[科普中国]-如何通过“送更多小卫星上天”助力科学研究 | 科研团队联合行动

相比传统大卫星，小卫星体积小得多，研制周期短、成本也低。小卫星到底有多重？它又能做哪些探测任务？这么小的卫星如何助力深空和地面探测？

9月4日，走近科研团队，感受科技魅力线上直播活动由中国科协科普部主办，果壳、“书香中国•北京阅读季”协办，并得到北京广播电视台及中国科学院大气物理研究所的共同支持。活动邀请了天仪研究院CTO，微小卫星湖南省工程研究中心主任任维佳和天仪研究院空间科学项目总监鞠在强。他们分别从自己的工作领域，为观众分享了小卫星方面的知识。

什么是小卫星？

国内外小卫星的发展情况是怎样的？

小卫星主要是一个 用重量定义的分类 。广义上500kg以下的都可以叫小卫星，狭义上100kg以下的可以再细分为微纳卫星。

像大众熟知的北斗导航卫星、风云卫星都属于大卫星，接近1吨。但小卫星虽然个子小，里面分系统与大卫星是类似的，“麻雀虽小，五脏俱全”。

目前绕地球飞行的所有可跟踪人造物体 （包括卫星爆炸、碎裂产生的碎片） ，共19716个；在轨正常运行的卫星、空间站、飞船等航天器，2000出头。

目前最具知名度的是伊隆马斯克的星链计划，计划部署4万颗互联网小卫星，还有亚马逊老板杰夫贝索斯的柯伊伯计划，也是上万颗低轨道卫星。

为了应对国际范围内的低轨小卫星热潮，2014年底国务院出台了《60号文》，鼓励民营资本和社会力量参与到航天事业。目前有诸多小卫星公司以及体制内单位都在共同努力开发低轨道空间资源。

小卫星如何助力天文观测？

大众对于卫星应用多集中在通信 （卫星电话） 、导航 （GPS、北斗） 、遥感 （高分、风云） 等，事实上科学实验也是卫星的重要应用之一。

为什么空间可以做实验？因为真空 （无大气、云影响） 、广阔、微重力、充斥宇宙射线这些极端条件。可以视空间为“ 极端条件实验室 ”。

小卫星如何助力对地观测？

如果说之前的卫星天文观测是“看天”，而遥感观测是“看地”。遥感观测手段使用的手段包括：光学 （类比单反相机） 和SAR （合成孔径雷达） 两种。

其中SAR有很多优势。比如在中国南方多云雨地区，光学观测的效果不好。SAR的优势在于全天时全天候，在晚上也可以给地球“拍照”，在云雾中也可以给地球拍照，大大提高了拍摄效率。解决中国南方大部分地区的观测问题。

SAR的协同工作模式，可以解决地表沉降的问题，对于矿产、地下水开采地区的地面常态观测，以及地震、滑坡、泥石流的灾害应急都具有重要意义。另外在气象预测以及海洋溢油检测方面，SAR也有独特优势。

目前SAR数据大都是进口采购，从数据应用风险控制以及自主创新能力的层面，中国必须要有自己的优质SAR数据。

小卫星具有传统卫星不能取代的优势

小卫星的优势在哪里呢？在国家大项目上，从成本、风险考虑，由国家承担非常适合；而对于低轨道小卫星甚至微纳卫星，商业卫星，它的可靠性也在逐年提高，值得信赖， 可以承担更多能力范围内的任务 。

况且，大卫星研制周期长、成本高，致使很多高校院所甚至公司都被拦在空间任务的门槛外，小卫星通过降低成本，实际上是降低了空间科学以及应用的门槛，让更多单位甚至个人参与到空间环境的利用当中。

周期上小卫星同样具备优势，目前天仪小卫星研制周期在1年以内，对于某些任务尤其科学任务需要抢占第一发现的需求极其匹配。科学研究无法接受长周期的仪器开发工作，极易失去先机。

除此之外，一颗大卫星的费用可以研制十数颗甚至数十颗小卫星，而小卫星分布、组网，可以实现很高的时间分辨率，并且项目整体风险降低 （鸡蛋不放在一个篮子里） 。

小卫星还很适合进行航天教育工作，让学生参与进来。国内也有不少高校自己做小卫星，锻炼队伍。在传承、发展航天技术以及培养人才方面，发展小卫星也很有优势。

作者：任维佳、鞠在强

编辑：范可鑫、刘天昊、小米、皓铭

排版：凝音

欢迎个人转发到朋友圈

本文版权属于“我是科学家”，未经授权不得转载。如需转载请联系iscientist@guokr.com

欢迎填写调查问卷，支持我们 ↓↓↓

“科普中国”公众满意度调查问卷 ▲