小卫星：商业航天产业发展的新蓝海

卫星，是商业航天的核心环节，卫星制造、卫星发射、卫星运营及卫星应用几乎涵盖了商业航天的上下游。以往，卫星的重量多在吨级，成本多在数千万元甚至数亿元，研发周期多在数年，发射成本多以亿元计。商业卫星需要花费十年甚至更长时间收回成本，应用端费用居高不下，想尝试者只能望而却步。

随着卫星技术与应用的不断发展，人们在要求降低卫星成本、减小风险的同时，迫切需要加快卫星开发研制周期。特别是单一任务的专用卫星，以及卫星组网，更需要投资小、见效快的卫星技术。小卫星技术因此应运而生。 与大卫星相比，其先进、快速、低廉、可靠的特点，为人们提供了另一种可能。

 小质量、小成本、小风险 

小卫星，不只是简单的质量小，而是高度集成化技术、自动化技术的应用，特别是计算机的迅速发展，实现星上控制与处理计算机小型化。小卫星平台通常包括能源、通讯、星上数据处理、卫星姿态控制等系统，其载荷包括通信、对地观测、空间科学等，可谓麻雀虽小，五脏俱全。

从研制周期角度来说，小卫星可以快速实现从设计、制造、发射、在轨运行全过程，一般在一年半以内就能够完成研制，而其平均寿命一般大于十年。

其次，小卫星的性价比较高，其灵活的发射方式不局限于固定的发射塔，还可以在飞机上发射，或随其他卫星搭载发射，使得小卫星的研制成本和发射成本大为减少。一颗小卫星包括发射的价格约三千万圆人民币，不仅价格低廉，且风险较小。

用途广泛，满足全球覆盖需求

现代小卫星的用途十分广泛。在民用方面，它可以应用在通信、对地观测、空间遥感、气象观测、海洋探测、地面侦测、科学研究等各个领域。其中利用小卫星进行移动通信已成为当今发展的热点，“铱星”和“全球星”就是典型例子。在军事上小卫星也有重要的作用，因为它能快速研制、快速发射，及时投入使用，因而能满足战时的特殊要求。

在此基础上，小卫星的组网能力是考验商业小卫星企业发展的关键点。由多个卫星按不同的轨道位置布置而形成的小卫星星座，可以提高飞行任务的时间、分辨率，满足全球的实时覆盖需求。

同时，可由多颗小卫星保持相对位置编队飞行联合执行任务，其观测到的信号可以相干处理，形成虚拟探测卫星，完成大型卫星无法实现的新应用。

随着微电子、微机械、纳米等技术的发展和卫星设计思想的创新，卫星小型化趋势不断加速，微纳卫星性能快速提升，成为小卫星领域发展最为活跃的组成部分。马斯克的星链卫星就是一个最显著的例子。

 快速发展，拉开商业化序幕

2015年，商业航天的序幕拉开，全球的商业小卫星企业开始陆续成立。商业小卫星行业开始发展，有几个基础因素：

一、发射成本下降：随着SpaceX领衔的商业火箭公司在近几年突飞猛进，卫星的发射成本开始大幅下降。预计在可回收技术更成熟后，卫星发射成本还有进一步下降的空间。

二、航天工业逐渐成熟：传统的航天元器件非常昂贵，大卫星为了保证元器件稳定性，研制费用通常达到上亿元，并且会使用研制非常成熟的组建，进行多组件备份。商业航天时代，COTS级元器件开始逐渐成熟，商业小卫星企业可以通过工业级元器件控制成本，实现快速迭代升级。

三、政策放开：在SpaceX通过大量发射小卫星占据轨道资源的情况下，全球政府与航天机构普遍感到压力，因此均选择在一定程度下放宽小卫星行业，或进行相应的政策支持。

 发射数量逐年增长，各国纷纷加入赛道

得益于以上行业背景，小型商业卫星开始迅速发展。预计在未来10年间，小型商业卫星发射数量将保持逐年增长的趋势。根据美国智库航天工程发布的最新统计图表，仅2017年超过300颗50公斤以下的微纳卫星发射到太空。

2013年11月19日，美国轨道科学公司发射一枚携带29颗微纳卫星的火箭。30小时后，俄罗斯企业科斯莫特拉斯将32颗微纳卫星送入轨道。2017年2月15日，印度一箭104星，其中103颗为微纳卫星。2018年2月22日，SpaceX的星链计划启动，猎鹰九号火箭将两颗小型试验通信卫星送入轨道。截止到2021年9月14日，星链计划发射的卫星总数达到了1791颗，脱离轨道的卫星数量为76颗，目前在轨1715颗。

同时，英国、瑞典也在2000年发射了纳卫星；法国、印度、阿根廷、智利、巴西、韩国、泰国、巴基斯坦等国已经有了自己的小卫星。此外，印度尼西亚、马来西亚、菲律宾等国以及中国台湾地区正在与航天大国合作研制小卫星或微卫星。

△西昌卫星发射中心“试验卫星一号”和“纳星一号”发射升空

 我国小卫星发射情况

早在1995年，中科院就根据国家未来星地通信技术发展需求，提出要自主研制中国首颗重量100公斤以下的低轨道数据通信小卫星及其通信系统。2003年10月21日，中科院知识创新重大项目“创新一号”存储转发通信小卫星成功发射入轨。这是中国自主研制的第一颗100公斤以下的微小卫星，也是中国第一代低轨道数据通信小卫星，对中国微小卫星的研究发展起到了重要作用，中国发展微小卫星事业的新局面也从此打开。

2004年4月18日11时59分，在西昌卫星发射中心，“长征二号丙”运载火箭成功地将哈尔滨工业大学牵头自主研制的“实验卫星一号”送上太空，同时还搭载发射了用于高新技术探索试验，重量小于25公斤的“纳星一号”实验卫星，这标志着我国小卫星研制技术取得了重要突破。

2008年9月，神七载人飞船的伴星又飞入太空，这是在继承中科院创新一号小卫星成熟技术的基础上研制的中国第一颗空间伴随微小卫星。随后，创新一号（02）星也于同年11月成功发射升空。

2012年5月10日15时6分，我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭，成功将遥感卫星十四号送入太空。同时，成功搭载发射了天拓一号卫星，天拓一号发射成功，标志着中国在微小卫星领域获重要突破。

从1970年中国第一颗人造卫星发射成功，到今天一箭几十颗微小卫星的发射，人类太空旅程走得越来越快。而太空探索事业的进一步发展，必然有赖于成本的降低。小卫星所具有的标准化、模块化、低成本、研制周期短、部署灵活等优点，使其具备了发展的巨大潜力。小卫星产业的迅速崛起，是航天发展的时代所需，相信通过技术的不断进步，小卫星的潜在优势将得到进一步发挥，能够为太空探索的创新和进步提供更强的助力。