科学汇|浙大研制的皮星三号A成功升空,体重仅20千克,它是干啥用的?

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钱江晚报·小时新闻记者 王湛 通讯员 方诗琪

提到卫星,人们并不陌生。它们虽然远在太空,看不见、摸不着,但却为我们提供了天气预报、GPS导航、通讯网络等服务,可以说,人类生活中几乎时刻都有卫星的身影。

那你知道,啥叫皮星吗?

2020年6月17日15时19分,在甘肃酒泉卫星发射中心,长征二号丁运载火箭将高分九号03星送入预定轨道。此次任务还搭载发射了浙江大学研制的皮星三号A星。

“它由一个边长25厘米的立方体主体,和一个直径30厘米的球形载荷组成,体积和两个篮球相近。卫星总重20千克。”浙大微小卫星中心副主任、皮星三号A星副总设计师王慧泉教授说,它身形轻盈娇小,其代表的微纳卫星是中国航空航天事业中的新生力量,为航天技术的发展与应用带来了新的机遇。

浙大研制完成的皮星三号A星成品


皮星三号A星比一袋大米还轻

和人们熟知的北斗、GPS、高分等常规卫星不同,皮星三号A星属于微纳卫星的行列,两者最显著的差异就体现在重量上。

常规卫星都是“大块头”,重量往往在1吨(1000公斤)以上,而微纳卫星非常小巧,重10-100公斤的称作微卫星,1-10公斤的是纳卫星。

皮星三号A星由浙江大学微小卫星研究中心研制,是一颗20公斤级的微纳卫星,比一袋大米还要轻,具有重量小、集成度高、可靠性强等特点。

别看皮星三号A星个子不大,用处却不小,“它搭载了高精度导航系统、多模式测控应答机、星间通讯系统、星载综合电子系统等多个功能系统,” 微小卫星研究中心核心成员,浙大航空航天学院博士生孙书剑介绍道,“可以说是‘麻雀虽小,五脏俱全’。”

皮星三号A星的主要功能是雷达标校,因此也被称作“雷达标校星”。它就像是太空中的一把“尺子”,只不过,它测量的对象不是生活中的小物件,而是卫星地面站的位置和相对距离。

皮星三号兄弟今年将在太空见面

实际上,皮星三号A星已经是浙大微小卫星研究中心自主研制且在轨运营的第五颗微纳卫星。

从2000年团队组建,到2010年发射皮星一号A,2015年的皮星二号,直到现在,团队已经在这个领域奋斗了二十年。

最早的皮星一号是一对孪生星,每96分钟绕地球一圈,每天与西安卫星测控中心保持一次通信联系,并传回卫星轨道、健康数据等信息。它的功能相对简陋,只配备了一个全景镜头,用于拍摄地球全景照片等。

和皮星一号这位老大哥相比,二号、三号除了功能更复杂,在载荷比这一性能上更是实现了长足进步,能够达到50%。

而对于常规的大卫星来说,30%的载荷比已经是很高的数据。

也就是说,如果把大卫星看作一辆货车,相当于自重一吨的货车能够搭载300公斤的货物。而自重20公斤的皮星三号却能承担10公斤及以上的载荷,真是“小小的身体,大大的能量”。

此外,皮星三号A的同胞兄弟皮星三号B,预计于今年8月初在酒泉发射,两者将在太空中携手为我国航空航天各项实验和技术应用作出贡献。

将卫星做小,就像我们追求手机越来越薄一样

为了降低卫星研发和制造成本、提升卫星性能,上世纪八十年代以来,国外率先进行小卫星的研究工作。九十年代起,中国也开始进行自主研发。

“把卫星做小,其实就是希望在更小的体积上集成更多的功能,”孙书剑说,“就像我们追求手机越来越轻薄一样。”

从前运载火箭发射时,可能搭载了一颗大型卫星,就再也挤不下其他“乘客”了。但此次长征二号丁却能实现“一箭三星”,甚至未来还可以同时运送几十甚至几百颗小卫星,正是因为它们身形小巧,集成度高。

小卫星的研发周期短,研制成本低廉,往往只需几百万甚至几十万,适合大量、批量地生产和发射,形成卫星群。不像大卫星那样身价高昂,一颗就需投入上亿元甚至几十亿元的资金。

孙书剑指出,当小卫星批量发射形成卫星群后,就像搭积木一样,“可以把每一颗小卫星视为一块积木,单独看它的功能比较单薄,”孙书剑说,“但当所有积木都组装到一起之后,功能上就能有更复杂、更综合的呈现。”

例如,在高中《地理》必修三的“遥感技术及其应用”中讲到,卫星是航天遥感常用的平台,在资源普查、环境监测等领域发挥着重大作用。但以往,受限于大卫星成本高、数据获取周期长等因素,用户很难及时获取所需的数据。反而是小卫星群能够迅速地采集大量数据。

举例来说,在五六百公里高度的轨道上,卫星环绕地球一圈约100分钟,单颗大卫星可能需要两三天才能重访同一个地方。但假设由24颗小卫星组成星座集群,那么在1-2分钟之内,就可以重访中国国土上任意一个点。

目前,小卫星已经在人类通讯、遥感、导航等领域中发挥了极大的作用,是我国航天事业的新生力量。其未来发展的目标,是低成本、批量化、市场化、快速制造,“以后,随着航空航天商业化的推进,普通企业甚至个人购买或租用一颗小卫星,也不再是不可能的梦想。”孙书剑说。

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150****7531
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厉害了啊

158****3622
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看了一下

139****4728
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