现代小卫星技术的发展趋向及应用研究

姚云升



现代小卫星技术的发展趋向及应用研究

姚云升

（西安北大科技园创新基地，陕西 西安 710061）

对现代小卫星技术进行分析，总结现代小卫星技术对科技发展的影响，明确小卫星技术的应用模式，研究现代小卫星技术的发展趋势，旨在通过小卫星技术研究方案的完善和小卫星的科学运用，促进我国科技事业的稳定发展。

小卫星；遥感技术；组网能力；空间技术

在社会经济运行以及科技发展的过程中，以信息为核心的高新技术逐渐成为现代社会发展中的重点。在微电子技术、新型材料以及能源技术发展的背景下，现代技术的运用成为人们的关注焦点。在小卫星技术研究中，其技术形成呈现出高速发展的状态，主要是由于小卫星技术质量轻、体积小，而且研制周期相对较短，技术含量相对较高，在通信行业中可以得到有效运用。但是，在现阶段小卫星技术运用的过程中，尽管信息技术不断发展，但还无法完全满足行业的发展需求，因此，在技术运用中，应该构建针对性的解决策略，有效提高小卫星技术使用的价值性，实现小卫星技术的多领域运用。

1 现代小卫星的技术分析

在现代小卫星技术研究中，建立了采用微机械、微电子和轻型材料的发展模式。该种技术具有集成化、规模化的发展特点。对于小卫星技术而言，在确定目标和术选择高新技时，可以增强系统的容量和性能，减小设备的体积，降低通信技术的使用风险，积极促进现代小卫星行业的稳定发展。与传统的大卫星相比，在小卫星技术的使用过程中，存在发射质量低、体积小和机动性强的特点，且研究成本相对较低，设备的研发周期短，可以达到灵活发射的目的。

小卫星作为现代信息技术中一种全新的技术形式，可以实现综合性、完整性和标准化的设备运用[1]。通过对小卫星发展阶段的研究，对现代小卫星技术进行分析，具体内容如表1所示。

表1 现代小卫星的发展阶段

时间阶段发展 20世纪80年代中期—90年代初期探索研究任务模式单一、卫星系统简单、设备运行寿命短，探索小卫星扩大应用范围 20世纪90年代中期—21世纪初期高速发展广泛采用高新技术、性能逐渐提升，是大卫星的重要组成 21世纪初期以后提升阶段通过高新技术的引入，实现科学管理方法的构建，技术趋于成熟，使小卫星开始取代部分大卫星

2 小卫星技术的运用

2.1 空间遥感技术

现代小卫星技术研究的主要目的是通过小卫星获得地球环境中的相关信息，包括空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率等。运用空间分辨率技术可以获得高分辨率的成像系统，充分满足小卫星技术的研究需求。例如，以色列通过空间遥感技术的运用，研究出侦查小卫星，这种小卫星无论是在微波成像系统还是在分辨率中，都达到了国际发展水平。

2.2 空间通信和导航技术

通过小卫星技术的研究可以发现，小卫星的组成可以实现全球的实时通信和个人通信，也就是任何人，在任何地点、任何对象和任何方式下，都可以实现实时通信。例如，在20世纪90年代，全球共有十多个小卫星通信星座，在空间稳定运行十几年，这些卫星在全球通信中发挥了十分重要的作用。到了21世纪，又持续发展出第二代小卫星通信模式，不同的星斗都由几十个小卫星组成。在这些小卫星系统研究的过程中，逐渐降低了小卫星的研究成本，而且技术更具优势，为现代各个行业的信息传输和信息处理提供了支持。

2.3 空间技术实验及演示

对于现代小卫星而言，一半以上的小卫星承担了空间技术试验和项目演示任务，其中有空间实验演示小卫星、应用小卫星等。通过这些新技术、新设计思路和新应用技术的确定，充分满足空间轨道的验证及运用需求，而且这些空间技术实验及演示是现代空间技术发展的重要体现[2]。

2.4 深空探测技术

深空探测技术的研究需要大量经费支持，而且存在着风险大的问题，在研究的一段时间内，这项研究支出逐年减少。但是，在现代小卫星技术研究过程中，技术形式呈现出成熟发展的趋势，其中深空探测活跃并逐渐发展，尤其是小卫星，可以组成群星、星座和编队飞行模式，改变了以往无法探测研究项目的状况，实现了深空探测技术的稳定发展。在之后的小卫星技术发展中，需要不断研究类地行星探测、X射线干涉成像技术等。

2.5 军事应用技术

在小卫星技术运用中，其技术形式通常包括了小型卫星、微型卫星和皮星等。对于军事领域而言，这些技术的运用可以充分满足军事行业的发展需求，有效防范敌方侵犯。而且，小卫星在军事领域中可以拓展防攻空间，满足军事领域的发展需求。因此，在现阶段小卫星技术研究中，应该针对小卫星的研究模式进行军事领域科学技术的研究，旨在通过小卫星技术的创新，提高军事领域信息处理的有效性[3]。

2.6 多种配置联合技术

小卫星技术的运用可以满足多个领域的发展需求，因此，在小卫星技术创新中，可以进行多种配置的联合运用，实现信息技术的全面资源共享。例如，面对全球火灾、海啸等自然灾害，可以通过小卫星实现实时监控，并根据观测到的数据实时报警。在现阶段小卫星的研究中，其中的光学成像分辨率通常可以达到0.5～1 m，全天的候微波雷达（SAR）呈现分辨率为1 m，将这些小卫星组成星座时，可以实现对全球的观测，提高卫星群的数据分辨率[4]。

3 现代小卫星的发展趋势

3.1 增加有效载荷，提升运行性能

在现阶段科学技术逐渐发展的背景下，小卫星的有效载荷是卫星十分重要的组成部分。在卫星平台中，应该结合各个分系统的设计状况，进行有效荷载的设计分析，逐渐提高小卫星设计的有效性。通常状况下，在为现代小卫星增加有效载荷，提升运行性能的过程中，应注意以下几点：①减少小卫星的结构重量，不断增加小卫星的有效荷载种类和相关比重，为小卫星使用性能的提升提供支持；②通过碳化硅、微晶玻璃等光学材料的运用，使小卫星的设计实现轻量化、机械化和热稳定性，有效减轻小卫星的结构比重；③在小卫星设计及发展的过程中，为了增加小卫星的效能及比重，应通过天线、转发器的使用，增强小卫星的传输保障能力，满足小卫星的使用需求[5]。

3.2 实现自主运行，提高组网能力

在小卫星技术研究、发展过程中，应不断提升对小卫星的自主研究能力，逐渐减少地面测网控制设计，实现系统设计费用的降低，而且在整个技术创新中，也应实现卫星的高度自主运行，为小卫星的技术运用提供支持。对于星座组网而言，在使用的过程中，虽然可以实现卫星技术运用的多样化，实现通信的大通量，但是在系统组成中，需要较多的卫星进行支撑，在某种程度上对卫星信息技术的要求较高，这会给整个测绘工作带来一定的难度。因此，在现代小卫星技术研究中，提高卫星的自主能力、实现卫星的高效运行，是现代小卫星研究中的关注焦点。

3.3 提高技术形式，延长使用寿命

通过对现代小卫星技术的研究可以发现，通常会用到太阳能电池阵、蓄电池组联合电源等，但是，在运用这些技术的过程中，存在着利用率相对较低的问题，无法满足现代小卫星的技术创新需求，因此，在现阶段小卫星技术研究中，需要解决太阳能转换不高的问题。而且在小卫星中，电源质量相对较大，限制了小卫星性能的提升，所以在小卫星技术创新中，高效率、质量轻和低成本的电源需求设计也是研究重点，以便通过电源的科学设计延长小卫星的使用寿命[6]。

4 结束语

总而言之，在现阶段小卫星技术研究中，应该将小卫星信息技术的运用作为重点，通过小卫星使用状况的分析，深入研究小卫星技术内容，全面提升小卫星使用的技术性和技能性。在现阶段小卫星技术研究中，应该结合小卫星的技术特点和未来的发展需求，创新小卫星研究方法。通过有效载荷增加、运行性能提升、组网模式构建和技能源的创新等，延长小卫星的在轨运行寿命，为现代小卫星的技术研究和技术创新提供参考。

［1］郭田田.志存高远功在霄汉——记我国著名小卫星技术专家张永维［J］.中国科技成果，2012（12）：78-80.

［2］乔毅，李晓宇，赵田.小卫星技术典型军事应用分析［J］.国外电子测量技术，2017，36（3）：47-50.

［3］陆征.创新与未来——暨2013年小卫星技术交流会［J］.国际太空，2013（12）：73.

［4］林来兴.分布式空间系统——小卫星内藏大乾坤［J］.太空探索，2012（5）：32-33.

［5］慕非，高剑.为小卫星技术发展注入创新活力——第四届小卫星技术交流会召开［J］.卫星应用，2017（8）：76-76.

［6］魏伟，周磊，党进伟.基于小视场星跟踪器的天文/惯性/卫星组合导航系统半实物仿真技术研究［J］.现代导航，2017，8（3）：166-172.

2095－6835（2019）02－0158－02

P228

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.158

〔编辑：王霞〕