登录

/

注册

首页 > 亿科前沿 > 文章详情
大V视角 | 小卫星制造居然和IT攒机差不多,也要被中国白菜化
李明 2018-02-04
导语

以前人们谈起卫星,感觉都是好几百公斤甚至一吨以上的大家伙。近年来,又出了一个新名词“小卫星”。最近我参观了一家小卫星制造公司,原来小卫星制造和IT攒机差不多,没那么高大上。而小卫星研发,也就和搭点硬件调试程序差不多,也是写代码测试这一套。

编者按:本文转载自微信公众号“风云之声”,作者:陈经。

作者介绍:陈经


香港科技大学计算机科学硕士

科技与战略风云学会会员

微博@风云学会陈经

说起卫星,印象中这肯定是高科技。卫星制造、发射、在轨运行,和航天事业紧密联系在一起,科技感十足。一般人说起卫星肯定知道是在天上飞的,有些人还知道自己能看上电视节目和卫星有关。但这东西具体在天上怎么飞,知道的人就不多了,能说出同步卫星轨道有多高的就没多少人了(参加高考的高中学生除外)。再要问卫星怎么造出来的,那更是没几个人知道了。

以前人们谈起卫星,感觉都是好几百公斤甚至一吨以上的大家伙。近年来,又出了一个新名词“小卫星”。例如2017年2月15日,印度“一箭多星”将多达104颗卫星一次性发射上太空,其中大多数就是小卫星。这么多卫星,如果有几个几百公斤的,运载火箭就载不动了,更不要说上百颗了。所以应该是一堆几公斤重的小卫星凑的。

中国也有小卫星的新闻。如2016年12月28日,长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心发射,就搭载了一颗小卫星“八一·少年行”。这个小卫星是北京八一学校“40余名中学生全程参与研制并主导载荷设计的低轨道科普卫星”。因为这个事情,习近平还给八一学校这些学生回了信,鼓励了学生们“攀登科技高峰的热情和勇气”。

初看这事,感觉上有点出乎预料,难道北京中学生厉害到了这种程度,都能研制卫星了?是比用大数据研究苏轼的北京小学生厉害,造卫星这事好象也不太能靠“爸爸”帮忙了,家长也不会了。

最近我参观了一家小卫星制造公司,这才恍然大悟。原来小卫星制造,说穿了就和IT攒机差不多,没那么高大上。而小卫星研发,也就和搭点硬件调试程序差不多,也是写代码测试这一套。

这就是八一学校发射上天的小卫星!完全一样的复制品。这里有个名词叫“立方星”,意思是,一个小卫星是由数个10*10*10厘米的小立方组成的。一个小立方叫一个“U”(Unit),2U就是说有两个小立方。黑乎乎的贴片不是芯片,而是太阳能电池板,能在太空中使用的特种材料,一片要几千。四个侧面贴了太阳能电池板,两头是摄像头。

整个小卫星其实就和一个电脑或者手机差不多。有负责运算的CPU、存储器件、电源模块、通信模块、定位模块,还有卫星比较需要的“姿态控制模块”。每个模块就做一个板子,插到小立方里。上图右侧的就是3U立方星的金属框,把里面塞满了板子,小卫星就制造出来了!从这个图看,小卫星制造比智能手机简单多了。但它也有自己的特点,要在太空中能用起来。可以理解成在特殊环境应用的小电脑、小手机。

这块板子中间是一个OBC,是“On-Board Computer”的意思。可以看出来,这板子比较宽松,不象手机里一堆东西挤在一起,为了做薄一毫米费死劲。

这是负责数传的板子,天地通信就靠它了。每个板子都和PC攒机似的拉出电源线数据线,插到合适的口就行了。

这个PLA不是中国人民解放军,而是Payload Adapter载荷管理模块,就象是PC里面的总线管理。八一学校学生“主导载荷设计”不是说这个,而是说框架结构承重这样的概念。

这是小卫星的电池,相当于2个手机电池的电量。也和手机一样要充电,太阳照射的时候充电,小卫星转到阴面的时候就靠它了。太空的好处是到点了总有阳光。

小卫星就这么多东西,拼起来发到天上去就齐活了。左边那个DBA不用发射上去,而是用于调试的调制板。一般嵌入式系统是不带显示器的,研发都需要调制板,用它连到PC上,就可以编程调试了。

所以小卫星研发,可以理解成和IT里面的嵌入式系统研发。这个小卫星造出来了,八一学校的中学生们就可以抱走,插上调制板就写程序、调程序,先保证在地面上这个小电脑上的程序是能跑通的。按照IT研发的层级,有些公司是自己买芯片搭板子造嵌入式系统的,有些就用上游公司造的嵌入式系统搞程序开发。比如智能相机,摄相机生产商建了系统,开放给客户自己在上面写程序搞开发。当然也可以搞一体化机,相机厂商都包了。和智能相机一样,硬件体系搭出来了,要各种极限测试。这个小卫星会被放进箱子里,从零下几十度到100多度反复折腾考验。还会放到震动平台上震,看会不会散架了。

这是小卫星制造,看上去真不难理解。当然另一头还得发射,这就是真正的高科技了。要不在这个行业里,都不知道找谁帮发,要办什么手续也不清楚。光说把小卫星从火箭上扔出去这一下,就得不少硬功夫。印度的一箭104星,其实主要是美国公司的小卫星,发射分离装置也是美国公司做的。但要是摸清了门路,其实发射也是有价码的,中国这边大约就是1公斤100万人民币,小卫星也差不多就是2-3公斤。一般公司想发个小卫星,一般发射和制造各占一半的预算就差不多了,小卫星制造公司也会负责帮着联系火箭发上去。

这是国内某娱乐公司订购的3U的小卫星。两端各有一个摄像头,如果要求不是太高,这种在天上用的摄像头淘宝就能买到。四面还没有贴上太阳能板。娱乐公司自己有一个小卫星在天上,就可以靠它开展某些业务,打开了想象力。3公斤重的东西,其实也花不了太多钱,就能自己拥有一个卫星了。能用小卫星干什么先不说,如果有小卫星公司提供一条龙服务,这个产业就可以开展了。

有说法是太空中轨道有限,得先发射抢占位置。那主要是指同步卫星轨道,在赤道35800公里上空,由于通信干扰的问题,一个同步卫星占2度,360度的只有180个位置。小卫星轨道没这么高,四五百公里,限制没这么多,可以发很多。

OneWeb公司就有一个宏大的OneWeb计划,号称要取代现在的光纤互联网。OneWeb靠的就是小卫星,搞“星座互联网”,一堆小卫星发上天,组成“星座(constellation)”。以前摩托罗拉搞了个耗资50多亿美元的依星计划,在天上发射66颗通信卫星覆盖全球。虽然组网成功但是价格过高用户很少,最后悲惨的失败了,甚至拖垮了公司。铱星计划每颗卫星重达670公斤,还是传统大卫星的概念,这可能是它失败的原因之一。而OneWeb计划用720颗(也有更少数量的版本)低成本小卫星覆盖全球,这种小卫星一天就能制造好几颗。孙正义就被这个计划吸引,投资了13.5亿美元给OneWeb,成为最大股东。

OneWeb或者SpaceX的类似计划是不是牛皮现在不好说。OneWeb计划是2018年发10颗测试,2019年全面启动在阿拉斯加提供服务,2027年覆盖全球,那时全球都可以直接从天上的卫星线路走宽带上网了。

美国人比较善于做出宏大的计划,动不动就要全球放大招,融资动则好几亿美元,非常抓眼球。但是基础技术并不神密,就是小卫星制造。中国反而是不太会宣传,但是扎实地准备好各种技术。马斯克所谓的胶囊高铁第一个项目还不知在哪,中国的高铁已经组成大网了。

小卫星这种东西,一旦上了量搞起产业化,全球竞争起来搞不好就白菜化了。本来也没那么神秘,说穿了和IT攒机或者嵌入式系统研发差不多。以后全球小卫星组网,也说不定是中国干成的。

当然也要学习美国人,敢于往大里想。共享单车在中国能拉到几十亿美元风投做起来,中国民间资本实力是很雄厚的。中国通信实力很强,IT和嵌入式开发也厉害,航天发射也强,成本还低。小卫星互联网,从产业链来说,应该也是适合中国的。如果中国方面风投也搞起卫星通信就有意思了。

当然说得这么简单,只是因为中国各产业链齐全。对全球绝大多数国家来说,都有迈不过的门槛,搭块板子都不容易。比如欧洲也提供小卫星制造的板子,可以找它买板子攒小卫星。但是功能开放到什么程度就不好说了,定制费也高得吓人,欧洲那边工作节奏慢,邮件讨论问题慢得很。中国这边就自己做了,自己做的底层的功能都可以用上,开发起来成本低还自由,一个中学都能抱回去自己研究去。发射这个事也是,要没有靠得住的上游提供发射服务,小卫星造出来放到天上什么时间什么价就不好说了。

如若转载,请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广,可以联系我们或免费注册拥有自己的主页

  • 小卫星
分享到
文章评论(0)
登陆后参加评论
作者 李明

博士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


发布成功!

确 定 关 闭