盡管衛(wèi)星應用已經非常廣泛，但是衛(wèi)星的制造成本對于普通企業(yè)來說，仍然高不可攀。這種情況從去年開始，發(fā)生了根本的變化。

　　2013年11月19日，美國軌道科學公司從弗吉尼亞州的沃羅普飛行研究所發(fā)射了一枚火箭，火箭攜帶著29個衛(wèi)星升天并進入低軌道運行，創(chuàng)造了單次發(fā)射數(shù)量的記錄。30個小時以后，俄羅斯Kosmotras國際宇航公司把32顆衛(wèi)星帶入低軌道。今年1月，軌道科學公司又把33顆衛(wèi)星帶到國際空間站，并在一個月以后釋放。

　　上面所提到94顆衛(wèi)星的大部分都是按照立方體衛(wèi)星(CubeSat)標準建造的納型衛(wèi)星。立方體衛(wèi)星是一個邊長不超過10厘米的立方體，重量小于1.3千克。有些衛(wèi)星是由兩到三個這樣的立方體組成的。納型衛(wèi)星的密集升天，意味著立方體衛(wèi)星已經從實驗室里走出，用來發(fā)送有用的科學數(shù)據(jù)，并提供高價值的商業(yè)服務。

　　按照重量劃分，500千克至1000千克的叫小型衛(wèi)星，100千克至500千克的叫微小衛(wèi)星，10千克至100千克的叫微型衛(wèi)星，1千克至10千克的叫納型衛(wèi)星，0.1千克至1千克的叫皮型衛(wèi)星，小于0.1千克的叫飛型衛(wèi)星。

　　在未來五年里，預計會有超過1000個納型衛(wèi)星被發(fā)射到太空中。

　　開發(fā)競賽已經開始

　　盡管遭受挫折，衛(wèi)星“瘦身化”的道路已經很清晰。“在今天，你用一個小芯片，就能承載蘇聯(lián)時代斯普特尼克衛(wèi)星的大部分功能。而且，數(shù)量級還要快得多。”康奈爾大學的教授梅森•佩克(Mason Peck)說，他曾經擔任美國航空航天局首席科學家。

　　如今最有雄心的項目，是由28個納型衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群，每個納型衛(wèi)星大約由三個立方體衛(wèi)星組成，邊長大約30厘米。今年1月，這些納型衛(wèi)星被帶到國際空間站，然后借助美國NanoRacks公司開發(fā)的衛(wèi)星發(fā)射器分批釋放。衛(wèi)星的擁有者是總部位于舊金山的Planet Labs公司。這28個納型衛(wèi)星在給地球拍攝圖片，盡管分辨率要低得多，但是他們的成本要遠遠低于傳統(tǒng)的大衛(wèi)星，而且拍攝的頻率要快得多。

Planet Labs的納型衛(wèi)星

　　Planet Labs接受了大約6500萬美元的私人投資，其納型衛(wèi)星能夠提供傳統(tǒng)衛(wèi)星的大部分功能，但是成本要低很多。這意味著什么呢？意味著太空產業(yè)很多過時的技術，都能夠很好地被最新設備所取代，Planet Labs的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官威爾•馬歇爾(Will Marshall)說。

　　離Planet Labs不遠的地方，也就幾公里，另外一家舊金山公司SPIRE(原名Nanosatisfi)正在開發(fā)ArduSats。這是一個開源平臺，其中有兩個ArduSats已經升空。ArduSats包含有一組傳感器，能夠執(zhí)行各種各樣的任務，例如定位。打個比方，有25萬艘船在行走50海里的路途中，會自動發(fā)射出具有身份標識的信號。低軌道的納型衛(wèi)星群可以收集這些信號，然后不斷更新船只的地理位置。這樣做的成本極低，不需要借助價格高昂的衛(wèi)星信號上傳。如果這樣的系統(tǒng)發(fā)展成熟，像今年3月失聯(lián)的馬航MH370飛機就有可能被衛(wèi)星群捕捉到。

　　再往南一點到山景城，Skybox公司(已被谷歌收購)可以通過它發(fā)射的第一顆在軌微型衛(wèi)星拍攝高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，它在未來幾年還會陸續(xù)發(fā)射23個類似的衛(wèi)星。通過天文鏡來獲取高分辨率的數(shù)據(jù)，以滿足公司數(shù)據(jù)分析的需要，衛(wèi)星的尺寸就不能變得太小了。Skybox的微型衛(wèi)星大約是100千克重，在微型衛(wèi)星中這是一個很普通的尺寸。這家公司引用立方體衛(wèi)星的例子對它的投資者說，“用非常低的成本，把衛(wèi)星發(fā)射到太空去，可以發(fā)現(xiàn)這個技術能讓你賺更多錢。”Skybox公司創(chuàng)始人丹•貝爾肯斯托克(Dan Berkenstock)說。

　　從實驗室到商業(yè)應用

　　立方體衛(wèi)星從上個世紀90年代開始走出實驗室的。當時，美國摩海德州立大學教授鮑勃•特威格斯(Bob Twiggs) 還在斯坦福大學。特威格斯對大型衛(wèi)星開發(fā)項目的漫長周期十分不滿，他思考如何制造小體積衛(wèi)星，以降低發(fā)射成本。

　　通常而言，太空發(fā)射需要一個甚至多個有效載荷，同時需要壓艙物以平衡火箭。但是特威格斯認為，只要不影響任務執(zhí)行，立方體衛(wèi)星可以取代這種壓艙物。最佳尺寸的創(chuàng)意來自于裝豆豆娃(Beanie Babies)的箱子。后來，在加利福尼亞州理工州立大學約迪•比格(Jordi Puig)的合作下，這個尺寸變成了標準。特威格斯還研發(fā)了邊長5厘米的PocketQube，最大承重為180克。

　　得利于消費電子產業(yè)尤其是智能手機的迅速發(fā)展，眾多性價比高的組件給微小衛(wèi)星的發(fā)展奠定了基礎。如今，一個普通的智能手機，也會包含多個重要的組件，例如測算移動速度的加速計，探測磁場的磁力計、指北針、接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)的GPS接收器、多重射頻測量位置的陀螺儀、測量壓力的氣壓計、兩個攝像頭等等。

　　去年，全球第一個用手機做成的手機衛(wèi)星(PhoneSat)被送進軌道。這個手機衛(wèi)星的原型是谷歌的Nexus One智能手機，手機被放到三個立方體衛(wèi)星單元里，取名為STRaNd-1。負責開發(fā)的是Surrey衛(wèi)星技術公司。Surrey公司是歐洲空中客車集團旗下的一個英國企業(yè)，專注于微小衛(wèi)星領域。手機衛(wèi)星的發(fā)射主要是用來測試能手機組件在太空環(huán)境中智的性能。手機會提前安裝幾個實驗用的應用程序，這些應用程序在手機進入軌道后會拍攝照片，記錄磁場。

　　制造納型衛(wèi)星并不難

　　智能手機和其他消費電子產品，帶來了一攬子眾多有用的技術，以完成那些重百倍、大千倍的傳統(tǒng)衛(wèi)星的眾多功能，但成本大幅下降。包含發(fā)射環(huán)節(jié)，單個立方體衛(wèi)星的發(fā)射成本大約為15萬美元到100萬美元，而傳統(tǒng)衛(wèi)星的成本大約為2億到10億美元。

　　較低的成本，再加上技術標準要求相對較低，這就使得納型衛(wèi)星的建造速度大大加快，而且也能接受較高風險的失敗概率。納型衛(wèi)星的生命周期一般來說都相對較短，在重新回到大氣層焚毀之前，其運行時間不會超過兩年。所以，Planet Labs已經準備在2015年更換部分納型衛(wèi)星。

　　在一個開發(fā)周期動輒需要十幾二十年的衛(wèi)星行業(yè)，微小型衛(wèi)星和納型衛(wèi)星突破性的建造模式及發(fā)射入軌速度，在太空產業(yè)里引起了充分重視。

　　就連美國航空航天局本身，也在尋求如何從消費電子產業(yè)獲益。美國航空航天局加利福尼亞Ames研究中心的布魯斯•優(yōu)思特(Bruce Yost)說，該中心(Planet Labs的幾位創(chuàng)始人就出自這里)已經發(fā)射了五個手機衛(wèi)星，并且還準備組成一個手機衛(wèi)星群，以監(jiān)測它們與衛(wèi)星之間的通信。

　　研究者們想獲取納型衛(wèi)星的零部件并不難。舊金山就有這么一家供應商叫Pumpkin公司。創(chuàng)始人安德魯•卡爾曼(Andrew Kalman)從2000年開始銷售納型衛(wèi)星組件。Pumpkin公司銷售的除了有幾百美元的支架以外，也提供幾十萬美元的完整系統(tǒng)。Pumpkin還為美國國家偵察局提供了12個三單元組的立方體衛(wèi)星，以幫助該機構展示相關技術。

　　差異化帶來競爭力

　　盡管大部分圍繞地球轉的傳統(tǒng)衛(wèi)星都可以拍攝照片，但是拍攝出來的圖片很久都不能更新，有些需要幾個月甚至幾年的時間。新的服務提供商則可以根據(jù)需求以更快的頻率提供更新，其中有些能提供的精度高達50厘米，但是能夠達到這種精度的衛(wèi)星每天只能拍攝到地球的局部。

　　按照Planet Labs的說法，一旦納型衛(wèi)星組群完畢，就可以提供分辨率為3米到5米的圖像，而Skybox公司采用小衛(wèi)星能夠達到90厘米的分辨率。根據(jù)科技和商業(yè)應用的實際需求，這些遙感圖像的更新時間可縮短至幾小時一次。

　　這些遙感圖像數(shù)據(jù)，可以用來觀測環(huán)境條件的變化、非法的砍樹活動以及河道的改變等等。Planet Labs公司表示，在早期應用中，已經發(fā)現(xiàn)河道變化特別頻繁。

　　衛(wèi)星運行速度及拍攝頻率的加快，將會帶來很多可能性，Skybox的貝爾肯斯托克說。這家公司提供數(shù)據(jù)分析流，例如森林里的樹木數(shù)量、美國停車場不同時間段的停車數(shù)量等。另外，還可以記錄交通運行模式、監(jiān)測基礎設施、觀察植被、觀測工廠煙霧排放、監(jiān)視港口船只等。貝爾肯斯托克說，隨著數(shù)據(jù)的不斷累積，還可以提供更豐富的可視化數(shù)據(jù)。（文 | 內容總監(jiān) 王悅承）