Satelit kecil: Lautan biru baharu untuk pembangunan industri angkasa lepas komersial

Satelit merupakan komponen teras penerbangan angkasa lepas komersial, merangkumi hampir keseluruhan huluan dan hiliran industri, daripada pembuatan dan pelancaran kepada operasi dan aplikasi. Sebelum ini, satelit biasanya mempunyai berat dalam lingkungan tan, berharga puluhan atau ratusan juta yuan, mempunyai kitaran pembangunan yang merangkumi beberapa tahun, dan kos pelancaran selalunya mencecah ratusan juta yuan. Satelit komersial memerlukan satu dekad atau lebih untuk menampung kosnya, dan yuran permohonan yang tinggi menghalang bakal pelabur.

Dengan perkembangan berterusan teknologi dan aplikasi satelit, di samping menuntut kos satelit yang lebih rendah dan risiko yang lebih rendah, terdapat keperluan mendesak untuk mempercepatkan kitaran pembangunan dan pembuatan satelit. Ini terutamanya benar untuk satelit khusus untuk misi tunggal dan buruj satelit, yang memerlukan teknologi satelit yang kos efektif dan menghasilkan keputusan yang cepat. Oleh itu, teknologi satelit kecil telah muncul untuk memenuhi keperluan ini. Berbanding satelit besar, ciri-cirinya yang canggih, pantas, murah dan andal menawarkan satu lagi kemungkinan kepada orang ramai.

 Kualiti rendah, kos rendah, risiko rendah 

Satelit kecil bukan sekadar bersaiz kecil, tetapi mempunyai teknologi yang sangat bersepadu dan automatik, terutamanya perkembangan komputer yang pesat, yang telah membolehkan pengecilan komputer kawalan dan pemprosesan terbina dalam. Platform satelit kecil biasanya merangkumi sistem untuk tenaga, komunikasi, pemprosesan data terbina dalam dan kawalan sikap satelit, dan muatannya merangkumi komunikasi, pemerhatian Bumi dan sains angkasa—sebenarnya sistem yang kecil tetapi lengkap.

Dari perspektif kitaran pembangunan, satelit kecil boleh menyelesaikan keseluruhan proses daripada reka bentuk, pembuatan, pelancaran dan operasi di orbit dengan cepat, dan secara amnya boleh dibangunkan dalam tempoh satu setengah tahun, manakala jangka hayat puratanya secara amnya lebih daripada sepuluh tahun.

Kedua, satelit kecil menawarkan keberkesanan kos yang tinggi. Kaedah pelancaran fleksibelnya tidak terhad kepada menara pelancaran tetap; ia juga boleh dilancarkan dari pesawat atau dibawa oleh satelit lain, sekali gus mengurangkan kos pembangunan dan pelancaran dengan ketara. Harga sebuah satelit kecil, termasuk pelancaran, adalah kira-kira 30 juta RMB, menjadikannya bukan sahaja murah tetapi juga agak berisiko rendah.

Pelbagai aplikasi, memenuhi keperluan liputan global

Satelit kecil moden mempunyai pelbagai aplikasi. Dalam bidang awam, ia boleh digunakan dalam komunikasi, pemerhatian Bumi, penderiaan jauh angkasa lepas, pemerhatian meteorologi, penerokaan lautan, peninjauan darat dan penyelidikan saintifik. Antaranya, komunikasi mudah alih menggunakan satelit kecil telah menjadi topik hangat, dengan Iridium dan Globalstar sebagai contoh tipikal. Satelit kecil juga memainkan peranan penting dalam ketenteraan kerana ia boleh dibangunkan, dilancarkan dan digunakan dengan pantas, sekali gus memenuhi keperluan khas masa perang.

Berdasarkan ini, keupayaan rangkaian satelit kecil merupakan faktor utama dalam pembangunan syarikat satelit kecil komersial. Sebuah buruj satelit kecil, yang dibentuk oleh pelbagai satelit yang disusun dalam kedudukan orbit yang berbeza, dapat meningkatkan masa dan resolusi misi, memenuhi keperluan liputan global masa nyata.

Pada masa yang sama, pelbagai satelit kecil boleh mengekalkan kedudukan relatif dan terbang dalam formasi untuk menjalankan misi bersama-sama. Isyarat yang mereka perhatikan boleh diproses secara koheren untuk membentuk satelit pengesanan maya, membolehkan aplikasi baharu yang tidak dapat dicapai oleh satelit besar.

Dengan perkembangan mikroelektronik, mikromekanik, nanoteknologi dan teknologi lain, serta inovasi dalam konsep reka bentuk satelit, trend pengecilan satelit semakin pantas, dan prestasi mikro dan nanosatelit semakin meningkat dengan pesat, menjadikannya komponen paling aktif dalam pembangunan medan satelit kecil. Satelit Starlink Elon Musk adalah contoh utama.

 Pembangunan pesat telah membawa kepada era pengkomersialan.

Pada tahun 2015, era penerbangan angkasa lepas komersial bermula, dengan syarikat satelit kecil komersial mula muncul di peringkat global. Beberapa faktor asas telah menyokong perkembangan industri satelit kecil komersial:

I. Mengurangkan Kos Pelancaran: Dengan perkembangan pesat syarikat roket komersial, yang diketuai oleh SpaceX, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kos pelancaran satelit telah mula menurun dengan ketara. Kos pelancaran satelit dijangka akan terus menurun apabila teknologi yang boleh diguna semula semakin matang.

II. Industri aeroangkasa sedang matang: Komponen aeroangkasa tradisional sangat mahal. Bagi memastikan kestabilan komponen, kos pembangunan satelit besar biasanya mencecah ratusan juta yuan, dan mereka menggunakan komponen yang sangat matang dengan pelbagai sandaran. Dalam era aeroangkasa komersial, komponen peringkat COTS semakin matang secara beransur-ansur, membolehkan syarikat satelit kecil komersial mengawal kos dan mencapai peningkatan berulang yang pantas melalui komponen gred perindustrian.

Ketiga, liberalisasi dasar: Dengan SpaceX menduduki sumber orbit dengan melancarkan sebilangan besar satelit kecil, kerajaan dan agensi angkasa lepas di seluruh dunia secara amnya berasa tertekan dan oleh itu telah memilih untuk melonggarkan sekatan ke atas industri satelit kecil sehingga tahap tertentu atau menyediakan sokongan dasar yang sepadan.

 Bilangan pelancaran semakin meningkat tahun demi tahun, dan negara-negara turut serta dalam perlumbaan ini.

Dengan memanfaatkan latar belakang industri yang dinyatakan di atas, satelit komersial kecil telah mula berkembang pesat. Diunjurkan bahawa bilangan pelancaran satelit komersial kecil akan terus meningkat tahun demi tahun dalam tempoh 10 tahun akan datang. Menurut statistik terkini yang dikeluarkan oleh badan pemikir AS Space Engineering, lebih daripada 300 satelit mikro-nano yang beratnya kurang daripada 50 kg telah dilancarkan ke angkasa lepas pada tahun 2017 sahaja.

Pada 19 November 2013, Orbital Sciences Corporation dari Amerika Syarikat melancarkan roket yang membawa 29 mikrosatelit dan nanosatelit. Tiga puluh jam kemudian, syarikat Rusia Kosmotras melancarkan 32 mikrosatelit dan nanosatelit ke orbit. Pada 15 Februari 2017, India melancarkan 104 satelit, 103 daripadanya adalah mikrosatelit dan nanosatelit. Pada 22 Februari 2018, SpaceX melancarkan projek Starlinknya, dengan roket Falcon 9 menghantar dua satelit komunikasi eksperimen kecil ke orbit. Sehingga 14 September 2021, projek Starlink telah melancarkan sejumlah 1,791 satelit, dengan 76 satelit dinyahorbit, meninggalkan 1,715 satelit yang kini berada di orbit.

Sementara itu, UK dan Sweden melancarkan nanosatelit pada tahun 2000; Perancis, India, Argentina, Chile, Brazil, Korea Selatan, Thailand, Pakistan dan negara-negara lain sudah mempunyai satelit kecil mereka sendiri. Tambahan pula, Indonesia, Malaysia, Filipina dan Taiwan sedang bekerjasama dengan negara-negara angkasa lepas utama untuk membangunkan satelit kecil atau mikrosatelit.

△"Satelit Eksperimental-1" dan "Satelit Nano-1" telah dilancarkan dari Pusat Pelancaran Satelit Xichang.

 situasi pelancaran satelit kecil negara saya

Seawal tahun 1995, berdasarkan keperluan negara untuk pembangunan teknologi komunikasi angkasa lepas ke darat pada masa hadapan, Akademi Sains China (CAS) telah mencadangkan untuk membangunkan secara bebas mikrosatelit komunikasi data orbit rendah pertama China yang beratnya kurang daripada 100 kilogram dan sistem komunikasinya. Pada 21 Oktober 2003, projek inovasi pengetahuan utama CAS, mikrosatelit komunikasi simpan dan ke hadapan "Inovasi-1", telah berjaya dilancarkan ke orbit. Ini merupakan mikrosatelit pertama yang dibangunkan secara bebas di China yang beratnya kurang daripada 100 kilogram, dan juga generasi pertama mikrosatelit komunikasi data orbit rendah di China, yang memainkan peranan penting dalam penyelidikan dan pembangunan mikrosatelit di China, dan membuka lembaran baharu dalam pembangunan mikrosatelit China.

Pada jam 11:59 pagi, 18 April 2004, di Pusat Pelancaran Satelit Xichang, roket pembawa Long March 2C berjaya melancarkan "Satelit Eksperimental-1", yang dibangunkan secara bebas oleh Institut Teknologi Harbin, ke angkasa lepas. Pada masa yang sama, ia juga membawa dan melancarkan satelit eksperimen "Satelit Nano-1", yang beratnya kurang daripada 25 kilogram dan digunakan untuk penerokaan dan eksperimen berteknologi tinggi. Ini menandakan satu kejayaan penting dalam teknologi pembangunan satelit kecil negara saya.

Pada bulan September 2008, satelit pengiring kapal angkasa berawak Shenzhou-7 telah dilancarkan ke angkasa lepas. Ini merupakan mikrosatelit berasaskan angkasa lepas pertama China, yang dibangunkan berdasarkan teknologi matang mikrosatelit Innovation-1 Akademi Sains China. Seterusnya, satelit Innovation-1 (02) juga berjaya dilancarkan ke angkasa lepas pada bulan November tahun yang sama.

Pada pukul 15:06 petang, 10 Mei 2012, negara saya berjaya melancarkan Satelit Pengesanan Jauh-14 ke angkasa lepas menggunakan roket pembawa Long March-4B dari Pusat Pelancaran Satelit Taiyuan. Pada masa yang sama, satelit TianTuo-1 juga berjaya dilancarkan. Kejayaan pelancaran TianTuo-1 menandakan satu kejayaan besar bagi China dalam bidang mikrosatelit.

Daripada kejayaan pelancaran satelit buatan pertama China pada tahun 1970 hingga pelancaran berpuluh-puluh mikrosatelit dalam satu roket hari ini, perjalanan angkasa lepas manusia telah meningkat dengan ketara. Pembangunan penerokaan angkasa lepas selanjutnya pasti bergantung pada pengurangan kos. Penyeragaman, modulariti, kos rendah, kitaran pembangunan yang pendek, dan penggunaan satelit kecil yang fleksibel memberi mereka potensi pembangunan yang sangat besar. Kebangkitan pesat industri satelit kecil adalah satu keperluan untuk pembangunan teknologi aeroangkasa. Adalah dipercayai bahawa melalui kemajuan teknologi yang berterusan, potensi kelebihan satelit kecil akan direalisasikan lagi, memberikan sokongan yang lebih kukuh untuk inovasi dan kemajuan dalam penerokaan angkasa lepas.