2021年年初，马斯克的Space X公司实施了一次商业卫星的发射任务，仅用一次发射，便将143颗卫星成功送入预定轨道，创造了历史之最。
“一箭多星”的背后，实际上有着深刻的技术变革，其中就包括微小卫星的蓬勃发展，那么，在这样一个新兴领域，我们国家的发展如何呢？
今天我们请来了来自南京航空航天大学的康国华教授，跟我们分享他在小卫星研究方面的体会和感悟。
康国华
南京航空航天大学航天学院
大家好，我是来自南京航空航天大学航天学院的康国华，很高兴能和大家分享我在
小卫星
研究方面的一些体会和感悟。

工作以来，我经常会遇到有人问我是做什么的，当我说我是研究卫星的时候，他们通常的反应是哇，很高大上，然后就没有然后了；但是如果我说我是研究飞机的，很多人就会很兴奋，往往可以和我聊几句，比如他玩过航模，买过大疆无人机等等。


所以，我经常会想如果卫星能像无人机、航模一样随时可以看、随时可以玩就好了，这样作为一名老师，我就可以有这样的一个东西向学生展示。
去年，网上有这样的一个视频，演示的是阿塞拜疆的无人机正在攻打亚美尼亚的阵地，人们第一次可以像直播、像电子游戏一样看到一个非常真实的战争场景。
普通老百姓可能不太理解两国之间有什么样的恩怨，但他们看完后都会觉得很震撼，原来无人机不仅仅是一个航模、一个玩具，还可以这么厉害。业内人士看到后，则认为小无人机正在改变未来的战争模式，甚至能左右战争的结果。
我们也许不能说小无人机能取代传统战斗机，但至少我们可以看到小无人机开始占据越来越重要的地位。

那么在航天的领域里，是否也有一开始我们认为不起眼的东西，但现在正在开始改变航天发展的格局呢？我认为小卫星就是这个东西。
1
小卫星的前世今生
其实卫星一开始并不大，我们可以来看一下世界主要国家第一颗卫星的样子，前苏联的第一颗卫星84kg，美国8.2kg，法国42kg，日本9.4kg。即使到我们国家的“东方红一号”，虽然是后发的，虽然是所有发射卫星里面最大最重的一个，也才173kg。
其实在我们现在看来，这些卫星这样的体积和重量，都算是小卫星。
卫星诞生之后，世界各国开始认识到它的重要性，尤其是军事上的价值，于是卫星开始被拼命做大，卫星的大小一度成为衡量一个国家航天实力的标志。
那么为什么卫星在诞生20年之后，又开始重新变小呢？这背后其实是技术和需求上的驱动。
正如手机把计算机、导航仪、相机等等都集成到一个方寸之间，小卫星也是把大卫星的单机部件压缩进一个狭小的空间里。

这不仅仅是一个简单的“瘦身”，在它背后实际上有着非常深刻的技术变革。它借助了微电子技术、微机械技术、轻型复合材料、超精密机械加工等新兴技术，在实现小型化的同时，还提高了性能。
此外，在商业部门降低成本、科研部门经费有限、军事部门快速机动的需求推动下，传统的大卫星单机部件越做越小，进入了以立方厘米为单位的空间里，这些技术都深刻改变了航天技术的生态。

概括起来，现代的小卫星是以小、快、廉、强为内涵的，它和一开始的那些单纯小的卫星已经有了本质的区别。

我们可以看到，有这样能捏在手里的芯片卫星，非常的小，可以用来研究太阳风暴；
还有这样能托在手掌心的3D卫星，虽然它小，但却运用了目前最先进的3D打印技术。
卫星做小后，给航天的发射也带来了深刻的变革。以往一个火箭发射一颗卫星，现在火箭发射卫星的数量可以是两位数，甚至三位数，实现了百星入轨，也大大提高了火箭的效费比。
2
小卫星里有大航天
卫星小了以后有什么好处呢？套用英语里面的一句名言
“Small is the new big”
，航天里面的小其实是另外一种大，小卫星里面我们认为有大航天。

实际上，微小卫星不仅可以实现传统大卫星的通信、导航、遥感这些功能，它的功能还更加的丰富和多样化。
世界上第一颗微小卫星诞生在英国的萨瑞大学，所以有时候我们也把微小卫星叫大学卫星。
那么，小卫星如今可以用来干什么呢？

可以用来做生物卫星，以往我们做生物实验的时候，需要借助空间站、返回式卫星等等，那么现在我们的小卫星就可以实现。
还可以把以前很难小型化的SAR(Synthetic Aperture Radar合成孔径雷达)放到小卫星上。
此外，小卫星还可以用来完成太阳帆实验，在星际里航行，甚至还可以到火星上去。前一段时间，人类在火星上第一次飞起了直升无人机，而在2018年我们人类的小卫星实际上就已经到过火星了。
还有军事部门里，我们很关注的空间对抗卫星实际上也有了。
目前，小卫星已经涵盖了从近地到深空、从民用到军用、载荷从光学一直覆盖到雷达等各种各样的维度，可以说进入到了一个百花齐放的时代。
小卫星的“小”其实并不是我们的最终目的，我们真正要探索的是如何在尝试“小”的同时实现更复杂的功能。
比如说，我们可以利用小卫星探测地震。2018年我国发射的张衡卫星，其目的就是在太空里，捕捉地震来临之前发生的电磁异常现象，提前几秒预警，挽救千万人的生命。
我们还可以利用小卫星进行
深空探测
。哈工大发射的卫星“龙江一号”，绕月飞行，拍摄的地月合影登上了《科学》（英文：Science）杂志。

还有前面提到的SAR卫星，这种SAR卫星不管白天黑夜，都可以穿透云层进行成像。前一段时间，苏伊士运河堵船的热点事件中，我国的小SAR卫星“海丝一号”就在太空里拍到了照片，可以测量出这个船有多大。
还有我们南航的微小卫星团队，研制了我国第一颗隐身卫星“天巡一号”， 不仅可以隐身于太空，还可以对地拍照获得高清的照片。
这也是国内首次将航空里隐身的概念延伸到航天，为未来国家安全提供了新的手段。
3
小卫星里的航天精神
小卫星虽小，但其研制流程一个都不能少。在研制过程中，我们就像重走长征路，深刻体会了什么是航天精神。

给大家举个例子，下图是卫星上一个很普通的东西——电缆，用于传输能源、传输信息，但就是这么一个普通的东西，给当时我们这支大学刚毕业的研制团队上了一课，让我们体会了什么叫“航天无小事”。
一开始我们认为电缆铺设没有什么难度，长度上大致量一量，位置上面有空间铺设就行，结果发现事情没那么简单。由于我们做出来的电缆太粗，使得其应力太大，最终导致电缆插不上去，插上去了又拔不下来，产生了各种各样的问题。
后来我们向航天部门学习，学习他们
归零
的精神，“量体裁衣”，最终做出来的电缆居然呈现出了一种特别的“美”，让人赏心悦目。

又比如，我们当时在研制卫星软件进行代码调试的时候，发现我们的软件有一段时间随时都会崩溃，当天调试好了，第二天可能又崩溃了，这种情况大概持续了两个月，我们自己都快被搞崩溃了。

后来我们用一条函数删除所有的语句，逐行逐个参数地调试，最终发现就是一个小问题，参数设置错了。
当这个参数没有设置正确的时候，我们整个卫星的浮点计算没有打开，计算量不大的时候没问题；但是当计算量很大的时候整个系统可能就这样崩溃了。


所以后来我们就给自己提出了
“细中再细、万无一失、确保成功”
的试验要求，并把它打印出来贴在了墙上，时刻提醒着我们“航天无小事”。

以前听老航天人讲航天精神的时候，我们总觉得那都是过去，各种条件还不太好，现在不同了，有高铁、有飞机了，应该就不会有什么苦了，但现实很快就给了我们一个下马威。

比如2010年我们去渭南做星地对接测试的时候，由于不能有电磁的干扰，我们需要扛着沉重的设备，在没有电梯的塔台里，从一楼沿着非常简陋、狭窄的梯子到七楼，然后在一个非常狭小的空间里调试软件。
虽然已是秋天，大家在里面挥汗如雨，还要忍受蚊虫的叮咬。
上图有一张我们团队在做菜的照片，由于当时我们要在外场进行长时间的试验，大学刚毕业的我们就需要学着自己做饭，有的时候甚至连这样的条件也没有，只能在试验场地吃盒饭。
那个时候，我们深刻地体会到了航天人独有的那种精神——特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献。

即使在这样的环境下，我们仍然保持着乐观的精神。上面有一张照片，不是在卖萌，而是我们在完成总装的这个步骤后，队友们很开心，围绕着卫星比了一个爱心。
在发射前，我们党员还组成了塔架测试小组，在火箭点火前最后30分钟才从塔架下面撤出来，有时候我们私底下开玩笑称这个测试团队为“敢死队”。
在卫星发射前，我们还会在党旗下庄严的宣誓，那一刻我们体会到了小卫星的世界里面不仅有大航天，还有航天的大精神。
4
小卫星的大未来
小卫星的发展已有40多年，随着新技术的发展，各种新应用的层出不穷，小卫星的未来会是什么样子呢？
SpaceX的“星链”计划也许揭开了未来小卫星应用的一角。我们知道，“星链”计划想通过4.2万颗小卫星实现星基互联，打造无所不在的互联网。
现如今，小卫星已经能够凭借其
成本、周期以及体积上的优势
汇聚成网，不再是单打独斗，这种方式也正在改变着我们的通信和商业模式，甚至有人认为这就是
下一代的6G
。

小卫星组网后，不仅可以让地球上每一寸土地都连上互联网，我们还能借助GPS和北斗卫星将导航的定位从“道路级”提升到“车道级”。也就是说，开车的时候用这个导航，你不但可以知道你在哪条路上，还能知道你在哪条车道上，是左拐道、中间道还是右拐道。

我们还想把所有的小卫星都装上摄像头，当然这可能会涉及隐私方面的问题。但是大家想想，若这样的一个星座建成了，如同现在每个路口都有摄像头一样，是不是能给公共区域带来前所未有的安全感？
这样的一些卫星，它们会形成海量的实时数据，通过对这些数据的挖掘，可能就会有一些新的应用诞生，也许未来，
小卫星就会成为像如今的水、电、互联网一样的基础设施
。


不管6G是否以这样的形式到来，但我们可以看到，以微小卫星为载体的
微纳航天
已经开始蓬勃发展，这里面会孕育出很多新的航天产业、新的航天发展模式以及新的航天思维。
最后我想说，小卫星的未来有着无限可能，仅受你想象力的限制。
未来你可以定义、定制甚至定位属于你自己的小卫星，它也许会像手机、像无人机一样深刻地改变我们人类的生活。


我希望大家能加入我们，虽然没有办法让你成为“来自星星的你”，但是我们可以让星星来自于你。
就像我们南航的校歌里唱的“效法羲和驭天马，志在长空牧群星”，让我们自己制造的小卫星在太空里闪耀吧！
编辑  | 梁蓝
版面 | 郑思琪
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