小个子大智慧

刘进军

微观科技大战的利器——小卫星

2005年前后，俄罗斯的空间监测系统发现在240～600多千米的近地空间，有越来越多、忽隐忽现的不明飞行物。这些不明飞行物都是近几年发射的重量很小的小卫星，大部分是小卫星试验品，一部分是担

负侦察任务的小间谍。美国情报专家说：我们想看看他们吃些啥，有没有熊掌和鱼子酱。

20世纪80年代中期出现了新一代的小卫星，它们虽不能完全取代大型卫星，但作为临时替身毫无问题。现代小卫星具有成本低、重量轻、体积小、性能高、研制周期短和大批量制造六大特点，在军事应用上极为广泛，成为军事卫星发展的方向之一。它们明着是科学家，实际上是间谍，必要时直接成为杀手。因为微卫星和纳米卫星可大量部署，机动性强、无法攻击，探索小卫星成为各国研究的潮流。俄罗斯专家说，我们好像生活在小人国，在微观世界进行一场科技大战。

小卫星到底有多“小”

由于微电子技术的进步，小卫星采用了许多小型高性能的电子部件。它们具有一些大型卫星才有的功能，并为小卫星进一步微型化，进而发展成微型卫星、纳米卫星打下了基础。如将所有的电子器件都集成在一个直径1分米的芯片上，这个芯片可以取代卫星主板而大大减轻重量。小卫星有那么多优点，那么能否将小卫星做得更小一点呢？

1993年，美国宇航公司在一份研究报告中首次提出纳米卫星的概念。英国萨里大学首先提出将小卫星按重量细分：小于500千克的统称为小卫星。小卫星分为4个等级：100～500千克的称为小卫星；10～100千克的称为微卫星；小于10千克的称为纤卫星；小于1千克的称为皮卫星；小于10千克的统称为纳米卫星。

最省钱的天文台—微卫星

据称，到2011年底，各国已经发射了300多颗各种微型卫星。

2001年10月22日，欧洲空间局发射了一颗名叫“普罗巴”的微型地球观察卫星，它只有一个普通保险箱那么大。“普罗巴”观察地球并不比大卫星逊色，但它也有看走眼的时候。它能每天悄悄侦察中国十几次，欧洲空间局曾宣布“普罗巴”看见了北京长城，但最后证实是北京郊区河流。分辨率较高的微型照相侦察卫星，确实能拍到清晰的长城，而且连垛口都历历在目。当然，比它厉害的微卫星“大有人在”。

此外，我们知道，地球上每天都在释放巨大的能源。闪电即是能源释放，大雷雨前也会产生强烈的电场加速，但闪电与伽马射线的关系只能从太空被发现。于是，作为太空上最省钱的“小天文台”，高科技的微型卫星—“萤火虫”闪电与伽马射线探测卫星就诞生了。它可广泛地进行地球探测、生态学监听、地震预测和电离层监测。

虚无缥缈的境界——纤卫星

美国空军上校费理德·肯尼迪在小卫星的基础上又进一步提出了小型太空器的概念，重量只有4.5～10千克，可以装载在小型导弹弹头上，由普通战斗机发射升空。一旦美军卫星受到敌对国家的摧毁，美军战机将紧急起飞并发射。如果这种小型太空器的有效载荷是高爆炸弹，完全可以成为截击卫星，靠近敌星“自杀成仁”。

美国国家航空航天局研究了一种直径19厘米，重量4.5千克的照相卫星。由于这种纤卫星发射很简单，目标又很小，敌方很难侦测到。哪怕侦测到了，也攻击不了。美国国家航空航天局的专家说：这年头，玩的就是未来的科技。

在课桌上能造卫星吗？美国几个学习微电子与微机械的学生，在美国空军研究实验室的资助下，研制了一颗军事卫星。这颗微型卫星是仅10厘米见方的立方体，净重仅为1千克，但里面满满当当塞满了磁性继电器、敏感器、数字传输系统和镍电池等。

再来看一下飞行的数码照相机—印度的纤间谍卫星，重量不到3千克，体积是边长为15厘米的立方形结构。别看这颗纤间谍卫星那么小，但它能贴着地球的大气层飞行，贴得近看得清，效果并不比那些大卫星逊色。可以说卫星好像进入了一个越小越精、虚无缥缈的境界。

聪明的芯片在飞行——纳米卫星

纳米卫星是近年来发展起来的一种全新概念的卫星，它采用微电子、微机电一体化技术，由数个集成微型仪器组成，重量可降到0.1千克以下。这种卫星很另类，好像是一块聪明的芯片在飞行。

纳米卫星虽小，但五脏俱全。卫星上的很多部件，如分析仪、激光光纤陀螺、图像传感器、微波发射机，以及电动机等有可能做得很小。它们集成在半导体基片上，构成纳米卫星的基本组成部分。如果要设计成一颗侦察卫星，并具有电光成像功能，只要用微电子工艺将整个卫星结构做在一块硅片上。这种硅纳米卫星大小如同一副扑克牌，直径不会超过15厘米，高度在1.5厘米左右，重量在0.1千克以下。

扔手球发卫星

卫星的集成化、纳米化，将带来一场卫星革命，许多新鲜的概念将成为现实。

小卫星的发射方式非常灵活，一般会通过运载火箭搭载发射，而美国早已在3万米高度用飞机携带运载火箭，空中发射小卫星。小卫星可以由宇航员在宇宙飞船、航天飞机和空间站成组成批发射，然后分离到不同轨道。法国曾经尝试过一大带七小的组合方式。2007年俄罗斯一次发射了14颗微型卫星。2008年，印度一次就将10颗小卫星、纳米卫星送上天。2013年，美国利用一枚火箭创纪录地同时把29颗卫星送入地球轨道。而俄罗斯更绝，宇航员在空间站好像扔手球一样发射小卫星。

美国一家宇航公司认为，在太阳同步轨道的18个等距离的轨道上，平均布置功能不同的约36颗纳米卫星，大约共计648颗。它们组成了一个庞大的星座，可保证在任何时刻覆盖地球上的任一点，相当于3颗地球同步卫星的功能。俄罗斯则计划在稍高一点的轨道，布置180颗纳米侦察卫星，监视北美、欧洲、亚洲及敏感地区。