美國(guó)“火箭實(shí)驗(yàn)室”近日使用該公司研制的小型運(yùn)載火箭“電子”號(hào)成功發(fā)射13顆立方體衛(wèi)星，這些衛(wèi)星全部進(jìn)入指定軌道。

　　以微小衛(wèi)星為運(yùn)載載荷的“電子”號(hào)有何技術(shù)特點(diǎn)？微小衛(wèi)星究竟有何優(yōu)勢(shì)，讓人們?yōu)橹冻鲋T多努力？有媒體報(bào)道，微小衛(wèi)星數(shù)量增加將帶來(lái)太空安全問(wèn)題，這種情況是否屬實(shí)？科技日?qǐng)?bào)記者帶著這些問(wèn)題，采訪了北京星際榮耀空間科技有限公司技術(shù)副總裁、航天專家張琦。

　　公開(kāi)資料顯示，本次成功發(fā)射的是第三枚“電子”號(hào)火箭，也是該型號(hào)火箭首次進(jìn)行商業(yè)發(fā)射。此前的兩次試飛中，首次失敗，第二次成功，真可謂“好事多磨”。

　　2017年5月25日,“電子”號(hào)在新西蘭北島首次試射，代號(hào)為“這是一次實(shí)驗(yàn)”，完成了第一級(jí)點(diǎn)火工作、級(jí)間分離、第二級(jí)點(diǎn)火和整流罩分離程序，但未能成功入軌。而代號(hào)為“這仍是一次實(shí)驗(yàn)”的第二次試射本來(lái)計(jì)劃于2017年12月份完成，由于“天氣不佳”“技術(shù)問(wèn)題”推遲到2018年1月21日，最后成功將3顆立方體衛(wèi)星送入軌道。2018年4月，代號(hào)為“開(kāi)業(yè)了”的第三次發(fā)射又因火箭第一級(jí)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)控制器出問(wèn)題而再度推遲到6月底，即將點(diǎn)火起飛之時(shí)又因問(wèn)題復(fù)現(xiàn)而再一次推遲到12月。至此，“電子”號(hào)火箭終于結(jié)束了坎坷的歷程，將攜帶的13顆立方體衛(wèi)星成功送入軌道。

　　“該火箭十分‘迷你’，全長(zhǎng)只有17米，直徑1.2米，起飛質(zhì)量?jī)H為10.5噸，500千米太陽(yáng)同步軌道運(yùn)載能力為150千克?！睆堢嬖V記者，一般來(lái)說(shuō)，“電子”號(hào)這樣的小型火箭，單位成本大于中大型火箭，但總體成本相對(duì)較小。以前，如此“低”的運(yùn)載能力并沒(méi)有太大的商業(yè)價(jià)值，但是隨著衛(wèi)星的小型化發(fā)展，小型火箭也能一次性運(yùn)載多顆衛(wèi)星，其商業(yè)價(jià)值正在逐步顯現(xiàn)。

　　“電子”號(hào)火箭的技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在三個(gè)方面。其一，它是世界上首次采用電驅(qū)動(dòng)渦輪泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃?xì)怛?qū)動(dòng)的化學(xué)火箭，效率顯著提升；其二，“電子”號(hào)整流罩、液氧儲(chǔ)箱等部位大量采用碳纖維復(fù)合材料，將自重降低至近乎極限，以提高運(yùn)載能力；其三，“電子”號(hào)的盧瑟福發(fā)動(dòng)機(jī)很多零部件制造均采用3D打印技術(shù)，制造效率顯著提升。

　　除了“電子”號(hào)關(guān)鍵技術(shù)上的攻關(guān)，其背后“金主”洛克希德?馬丁公司的全面幫助、農(nóng)業(yè)大國(guó)新西蘭在發(fā)射場(chǎng)地上的大力支持，都是火箭實(shí)驗(yàn)室成為商業(yè)航天微小衛(wèi)星發(fā)射領(lǐng)域領(lǐng)頭羊的助推因素。

　　近年來(lái)，隨著航天技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，衛(wèi)星也扮演著越來(lái)越重要的角色。張琦指出，衛(wèi)星主要應(yīng)用于遙感、通訊、導(dǎo)航三大領(lǐng)域。遙感，即利用光源進(jìn)行拍照，照片用于商業(yè)或者軍事用途。例如，我國(guó)每年農(nóng)作物進(jìn)出口貨量和價(jià)格的預(yù)判就是通過(guò)遙感衛(wèi)星追蹤國(guó)內(nèi)作物長(zhǎng)勢(shì)并結(jié)合往年數(shù)據(jù)等評(píng)估出來(lái)的。衛(wèi)星在通訊領(lǐng)域大有可為體現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)方面。未來(lái)，可通過(guò)衛(wèi)星代替地面基站，以突破地域、海洋等地理?xiàng)l件對(duì)互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)傳播的限制。例如南極、青藏高原等地面設(shè)施建設(shè)難度大的區(qū)域，只需發(fā)射衛(wèi)星基站便可輕松解決。另一方面，如果汽車、船舶、集裝箱等安裝上傳感器并與衛(wèi)星相連，商家便能實(shí)時(shí)掌控自己的資產(chǎn)分布、市場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)以及商業(yè)運(yùn)營(yíng)情況。導(dǎo)航也是人們?nèi)粘Ｉ钪性絹?lái)越離不開(kāi)的衛(wèi)星服務(wù)之一，不論想去多遠(yuǎn)的地方，只要手機(jī)輕輕一點(diǎn)，就會(huì)自動(dòng)規(guī)劃出最優(yōu)路線。

　　“目前看來(lái)，衛(wèi)星正向著越做越大和越做越小的兩極化發(fā)展?！睆堢硎?，一方面，高性能單個(gè)衛(wèi)星的體型越來(lái)越大、能力越來(lái)越強(qiáng)，可以發(fā)射到低軌、中軌和高軌，軌道越高，單個(gè)衛(wèi)星的覆蓋范圍也越大，搜集的信息也越多。例如36000千米的地球同步軌道上，3顆衛(wèi)星就能將地球完全覆蓋。當(dāng)然，大衛(wèi)星也面臨著制造和發(fā)射成本過(guò)高的壓力。因此，在電子元器件的高精度、微型化、高密集化發(fā)展的助推之下，衛(wèi)星的小型化也成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

　　“如何在九游娛樂(lè)找到熱門游戲？”

　　“重量在10—100千克的微小衛(wèi)星在遙感、通訊兩大領(lǐng)域中展現(xiàn)出了潛在的商業(yè)價(jià)值。不同于傳統(tǒng)大衛(wèi)星所針對(duì)的國(guó)家、軍隊(duì)或重要商業(yè)用戶，微小衛(wèi)星在遙感、通訊領(lǐng)域的服務(wù)對(duì)象可以是小型商業(yè)用戶甚至是普通民眾。正是由于微小衛(wèi)星的成本較低，普通用戶也能用得起。隨著微小衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量越來(lái)越多，逐漸在某些軌道組成衛(wèi)星星座，其所能提供的服務(wù)種類和地域范圍也將逐步擴(kuò)張。”張琦表示，微小衛(wèi)星功率小、搭載能力有限，必須通過(guò)降低軌道高度才能達(dá)到與大型衛(wèi)星相匹配的性能指標(biāo)，因此一般微小衛(wèi)星軌道高度都在1000千米以下。雖然低軌道微小衛(wèi)星也可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，但是由于中、高軌的GPS、北斗、GLONASS系統(tǒng)等國(guó)家層面的導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)趨于成熟，因此微小衛(wèi)星的導(dǎo)航市場(chǎng)還不甚明朗。

　　微小衛(wèi)星研發(fā)周期短、研制經(jīng)費(fèi)低，可以多顆小衛(wèi)星組網(wǎng)形成“虛擬大衛(wèi)星”。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、輕型材料以及高功率太陽(yáng)能電池等技術(shù)的發(fā)展，微小衛(wèi)星開(kāi)始“火”起來(lái)。2017年2月15日，印度使用運(yùn)載火箭一次性就發(fā)射104顆微小衛(wèi)星。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年，全球在軌微小衛(wèi)星超過(guò)300顆；按照國(guó)內(nèi)商業(yè)航天公司規(guī)劃，未來(lái)3年僅我國(guó)就將發(fā)射300顆商業(yè)微小衛(wèi)星；而根據(jù)有關(guān)部門的估計(jì)，未來(lái)5年全球微小衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將超過(guò)2000顆。

　　“如何在九游娛樂(lè)找到熱門游戲？”

　　“隨著微小衛(wèi)星數(shù)量急劇上升，其安全問(wèn)題將愈加突出。”張琦指出，受限于成本和搭載能力，正在研發(fā)和已服役的微小衛(wèi)星中，只有少量裝備了電推進(jìn)等軌道控制裝置，可以在衛(wèi)星失效前主動(dòng)降低軌道，快速進(jìn)入大氣層燒毀。絕大部分微小衛(wèi)星沒(méi)有軌道控制能力，一旦失效將在一段時(shí)間內(nèi)駐留太空，擠占軌道資源，成為太空垃圾。

　　記者了解到，太空垃圾威脅不可小覷。據(jù)報(bào)道，人類可以檢測(cè)到的直徑超過(guò)10厘米的太空垃圾已經(jīng)超過(guò)1萬(wàn)6千個(gè)，而直徑幾毫米的太空垃圾就足以使價(jià)值上億美元的航天器失去工作能力。2018年7月2日，歐洲空間局監(jiān)測(cè)到一塊太空垃圾正撞向CryoSat-2地球探測(cè)衛(wèi)星，歐空局緊急操控CryoSat-2改變軌道才避免了這場(chǎng)“太空碰瓷”。僅在2014年3月至4月間，國(guó)際空間站至少進(jìn)行兩次變軌規(guī)避太空垃圾。

　　近年來(lái)，太空垃圾協(xié)調(diào)委員會(huì)推出了多個(gè)旨在管控太空垃圾的國(guó)際準(zhǔn)則，例如衛(wèi)星失效前需排放燃料，消除爆炸隱患甚至自動(dòng)離軌進(jìn)入大氣層銷毀。但微小衛(wèi)星幾乎無(wú)法進(jìn)行軌道控制，因此已有準(zhǔn)則并不適應(yīng)微小衛(wèi)星的技術(shù)情況，其帶來(lái)的安全隱患暫時(shí)無(wú)法可依。

　　業(yè)內(nèi)專家建議，微小衛(wèi)星最好攜帶電推進(jìn)等動(dòng)力模塊，以便在其服役壽命結(jié)束之時(shí)操控離軌。不具備離軌能力的微小衛(wèi)星也盡量將軌道高度限制在400千米以下，研究發(fā)現(xiàn)，如果衛(wèi)星軌道高度低于400千米，在稀薄大氣的阻力作用下，一年內(nèi)衛(wèi)星就將進(jìn)入大氣層燒毀。如果軌道高度高于400千米，廢棄的衛(wèi)星在軌時(shí)間會(huì)大幅延長(zhǎng)。國(guó)家政府部門也應(yīng)聯(lián)合推出相應(yīng)的條約或法規(guī)，規(guī)范市場(chǎng)，共同維護(hù)太空安全。