NS—1的“遥感成像功能”是国内首次应用COMS工艺制造的图像成像器件,重量仅50克,具有集成度大和抗干扰的优点(编者注:目前佳能EOS D30数字相机已经使用325万像素的大尺寸CMOS成像技术,最大图像解析度为2160X1440。其耗电量低、图像处理电路集成化高的优点非常适合微小卫星采用,而且制造成本远低于CCD(光电耦合器件)。但是CMOS技术也存在明显不足,主要表现为感光度不高和信噪比较低,但随着技术的成熟与改进,其成像质量会有进一步的提高)。虽然COMS技术的分辨率还受到技术限制,但如果将小卫星集合成网,利用离散合成孔径技术(编者注:等于将单一平台使用的合成孔径技术进行空间分解,同样可以实现扩大孔径),就可以提高分辨率。
NS—1还试验了新型MMU装置(微型惯性测量组合),它拥有3个陀螺,可以精确测量卫星的运动轨迹,短期精度比较高,主要用于三轴稳定姿态控制。MMU对卫星的机动能力有重大意义,结合液氨微推进技术,使小卫星具有很强的精确变轨能力。
记者:精确变轨具有很大实用价值。那么微推进系统的推力可以达到什么程度?
尤:普通卫星的姿态控制系统的推力最小只能达到1牛,
NS—1的微推进系统只有50毫牛,相当于原来的1/20,可以产生2毫米/秒2的微小加速度。
记者:NS—1在制造上有什么特点?
尤:NS—1的制造大量采用了商用器件(如“三洋”的蓄电池)与“软件卫星”技术,特别是多项基于微米、纳米技术的微型化技术与器件的使用,具有更高的功能密度。
记者:商用器件可以降低制造成本,但器件的可靠性肯定不及军标产品,具体在选择标准方面有什么心得?
尤:商用器件的功能密度比肯定远远大于军用器件,比如普通卫星上的军用标准CPU只相当于386水平,现在采用商用器件,达到了“奔腾”Ⅲ—233的水平。但由于航天器的工作环境特殊,也不能随便采用,哪些能用并没有固定的标准,主要方法是不断积累筛选经验,建立产品数据库。NS—1最后采用了40%的商用器件。
记者:小卫星的发射一般采用什么手段?
尤:微小卫星的发射非常灵活。因为现有卫星发射时往往不会把运载火箭的运载能力用尽,因此经常可以搭载小卫星发射,这次NS—1就是这种情况。美国也有在30,000米高度用飞机携带空射运载火箭发射小卫星的先例。当然,单独将小卫星成组发射更好,可以使它们分离到不同轨道构成空间网络,如法国就采用“一大七小”的组合方式。俄罗斯甚至还试验过由空间站内的宇航员在太空中“手掷”发射小卫星。
记者:小卫星的发射成本有什么优势?
尤:目前国际上通行的卫星发射成本是1万美元/公斤,小卫星的发射也遵循上述计价原则,但由于其质量小,成本自然降低。
NS-1卫星是我国第一颗质量小于25公斤的卫星 |
记者:小卫星的功能会因体积和质量限制受到影响吗?
尤:目前,我们的主要目的是实验小卫星技术,因而一颗卫星综合了多种功能,以后会根据需要决定功能。价廉物美的小卫星有一个相当突出的优势——可以通过组网和编队,实现很多普通卫星没有的新功能。比如侦察卫星已经发展到大型化的极限,有的重达12吨,而采用雷达离散合成孔径技术或可见光学离散合成孔径技术,用8颗小卫星组网,精度反而更高。
记者:据我们所知,无人机的编队控制也是目前影响大规模使用的主要瓶颈,组网的小卫星怎么控制呢?
尤:小卫星功率很小,当然不宜过多通过地面站控制,如NS—1的通讯需要5瓦功率,因此控制数据注入还是通过天基途径较好。目前主要开发方向是实现“自主活动”,提高其智能水平。另外,通过代理控制也是一种解决之道,也就是由一颗大卫星控制多颗小卫星。
COMS成像器件拍摄的1024x1024解析度图像 |
COMS工艺制造的成像器件体积和功耗比CCD低,可提供波长为0.4-0.9微米之间的全色照片,覆盖幅宽100公里,分辨率100米 |
记者:小卫星的军事潜力很大,是否有利于卫星之间的攻防?
尤:西方国家对此有过很多研究。一般来说,反卫星技术可以分为轨道反卫和动能反卫,前者是将攻击卫星发射入轨后,通过变轨逐渐靠近目标,以逆轨为主,以获得很大的相对速度;后者不必入轨,从地面发射后,靠自身动能的损失,靠近目标。具体的攻击手段又分为非接触和接触式两类,前者包括电磁干扰、激光和向对方喷洒凝胶等手段,后者包括碰撞和发射小弹头等。在防御方面小卫星特别适合充当重要卫星的护卫星,对逼近本方的“非合作目标”做出必要的反应。
记者:星相互之间的靠近容易做到吗?最近能到什么程度?
尤:如果采取绕飞轨道,可以实现环绕目标360°运行,一般可以靠近到距目标15公里—100米,美国可以达到35米,但这个距离还是较大,所以总体来说非接触手段的意义大于接触手段。(编者注:“绕飞轨道”是一种交错的同心圆,类似海王星和冥王星的轨道模式,从平面看并没有绕飞,但每环绕地球的一周,实际等于围绕目标卫星一周)
记者:谢谢您接受我们的采访,祝愿中国的小卫星事业更加繁荣。
NS-1卫星三面图 |
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