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纳米卫星崛起 规范化管理如何破局?

上传时间:2018-06-05  发布者:科普中国  点击率:76

      纳米卫星有无限可能,越来越多的公司对其表现出极大兴趣。而随着技术发展速度加快,将纳米卫星送入轨道的成本越来越低。除了进行太空探索之外,这些卫星还可以提供更多社会价值。

但美国联邦通讯委员会(FCC)过去几年在批准纳米卫星的发射上,存在着混乱和反复无常的情况。

纳米卫星,无限可能

和智能手机一样,卫星也得益于过去几十年的技术进步,体积越来越小,发射费用也越降越低。

这使得环绕地球的微型、小型卫星数量猛增,同时也改变了我们了解宇宙的方式——配有相机的纳米卫星发送了此前人们未曾目睹过的图像;太空直播和纪录片拍摄对教育有极大价值;实验室项目也能更方便地送入太空轨道。

立方体卫星(CubeSat)就是一种采用国际通用标准的低成本微小卫星,它们差不多只有一条面包大小,重量也只有几斤。这一项目最早始于1999年,由加州理工大学与斯坦福大学联合完成。这些卫星使用现成组件,制作简单,尺寸多元,小到1个基本单元(1U),大到3个以上基本单元。它们成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快,还可通过组网形成星座,实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测,展示了一种低成本的深空探测方式。

美国Planet公司的迈克·萨菲扬表示:“很多大型卫星无法执行的特殊任务,立方体卫星却可以轻松完成。”该公司的Dove星座有约200颗这样的在轨卫星,每天都能拍摄到分辨率极高的地球照片,向人们展示高清晰度的地球风貌。

利用这些图片,农民可以监视庄稼的长势;担忧气候变化的科学家可以监测几天、几周甚至几年之内冰川退化的状况;灾难救援人员也开始使用相关数据拯救飓风或洪灾中的受难人群——这些数据推进了我们看待、分析和探测地球的方式。

不过,随着大批量微小卫星的升空,如何更加规范管理这些“小家伙”,已成为国际外太空领域的热点问题。

瞄准时机,争相升空

美国负责审查卫星项目的正是1934年成立的独立机构——FCC。FCC直接对国会负责,通过控制无线电广播、电视、电信、卫星和电缆来协调国内和国际的通信,负责授权和管理除联邦政府使用之外的射频传输装置和设备。无论是无线电应用产品、数字产品还是卫星通信,在美国都需要FCC的认可,也就是“FCC认证”。FCC委员会调查和研究产品各个阶段的安全性,以找出解决问题的最好方法。

现在,微小卫星在通信领域如火如荼。美国最具盛名的私人航天企业太空探索技术公司(SpaceX)已正式加入战场——2016年11月,SpaceX向FCC递交了首批发射4425颗互联网卫星的申请;今年2月,SpaceX的“猎鹰9号”携带两颗卫星升空,此前严格保密的“星链”(Starlink)计划终于拉开序幕。

据FCC资料显示,这一计划由1.2万颗卫星组成——大约10倍于现役卫星数量,2倍于人类历史上所有发射卫星数量。其计划一举改变既往高成本、低可靠性的网络,直接弥补全世界范围的互联网“缺口”。

无独有偶,波音公司也向FCC提交了发射2956颗互联网卫星的申请;而去年5月,一网(OneWeb)公司向FCC递交了超过700颗低轨道卫星通信系统(LEO)的运营许可申请,用于构建空间互联网,并于同年6月获得批准。

FCC审批,混乱无常?

今年早些时候,硅谷一家名为Swarm的公司未经批准发射了4颗立方体卫星,FCC对此作了严厉斥责并宣布撤销其另外4颗卫星的发射授权。

而据美国电气与电子工程师协会(IEEE)近日发布的跟踪调查,FCC过去几年在批准纳米卫星的发射上,存在着混乱和反复无常的情况。

此次,FCC拒绝Swarm公司卫星发射的一个理由,就是这些卫星体积太小而无法被空间监管网络追踪,甚至可能危及轨道上其他卫星的安全。这批卫星尺寸为10×10×2.5厘米。

然而,对比一下更早时间通过众筹得到资金的Sprites卫星项目的“待遇”,却更让人摸不着头脑。

Sprites低轨道卫星被称为世界上最小的卫星,每个电路板是一个4克重的薄片,边长只有3.5厘米,它将太阳能电池板、计算机、传感器和通讯设备包装成相当于一张美国邮票大小。其设计在低地球轨道运行数周,然后在大气层里烧毁。这项计划经过NASA的审核,被认为不会威胁到地球轨道上的其他物体。

Sprites卫星项目先后向FCC递交了两次相同的卫星发射许可申请(分别为KickSat-1和KickSat-2),第一次批准了,第二次却被拒。

最终,NASA将KickSat-2作为了自己的发射任务,无需经过FCC的审查。不过。KickSat-2计划由于FCC的拒绝,延迟了至少3年时间。

如今,越来越多的公司放弃了通常在大航天器上进行的项目,转向快速迭代的小卫星。对FCC这样的机构来说,应拿出一套更令人信服的微小卫星运行和处置管理标准。