小卫星是上世纪80年代产物,面向中低轨道卫星应用。自80年代起,为探索地球中低轨道卫星应用,小卫星开始登上太空舞台。小卫星含义广泛,包括小卫星、微小卫星、纳卫星、皮卫星,其主要按照“湿质量”划分,即“自身质量+燃料质量”。
参考观研天下发布《2017-2022年中国卫星产业竞争现状调研及十三五发展动向预测报告》
小卫星研制周期短、成本低廉。相比于传统大卫星而言,小卫星研制周期较短,从立项研制到发射, 一般仅需要1年左右时间;而传统大卫星从研制到发射至少需要5-8年,经常出现卫星采用的技术落后于当前流行的技术。在研制成本上,传统大卫星随着质量、功能不同投入经费有区别,但基本超过5000万美元。小卫星一般低于5000万美元,质量低于10kg时成本不足100万美元。图:2016年发射的典型小卫星实例
星座组网是小卫星使用趋势,大量发射需求倒逼发射商业化
星座组网是小卫星的价值所在。小卫星体积小、研制周期短、可采用标准化星体及模块化设计技术,能够在流水线上批量生产并存储。较低的成本使得小卫星成为目前中低轨通信、遥感需求的主要选择,可以通过组网协同完成常规卫星无法完成的空间任务。单用一颗大容量卫星,费用高,出现问题后整个功能都损失;而采用几十个、几百甚至几千个小卫星组成的卫星星座,即使一颗或少数几颗失败,整体功能也能运行,损失小。目前小卫星星座组网主要功能分为两大类,包括通信星座,遥感星座,未来互联网星座也将开始出现。
通信星座:采用众多小卫星(几十至几百颗)可以连续无缝覆盖全球,实现通信功能,随时随地可进行全球话音、数据个人卫星移动通信。小卫星多处于低轨道,通信发射频率降低近三个数量级,使得地面通信设备体积、质量、功耗需求降低,智能手机、计算机等都可接入星座通信。遥感星座:采用众多小卫星,可连续覆盖全球,实现对地观测、遥感,且重访时间可以达到几分钟,甚至接近实时。
众多新兴小卫星星座计划箭在弦上。小卫星星座的发展始于国外,从三大传统通信星座铱星(Iridium)、全球星(Globalstar)、轨道通信(Orbcomm)发展至今,有30年历史。近年来,大量民营企业、互联网公司开始进入小卫星星座领域,提出各自的星座构建计划。每年向国际电联ITU申请小卫星通信频段的公司数量大幅提升。
卫星星座计划进入实施阶段,引爆小卫星发射市场需求。正是由于众多新兴小卫星星座计划陆续推出,且相继进入实施阶段,预计在2016年后几年开始迎来发射高峰。据SpaceWorks预测数据,从2017年至2023年,全球将发射近2400颗质量在1-50kg的微纳卫星。而据NSR预测数据,预计2017年至2024年全球发射100kg以下微小卫星约2200颗。
小卫星组网发射需求,倒逼火箭发射商业化。迅猛发展的小卫星产业,主打的就是研制周期短、成本低廉的优势,因此在寻求发射服务时仍然坚持这两点原则,即对火箭发射提出更高的要求:快速响应和低成本。
小型商业运载火箭发展,逼迫中大型火箭发射必须商业化。面向小卫星的发射需求,近几年以维珍银河为代表的众多民营企业开始研制小型商业运载火箭。2015年,低成本小型商业运载火箭首次进入发射服务市场,以单次发射价格低、快速响应发射能力强、发射准备时间短和发射频率高的特点,从中大型运载火箭手上竞争到45份未来几年内的小卫星发射订单。因此,要想继续抢占小卫星发射市场,中大型运载火箭也只有通过商业化——降低发射成本、缩短发射周期,才能确立竞争优势。
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