒子效应及其对策试验,取得了可喜成果。其硬件软件对策有效。为航天器抗辐照加固设计提供重要数据,还为小卫星元器件等级选择,降低成本进行了有益的探索。同时,空间环境测量取得了满意效果。专家认为,“实践五号”小卫星设计合理,技术先进,平台适应性很好,达到国际90年代先进水平。

经过多年的努力,中国空间技术研究院已突破了多功能结构、集成化星务管理等四项关键技术,自主研制开发了第一代用于中低轨道任务的高性能小卫星公用平台CAST968。平台采用基于网络的集成化电子系统,统一调度管理星上任务和资源,有效载荷占重比达30%~60%,其电池翼可驱动和扩展,采用对地、对日、对其他天体三轴稳定,对地、对日、对其它天体自旋稳定。采用与国际接轨的USB测控体制。电源系统采用太阳电池与蓄电池联合供电方式,平台供电能力可以根据任务需求灵活裁剪。平台采用被动为主,主动为辅的热控措施。这一平台的建立及该院卫星研制的成熟设备,不仅将保证卫星的可靠性和灵活性,还可确保研制周期在24个月以内。

在“实践五号”平台的基础上,根据用户需要进行修改和升级研制开发的我国首颗海洋探测卫星“海洋一号”小卫星的研制工作已经完成。该卫星是为国家海洋局研制的,是采用CAST968平台技术研制的第二颗现代小卫星,卫星装载一台分辨率为1100米的十波段海洋水色扫描仪和一台分辨率为250米的四波段CCD相机。

“海洋一号”卫星主要用于对海洋水色要素探测、环境调查、资源探测、港口泥沙分布规律观测、水温水质观测等,具有变轨和轨道维持能力,姿态控制更为精确,输出功率更大,自主定轨能力有所提高,卫星预计2002年上半年发射。

中国小卫星明天更灿烂

大量的事实证明,现代小卫星走俏国际空间技术市场,必将成为21世纪卫星产业发展的大趋势。

据业内人士预测,1985年~1989年期间,全世界每年大约发射20~30颗小卫星,而2000年后保守的估计,每年也将发射70~80颗,约占整个卫星发射数量的一半以上,其营业额为36亿美元。而随着大量高新技术的应用、先进管理方法的使用和崭新设计概念出现,必然会促使小卫星研制技术和卫星应用的不断进步,由此将引起卫星研制和应用领域的一场革命,一批功能更强,体积更小,价钱更低,在技术上和经济上可以与大卫星一争高低的小卫星会不断出现。

我国政府十分重视小卫星及其应用的发展,在国家“十五”计划中,将发展小卫星及其应用列入我国高技术领域未来重点发展的20个专项之一。在“863”计划中,还成立专家组,开展小卫星的研究。

为启动市场机制,促使社会多元资本进入空间技术领域,推动小卫星产业化的发展,中国航天科技集团公司和中国空间技术研究院共同出资组建了航天东方红卫星有限公司,主要从事小卫星的开发研制、卫星应用工程系统的设计和产品开发研制。该公司将依托中国空间技术研究院几十年来所形成的技术、基础设施和人才优势,进行小卫星及其应用技术的开发,促进小卫星技术的工程化和产业化,这一举措将大大加快我国小卫星技术的发展。

航天东方红卫星有限公司将实行董事会、总经理领导下的项目经理负责制,引入现代企业机制,最大限度地实现人力资源和设备资源的最佳配置,真正达到适应市场经济规律,缩短研制周期,节约经费、提高卫星研制水平的目的,以最快的速度研制出用户需要的应用卫星。同时,实现我国卫星研制与国际接轨。

公司的主要股东中国空间技术研究院建院30多年来,研制发射成功通信、返回式、气象、资源、导航定位、科学试验等各类卫星48颗和2艘飞船,已初步形成了通信卫星、返回式卫星、遥感卫星和小卫星等四种卫星系列平台,以雄厚的技术实力、人才资源,设施一流的空间飞行器总体设计、分系统研制生产、总装测试、环境试验、地面设备及其应用、服务保障系统等配套完整的研制生产体系,而成为中国空间飞行器的重要研制基地。航天东方红卫星有限公司,将充分发挥上述优势,并引入商业化机制,推动我国小卫星及其应用市场化,产业化,对我国航天产业的发展起到示范和推动作用。

航天东方红卫星有限公司坚持严格的法制管理,全方位的系统管理,全过程的以人为本,倾注真情管理的管理思想和一流的人才,一流的技术,一流的产品,一流的服务的发展宗旨。现代企业制度、灵活的用人机制、丰富的工程研制经验、完备的科研生产体系、可靠的质量保障手段,系列化、模块化、通用化的小卫星公用平台,将使我国小卫星研制和应用进入快车道。

为集中人力、物力、财力,组成一支“国家队”,加速小卫星及其应用技术的发展,经国务院批准组建小卫星及其应用国家工程研究中心,该中心隶属于航天东方红卫星有限公司,主要建设内容包括小卫星集同设计中心,总装、测试和试验中心,地面应用系统的研发生产基地等。包括小卫星的开发、研制、生产,卫星应用产品的研制、生产和系统集成,小卫星及应用产品的相关技术支持等。将在卫星系列化、集成化和平台化的基础上,采用市场化的运行机制,形成年产6~8颗卫星及配套应用系统的能力。此举不仅将加速我国小卫星产业的发展,还将对航天东方红卫星有限公司的发展提供有力的保证。

长期以来,我国空间技术的发展完全依靠政府投资,政府订货、实验室单件研制的计划经济发展模式,航天东方红卫星有限公司的成立,是中国航天在市场经济条件下,改变完全依靠政府行为发展航天技术,引入市场机制、吸纳社会资金、依靠各种力量进行小卫星及其应用技术的开发,实现中国空间技术与国际接轨的新探索,是适应中国加入世贸组织,中国空间技术的发展能应对各种复杂情况,积极参与国际竞争的新举措。在未来的发展中,公司将通过资源重组和优化配置,努力建成国内一流,国际著名的大型股份有限公司,在小卫星及其应用领域,以丰厚的成果报效社会和人类。

航天东方红卫星有限公司的科技工作者决心抓住这一机遇,以促进空间技术的开发和应用为己任,站在国际小卫星技术发展的前沿,为空间技术造福社会和人类,作出更大的贡献,创造中国小卫星21世纪的辉煌。

目前,中国空间技术研究院地球双星探测计划已经启动,该计划是利用两颗轨道相互交叉的小卫星,携带18台探测器,对地球进行大尺度的磁层空间同步探测,卫星将于2003年发射升空。航天东方红卫星有限公司是该计划的主要实施者。

该公司主持论证的灾害和环境预报与监测小卫星星座系统已经得到用户的支持。该星座近期将主要由两颗光学星和一颗合成孔径雷达星组成。光学星配置宽覆盖多光谱可见光相机2台,红外相机1台。远期将由八颗卫星组成,主要由四颗光学星和四颗合成孔径雷达星组成。

该星座的建立将利用卫星遥感技术迅速、准确地获取环境和灾害信息,及时、全面掌握自然灾害和环境污染的发生、发展和演变过程,为防灾、抗灾、救灾,遏制环境污染和生态破坏,保护我们赖以生存的环境提供科学的决策依据,提高综合减灾和环境保护能力,保障国民经济和社会持续稳定发展。

此外,对其他如导航定位、移动通信、对地观测成像等小卫星星座也正在进行论证。

小卫星技术和应用在发展中国家具有辉煌的前景,为实现信息资源共享,使空间技术为人类社会服务,航天东方红卫星有限公司正在积极寻求国际合作。已与亚太地区相关国家,就研制小卫星进行了多次愉快的协商和讨论,具有三轴稳定的亚太多任务小卫星将进入工程阶段,该卫星将以我国“海洋一号”卫星平台为基础,并采用各国先进技术经验,以满足不同用户的需求,并能取得较大的经济效益和社会效益。

在未来的发展中,航天东方红卫星有限公司一定不辜负我国政府和全国人民的期望,擎起中国小卫星研制的大旗,更好地担当起中国小卫星研制技术“排头兵”的重任,以更加丰厚的成果报效社会和人民。

 

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