“麻雀”卫星是?
太空撒满“麻雀”:纳米卫星
现代科学技术让那些曾经笨重的机器变得越来越轻巧,卫星的研制工作也是如此。随着纳米技术的兴起,通信卫星变得越来越小巧玲珑。科学家预测,纳米卫星将引发了一场新的空间技术的革命。
纳米卫星究竟有多大
好些人对纳米产品有一种误解,认为纳米产品就是指产品只有几纳米大。这实际上是一种误解,纳米产品的真正意思是指这些产品是纳米材料制造的。比如,纳米冰箱和普通冰箱外观上差异并不大,只是它制造时采用了含抗菌剂的纳米材料,所以有独特的抗菌功效。所谓纳米材料,就是组成材料的微粒尺寸在0.1-100纳米间,而普通材料的组成颗粒的尺寸大多在微米以上。那么纳米材料为什么能制造微型产品呢?这是由于材料的组成颗粒很细,所以这些材料做成的产品既能保持产品原来的性能,又有可能做得很小。比如集成电路,现在一个16M的芯片,集成度高达3200万个元器件,线路宽仅仅0.5微米,即500纳米。电脑专家预计在不久的将来,芯片的集成度将达到2万亿个、那时线路宽仅仅0.1纳米。
若是把这些纳米器件都换到卫星上去,那么我们就可以生产出超微型的卫星——纳米卫星。科学家们把卫星按重量分为好多类,1000千克以上的为大型卫星, 100一500千克为小型卫星,10一100千克为微型卫星,10千克以下的为纳米卫星。纳米卫星在体积上更绝,仅仅比麻雀略大一些,它的各种部件全部用纳米材料制造,它是微机电系统与微电子相结合的专用集成微型航天仪器系统。所谓微机电系统,主要是指外形轮廓尺寸在毫米级、构成元件尺寸在微米至纳米级,并可控制、可运动的微型机械电子装置。微机电系统除具有重量轻、体积小、功耗低三大优点外,还具有较强的牢固性和可靠性,所以对制造纳米卫星贡献很大。
科学家为什么要研制纳米卫星
在我们的印象中,一颗卫星一般要运载许多科学仪器,才能完成科学家布置给它们的任务。为什么科学家想到要把卫星做得这么小呢?小小的纳米卫星能够胜任吗?
首先,纳米卫星的研制成本也低。目前,平均每1千克卫星研制费用为8-10万美元。研制发射一颗重量为1000千克的中等大小的卫星,其费用至少需要 1亿美元,这无疑是一笔巨额支出。而一颗纳米卫星的造价不到 100万美元,所以研制纳米卫星的负担并不重。
其次,纳米卫星的研制周期短,目前,研制一颗大型卫星的周期为10年左右,而一颗纳米卫星的研制仅仅需要两三年的时间,这样可以更快地投入使用,以适应快速发展的科技时代。
第三,它节约了发射和回收成本。每千克卫星的发射费用为 2-4万美元,而一枚小型火箭一次就可以发射数百颗纳米卫星。
第四,纳米卫星节约了在地球周围的分布空间,由于它们体积小,我们就不必耗费太多的心思去计算它们的运行轨道,以避免两颗卫星的相撞。这样一来,我们就可能发射更多的卫星上天,更好地对地球和空间环境讲行监控。
第五,若干纳米卫星的合作将优于同等造价的大卫星。科学家正在设计由小卫星组成的星座,它的功能使不少大型卫星也甘拜下风。发展高频段的高速率宽带的低高轨道星座系统,构筑太空信息高速公路,定将成为21 世纪的热点,因为它比光纤通信成本低,建造容易,是信息时代的主力军。科学家认为,若在太阳同步轨道上等间隔地布置648 颗功能不同的纳米卫星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视。
各国对纳米卫星的研究情况
早在1993年,美国航天公司提出了“纳米卫星”的概念。1999 年,美国、英国和瑞典各相继发射了一颗纳米卫星,体积比麻雀略大,一枚小型火箭一次就可以发射千百颗纳米卫星。
在纳米卫星技术的发展进程中,始终走在最前列的是美国桑迪亚国家实验室。该实验室尤其在研制纳米卫星方面具有很强的技术实力。1998年,这家实验室就曾投资100万美元专门从事纳米卫星的研究和发展。目前该实验室的工程师已确定了一种实验性纳米卫星的体系结构,此体系结构的纳米卫星可演变成一个由约120颗高数据率通信卫星或侦察卫星组成的星座。
纳米卫星突破了传统的“一星多用,长久工作”的设计思想,不追求全面、综合、完美,而主张简化设计,采用成熟技术和模块化、标准化的硬件。所以应用前景十分广阔。它将广泛用于通信、遥感、天文等许多方面,有的甚至优于大型卫星。纳米卫星的问世,也使一些发展中国家可以介入航天研制领域,从而扩大了卫星研制和应用领域。2000年 6月,我国清华大学继微型卫星发射成功之后,又开始了研制纳米卫星。
空间技术专家认为,纳米卫星将成为未来卫星发展的主要趋势,而且它的研制很快会给空间技术的发展带来革命性的变化,我们期待着这一天的到来。
“麻雀”卫星美国于1995年提出了纳米卫星的概念,这种卫星比麻雀略大,重量不足10公斤,各种部件全部用纳米材料制造。一枚小型火箭就可以发射数百颗纳米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳米卫星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视,即使少数卫星失灵,整个卫星网络的工作也不会受影响。