创新：小卫星发展的“生命线”——我国小卫星事业发展之路初探

太空与网络 · 公众号 · 民航 · 2017-11-22 20:59

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来源 | 中国航天报/2017年2月24日/第003版

作者 | 白照广（航天科技集团五院航天东方红卫星有限公司科技委主任、型号总师）

上世纪 90 年代，国际小卫星技术发展方兴未艾，以美国为代表的“快、好、省”小卫星发展技术倡议成为多个国家追捧的对象。在这样的国际形势下，中国海洋水色遥感卫星系列、环境与灾害监测小卫星星座、测绘卫星等一大批卫星系列得以创建，拓展了中国航天技术的应用领域，促进了卫星应用行业整体水平的提升。自此，小卫星在我国国民经济和各项建设中发挥出重大作用。

总结我国小卫星发展之路，创新一直是小卫星发展的生命线。

我国小卫星充分采用了现代技术，选择了自主创新的发展模式。鲜明的创新思想引导了小卫星技术的发展方向、拓展了小卫星的应用领域，实用的平台创新技术丰富了小卫星的技术体系，项目管理机制、基础设施和现代技术的创新匹配了市场的迫切需求……

构建多用途卫星平台

传统卫星一般是围绕任务需求专门设计研制，平台的专用技术很难应用到新的型号，应用到新型号时技术改动大、研制时间长、经费多。

小卫星平台开发伊始就被明确定位为多任务平台，具备适应不同类型卫星任务的能力，包括遥感、通信、科学与技术试验卫星等，适于中低轨道飞行。

柔性设计适应多任务需要

柔性设计是指将不确定的要求进行分类处理，转化成效能优化的确定性设计策略，或者是用确定性设计策略应对不同需求的设计，强调的是灵活性和适应性。采用状态固定的设计策略应对不同任务必然要求卫星平台设计包络大。然而大包络设计针对具体任务必然存在一定的过设计，造成浪费。

既要量体裁衣，又要充分利用已有设计是卫星柔性设计的本质。这就需要做好不确定要求的趋势预测，做好设计的可裁剪、可扩展性。卫星柔性设计策略就是对标准化单机产品系列进行组合的一系列方案，并进行必要的、最低限度的、可实现的、针对性设计改进，实现满足个性化需求的整星产品。

滚动提升平台性能

近年来，我国小卫星技术能力本着成熟先用、新技术试验的原则不断滚动式发展，平台性能得到不断提升。我国小卫星研制技术经历了从单星到光学双星星座，甚至三星星座组网的历程，组网模式、星间链路、星座设计与控制技术等不断得到充实，小卫星应用领域不断拓展，卫星能力不断提升。

随着数量的增加，小卫星单机产品持续增加，整星可靠性持续增强。单星设计寿命从实践五号的 3 个月，提升到海洋一号的 2 年，进而提升到环境减灾一号 A/B 卫星的 3 年，高分一号卫星的 5~8 年。从整星能源、姿态、能力等核心要素出发，研制单位设计了姿态、电源及星务中心计算机等星上自主安全对策，有效保障了整星的长寿命运行。目前，我国在轨小卫星最长寿命已超过 11 年。

随着研制能力的不断提升，小卫星可用性也得到持续提升。从环境减灾一号 A/B 卫星开始，我国开发了具有容错功能和可注入的相对时间程控指令技术等，不但可快速剔除过期指令组，而且方便用户使用，减少地面测控上注数据量，大大降低了卫星操作风险。

集成设计让卫星“瘦身”

为降低卫星重量，我国在现代技术的基础上，对卫星平台进行集成设计。如在电源分系统设计中，将主备充放电、分流调节器与电源控制器集成到一个设备中——电源控制器。将传统卫星温控仪与遥测单元、程控单元集成，开发了热控下位机，具备实现平台温度遥测及温度控制功能，同时具备辅助中心计算机进行卫星程控功能。

此外，还将各类姿态测量敏感器电路及姿态机动部件驱动电路集成到一个接口控制箱中，再将姿控计算机与接口箱集成到一个物理设备中——姿轨控中央控制单元。在海洋一号、环境减灾一号 A/B 卫星 X 波段数传分系统设计中，研制单位将以往型号的数据处理器、配电器、编码器、控制器、图像存储器等集成到一个设备中，大大缩减了设备数量，降低了分系统重量。因此，集成设计是小卫星能够实现“小”的主要途径。

创新是现代小卫星发展的不竭动力，“快、好、省”的小卫星建设不但顺应时代发展潮流，而且符合中国国情。自主创新保证了资源投入和条件保障，只要坚持创新，小卫星事业一定能得到更加持续、健康、快速的发展。