透過(guò)年會(huì)看小衛(wèi)星的發(fā)展之路

早些年，英國(guó)薩瑞大學(xué)的一位工程師曾在一篇關(guān)于小衛(wèi)星項(xiàng)目的論文結(jié)論中寫(xiě)到：“建造和在軌運(yùn)行小型復(fù)雜航天器的成本要比用傳統(tǒng)方法建造和運(yùn)行的成本低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)！”時(shí)至2016年，我們已不必對(duì)此拍案驚奇：近年來(lái)，小衛(wèi)星已經(jīng)向我們證明，它足以用更低的價(jià)格來(lái)替代大型航天器，完成某些特定使命。

是的，小衛(wèi)星行業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，到2020年，在軌運(yùn)行的小衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到500顆。與此同時(shí)，SpaceX、波音、OneWeb、谷歌、Planet和BlackSky等大大小小的公司也都已提出各自的小衛(wèi)星星座設(shè)想。

風(fēng)雨兼程三十載，一路走來(lái)，小衛(wèi)星的發(fā)展之路并非一帆風(fēng)順。美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)和猶他州立大學(xué)從1987年主辦至今的“小衛(wèi)星年會(huì)”就很好地記錄了小衛(wèi)星的成長(zhǎng)之路。在這里，夢(mèng)想家、工程師、企業(yè)家、投資者和企事業(yè)單位匯聚一堂、攜手破浪，努力把起初僅為少數(shù)政府客戶(hù)服務(wù)的新興行業(yè)打造成未來(lái)可為全球經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)的中堅(jiān)力量。如今，同小衛(wèi)星行業(yè)一道，小衛(wèi)星年會(huì)也已步入三十而立之年。此時(shí)，回首俯視，小衛(wèi)星發(fā)展的歷史脈絡(luò)清晰可見(jiàn)，未來(lái)的發(fā)展藍(lán)圖亟待繪就。

小衛(wèi)星星座發(fā)展歷程跌宕起伏

早在1987年，小衛(wèi)星雖不是個(gè)新概念，但在很大程度上仍?xún)H限于技術(shù)試驗(yàn)和其他一些簡(jiǎn)單應(yīng)用，很多人甚至還覺(jué)得小衛(wèi)星這個(gè)概念都十分可笑。然而，到了20世紀(jì)90年代初的時(shí)候，這些看法有了轉(zhuǎn)變。當(dāng)時(shí)很多企業(yè)提出了通過(guò)建造小衛(wèi)星星座來(lái)提供全球通信服務(wù)的想法。全球星（Globalstar）、銥星（Iridium）和軌道通信（Orbcomm）等公司都成功地將這些星座概念付諸實(shí)踐，它們也為此成了年會(huì)的討論焦點(diǎn)。

然而好景不長(zhǎng)——同技術(shù)問(wèn)題相比，那些業(yè)已發(fā)射的小衛(wèi)星星座都面臨更嚴(yán)峻的商業(yè)運(yùn)作問(wèn)題。全球星、銥星和軌道通信等公司相繼經(jīng)歷了破產(chǎn)保護(hù)和重組。即使到了2000年后，小衛(wèi)星技術(shù)雖已日漸進(jìn)步，但由于要求更高和諸如出口控制和軌道碎片減緩等監(jiān)管問(wèn)題，這些進(jìn)步早已被沖抵。正如2007年薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司在年會(huì)論文中寫(xiě)到的那樣：“高要求和新限制抵消了小衛(wèi)星的技術(shù)進(jìn)步?！?/p>

但這些插曲并沒(méi)有阻止全球星、銥星和軌道通信公司繼續(xù)研發(fā)下一代替代星座。其他一些公司也在不斷加入，如OneWeb正致力打造的650顆小衛(wèi)星系統(tǒng)和SpaceX暢想的一個(gè)由大約4000顆小衛(wèi)星組成的通信服務(wù)星座。

對(duì)地觀(guān)測(cè)漸成焦點(diǎn)

伴隨通信星座的發(fā)展，很多公司開(kāi)始轉(zhuǎn)而關(guān)注利用小衛(wèi)星來(lái)替代曾經(jīng)需要較大衛(wèi)星完成的地球遙感任務(wù)。其中最著名的就是Planet公司，即曾經(jīng)的行星實(shí)驗(yàn)室公司（Planet Labs）。至今它已在太空部署了近150顆衛(wèi)星，目標(biāo)是要建造一個(gè)可以每天提供中等分辨率圖像的星座。在2014年的小衛(wèi)星年會(huì)上，Planet公司有關(guān)人士就曾提到：“如果建造傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)，造價(jià)會(huì)十分昂貴，因此我們正在嘗試?yán)米钌俚娘L(fēng)險(xiǎn)投資完成這個(gè)任務(wù)。以航天標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，費(fèi)用將會(huì)低到不可思議?！?/p>

有趣的是，盡管小衛(wèi)星的低分辨率成像已實(shí)現(xiàn)多年，但許多小衛(wèi)星年會(huì)的參加者并不認(rèn)為高分辨率成像可在近期實(shí)現(xiàn)。2001年，密歇根大學(xué)的研究人員在年會(huì)中說(shuō)到：“如要實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，小衛(wèi)星還需要更加先進(jìn)的技術(shù)，如可展開(kāi)光學(xué)器件。除非這些系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，否則利用小衛(wèi)星進(jìn)行對(duì)地高分辨率觀(guān)測(cè)可能并不是一個(gè)省錢(qián)的解決方案?！比欢?，峰回路轉(zhuǎn)。2016年6月，谷歌旗下的Terra Bella公司，即此前的Skybox Imaging公司，成功發(fā)射了SkySat-3，可實(shí)現(xiàn)0.9m分辨率的圖像拍攝，而這顆衛(wèi)星的質(zhì)量?jī)H為120kg。

立方體衛(wèi)星時(shí)代來(lái)臨

縱觀(guān)早些時(shí)候的年會(huì)，大家普遍認(rèn)為質(zhì)量達(dá)幾百千克的衛(wèi)星都可稱(chēng)作小衛(wèi)星。但在小衛(wèi)星低端市場(chǎng)的一場(chǎng)革命改變了這種看法，因?yàn)楸藭r(shí)的“小”衛(wèi)星與當(dāng)前的立方體衛(wèi)星相比，絕對(duì)堪稱(chēng)巨大。

蒙大拿州立大學(xué)的工程師在2002年年會(huì)中提到：“建造一個(gè)功能齊全，質(zhì)量為1kg、體積為10cm3的衛(wèi)星，是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的想法?！边@篇文章可謂首批公開(kāi)在年會(huì)上談?wù)摿⒎襟w衛(wèi)星的論文之一。盡管立方體衛(wèi)星的質(zhì)量和體積有限，但從它們出現(xiàn)伊始，大家就十分看好它們的無(wú)限潛力。當(dāng)前，工程師們正在發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，爭(zhēng)取將更多類(lèi)型載荷加載到立方體衛(wèi)星上。

立方體衛(wèi)星如今已成為年會(huì)的討論熱點(diǎn)，各主要會(huì)議日程均有涉及。它們的應(yīng)用也日漸廣泛：Planet公司遙感衛(wèi)星星座就由3U立方體衛(wèi)星組成，而這種3U立方體衛(wèi)星目前已經(jīng)在很多任務(wù)中得到廣泛應(yīng)用。此外，在2015年年會(huì)上，NASA也提出了計(jì)劃利用洞察號(hào)著陸器和立方體衛(wèi)星來(lái)探索火星。

發(fā)射問(wèn)題尚未解決

30年來(lái)，盡管小衛(wèi)星在尺寸和應(yīng)用上都有所改變，但有一件事一直未變：發(fā)射這些小衛(wèi)星所面臨的困難依舊存在。針對(duì)這一難題，雖不乏解決方案，但卻都不能從根本上改善發(fā)射問(wèn)題。多年來(lái)，很多報(bào)告都提出采用二級(jí)載荷或由前蘇聯(lián)彈道導(dǎo)彈改造而成的低廉發(fā)射器來(lái)發(fā)射小衛(wèi)星。雖取得了一些成功，但這種方式也并非萬(wàn)全之策：2002年，蒙大拿州集團(tuán)開(kāi)發(fā)了一顆立方體衛(wèi)星，并最終于2006年將其作為二級(jí)載荷搭載于Dnepr號(hào)火箭發(fā)射，但無(wú)奈慘遭失敗。

20世紀(jì)90年代末，一些開(kāi)發(fā)可復(fù)用運(yùn)載器（RLV）的公司試圖以此來(lái)贏(yíng)得小衛(wèi)星開(kāi)發(fā)商的青睞。Kristler Aerospace在2000年年會(huì)中提出了“入軌車(chē)票”的概念，即小衛(wèi)星開(kāi)發(fā)商可預(yù)定該公司定期發(fā)射的K-1 RLV號(hào)航天器上的位置。但愿望雖好，K-1卻從未發(fā)射。2000年代中期，小衛(wèi)星開(kāi)發(fā)商大都把希望寄托在SpaceX公司。2003年，該公司的創(chuàng)始人伊隆·馬斯克在與人合寫(xiě)的一篇小衛(wèi)星會(huì)議論文中提到，獵鷹1號(hào)火箭承諾讓發(fā)射變得“成本更低，更加可靠和穩(wěn)定”。獵鷹1號(hào)最終成功飛向了太空，但此后，因SpaceX公司專(zhuān)注獵鷹9號(hào)的推出，獵鷹1號(hào)于2009年發(fā)射后退役。

時(shí)下立方體衛(wèi)星和其他小衛(wèi)星的興起，定會(huì)再次掀起發(fā)射服務(wù)的革新浪潮。2015年年會(huì)上，軌道-ATK公司就提到當(dāng)前已有22種運(yùn)載火箭可提供發(fā)射服務(wù)或正在建造。雖然最終這些運(yùn)載火箭并非都能如愿提供服務(wù)，但這些努力都足以讓尋求新出路的小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)看到希望。2015年年會(huì)上，很多報(bào)告就大膽暢想和討論了利用立方體衛(wèi)星和其他小衛(wèi)星探索月球、火星、小行星。

關(guān)于未來(lái)發(fā)展的建議

縱覽小衛(wèi)星發(fā)展的三十年歷程，不可否認(rèn)，小衛(wèi)星的牛市已來(lái)臨。然而我們必須明白：早期的商業(yè)計(jì)劃和公關(guān)活動(dòng)并非難事，而如何將其變成現(xiàn)實(shí)則非易事。身處聚光燈下，小衛(wèi)星領(lǐng)域的每一個(gè)人都要拼盡全力，否則舞會(huì)很快就會(huì)散場(chǎng)。正如20世紀(jì)90年代的時(shí)候，當(dāng)大家都沉浸在瘋狂的小衛(wèi)星星座概念中時(shí)，隨著一系列事件的發(fā)生，美好的一切都在1998年的春天戛然而止。銥星、Teledesic和全球星相繼破產(chǎn)，與其同呼吸共命運(yùn)的一些發(fā)射服務(wù)公司也厄運(yùn)難逃。

因此，當(dāng)我們身處低地球軌道發(fā)展的繁榮時(shí)期，當(dāng)我們已經(jīng)知道如何通過(guò)改變摩爾定律助力小衛(wèi)星領(lǐng)域變革時(shí)，我們?nèi)砸３智逍?，?duì)彼此負(fù)責(zé)，小心翼翼地在百年不遇的機(jī)遇中施展拳腳。為此，應(yīng)該做到：

減少虛張聲勢(shì)，力爭(zhēng)少說(shuō)多做：技術(shù)企業(yè)家們往往容易承諾的過(guò)多、做到的太少。作為一個(gè)全新的領(lǐng)域，人們會(huì)十分關(guān)注行業(yè)整體的履諾情況。因此，執(zhí)行力至關(guān)重要，應(yīng)少說(shuō)多做。

立足市場(chǎng)需求，定制商業(yè)計(jì)劃：小衛(wèi)星有非常多有價(jià)值的應(yīng)用，但它們不是解決一切問(wèn)題的萬(wàn)能方法。為了打造行業(yè)的可信度，應(yīng)關(guān)注各大組織切實(shí)需要解決的問(wèn)題，避免事先提出解決方案，再回頭去推算它能解決的問(wèn)題。

營(yíng)造和諧氛圍，積極吸納資金：市場(chǎng)和投資者都是反復(fù)無(wú)常的。為了保證前期、中期和后期的投資源源不斷，應(yīng)避免惡意競(jìng)爭(zhēng)，把重點(diǎn)放在自身產(chǎn)品或服務(wù)的差異化經(jīng)營(yíng)上，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展盡一份薄力。

履行社會(huì)職責(zé)，減少空間碎片：在保護(hù)空間方面，應(yīng)格外警惕并尋求最佳做法，以減輕軌道碎片帶來(lái)的恐懼。

確保成功發(fā)射，提高投資回報(bào)：努力通過(guò)漸進(jìn)性政策的實(shí)施來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本和可復(fù)用的發(fā)射系統(tǒng)。一旦面市，更應(yīng)注重其入軌成功率，繼而產(chǎn)生收入并向投資者證明這些新的系統(tǒng)可以帶來(lái)投資回報(bào)。

尊重監(jiān)管機(jī)構(gòu)，助其做大做強(qiáng)：尊重國(guó)家和國(guó)際相關(guān)法律法規(guī)，尊重監(jiān)管機(jī)構(gòu)和他們?yōu)閼?yīng)對(duì)小衛(wèi)星行業(yè)蓬勃發(fā)展帶來(lái)的需求和沖擊而做出的努力，努力幫助他們獲得更多的資金以助其提升辦公能力。

正向引導(dǎo)公眾，笑對(duì)成功失敗：成功和失敗都是空間科學(xué)應(yīng)該經(jīng)歷的過(guò)程。因此應(yīng)提醒彼此、用戶(hù)和投資者這項(xiàng)事業(yè)的難度很大，關(guān)注何時(shí)可能失敗，而非會(huì)不會(huì)失敗。

全球最大的職業(yè)社交網(wǎng)站LinkedIn的聯(lián)合創(chuàng)始人雷德·霍夫曼曾說(shuō)：“我們之所以創(chuàng)造公司，是因?yàn)槲覀兿敫淖兪澜?。”小衛(wèi)星領(lǐng)域亦是如此。在過(guò)去的30年里，小衛(wèi)星走過(guò)了很長(zhǎng)的路。未來(lái)，小衛(wèi)星將帶來(lái)更大的變革。最終，這場(chǎng)變革將改變?nèi)藗儗?duì)地球的看法。如果你能看到小衛(wèi)星在過(guò)去30年間所取得的成就，那你定會(huì)感同身受。而所有這一切能否成功實(shí)現(xiàn)，取決于小衛(wèi)星領(lǐng)域每一個(gè)人的行動(dòng)。

■ 孫琳 編譯自美國(guó)空間新聞網(wǎng)站