晨星免流小火箭
近四十年前,一小部分小卫星倡导者开始每年在犹他州洛根犹他州立大学校园的一间会议室聚集一堂。萨里卫星技术有限公司(Surrey Satellite Technology Ltd.)创始人马丁·斯威廷爵士(Sir Martin Sweeting)在上个月AIAA ASCEND会议上的一次演讲中回忆道:“那只是一个很小的房间。房间里大约有50人。有点像嬉皮士大会。”
但随着人们对小卫星兴趣的增长,小卫星会议也随之扩大,在航天工业中取得了几乎传奇般的地位,变成了一种大型但非正式的交流技术信息并开展业务的聚会。
“多年来,我一直在听说小卫星会议,”美国宇航公司首席执行官史蒂夫·伊萨科维茨(Steve Isakowitz)在2024年8月5日的会议主题演讲中表示。“我把它比作太空会议中的‘燃烧人节’。” (注:一个美国摇滚音乐界的反传统狂欢节。)
今年,小卫星会议的最大新闻是关于会议本身。在洛根举办了将近40年后,会议组织者宣布明年的活动将转移到盐湖城。
此举与会议本身的发展息息相关。从一个会议室或演讲厅,很快就扩大到了占据校园的很大一部分:2024年,会议在一个体育中心举行,在学生会和校舍进行了展览,并在校园的其他建筑中举办了分会场会议。
更重要的是,在洛根(Logan)预订酒店房间需要提前一年预订或支付过高的价格。洛根是一个距离盐湖城90分钟车程、人口只有55000的城市。与会者预定酒店需要付出每晚超过500美元,甚至超过700美元的价格。但同样的酒店在一周前或一周后,可能每晚只收100美元。一些与会者被迫住在远离会场的地方,每天往返一个小时前来会场。
搬到盐湖城及其市中心的会议中心,可以在几个街区内找到数千间酒店房间,这是满足会议增长的唯一途径。会议主席帕特·帕特森在宣布此举的讲话中表示:“很明显,为了继续以最有效的办法来支持这个快速增长的行业,小卫星会议需要一个拥有更大基础设施的地点。”。
小卫星会议的发展超出了它的小城镇范围,这与小卫星产业本身的发展是相呼应的。对任何应用小卫星的兴趣仍然很浓厚。但随着对更高性能的需求以及新兴发射工具的出现,鼓励制造商将航天器做大,卫星本身也在增长。
对于小卫星,没有公认的规范定义。不同的公司和组织对小卫星设定了不同的标准,通常以质量为基础。而很多公司和组织则采用波特-斯图尔特(Potter Stewart)的方法:视具体情况而定。
2024年早些时候,欧洲咨询公司(Euroconsult)与SpaceTec Partners合并而成立的新星宇宙公司(Novaspace),将重量不超过500千克的卫星归类为小卫星。他们的最新预测与欧洲咨询公司之前的预测相符合,未来十年将发射的小卫星数量呈下降趋势。
该预测是由新星宇宙公司高级顾问加伯列·德维尔(Gabriel Deville)在小卫星会议的一次分会场上提出。根据该公司的定义,预计将在未来十年发射14500颗小卫星。虽然这个数字很大,但远低于欧洲咨询公司一年前预测的23000颗。
当然,星链仍在发射卫星,但它们不再被视为小卫星。前几代卫星的重量为250至300千克,但SpaceX发射的“v2迷你”卫星目前估计重750千克。为星际飞船优化的全尺寸v2卫星将更大。实际上,SpaceX从小卫星逐渐发展到大型卫星。
小卫星质量增加的趋势不仅限于SpaceX。德维尔指出,2017年发射的小卫星平均质量为17千克,当时“立方体卫星是王者”。到2023年,受SpaceX发射的大量早期星链卫星的影响,小卫星平均质量增加到199千克。但即使移除星链等宽带卫星,小卫星的平均质量仍增加到44千克,是2017年平均质量的两倍多。
他说,这种增长证明,小卫星开发人员正在将他们的卫星做得更大,以提高从使用寿命到有效载荷性能的能力。“星座中的许多卫星都在寻求更高的性能,无论是在地球观测方面,还是在宽带和连接性方面,”他说,“最佳点”出现在200千克左右。
正如一些人预测的那样,小卫星并没有淘汰更大的卫星,相反,小卫星正在变得更大。“小卫星和小型化总是有空间的,但在许多使用情况下,大型卫星是必要的。”
几年前晨星免流小火箭,有一波初创公司开发小型火箭以服务新兴的小卫星市场,为微型卫星甚至立方卫星提供专用发射服务。该领域也遇到了一些众所周知的问题,包括技术上的挫折:7月,ABL太空系统公司和奥格斯堡火箭工厂就双双在静态试车期间或之后损失了运载火箭。
显然,小型火箭研制企业越来越希望转向更大的火箭,以更好地服务于卫星越来越重、经济前景更看好的市场。相对论空间公司在一次未能进入轨道的测试飞行后放弃了人族1火箭,将其资源集中在更大、可重复使用的人族R火箭上。萤火虫航天公司凭借其Alpha小型运载火箭找到了细分市场空间,但正在与诺斯罗普·格鲁曼公司合作开发更大的MLV火箭。即使是火箭实验室公司,其电子号火箭是西方世界占主导地位的小型火箭,也在迅速开发中子号火箭,一种旨在与猎鹰9号进行正面竞争的中型火箭。
2024年早些时候,火箭实验室预测将进行22次电子号火箭的发射(其中两次将是亚轨道版本,称为HASTE,用于高超音速测试)。但到了8月早些时候,雷达成像公司Capella Space卫星的发射,仅仅是电子号火箭今年的第十次发射,远远落后于一年22次发射的进度。
火箭实验室公司高管在8月8日的财报电线次。他们把这归咎于客户需求变化。火箭实验室首席财务官亚当·斯派斯(Adam Spice)表示:“从生产的角度来看,发射清单上没有我们无法支持的任务。与清单相比,我们看到的任何波动都与客户延迟有关。”
不过,小卫星客户在SpaceX搭载发射时并没有出现任何问题。最新的一次发射是转运器-11(Transporter-11)任务,向太阳同步轨道发射了来自数十个客户的116个有效载荷。这些客户包括寻求扩大星座的公司,以及发射第一颗卫星的初创公司,甚至包括NASA和ESA等航天机构。
SpaceX公司认为,“转运器”共享发射和新的中倾角轨道任务需求依然强劲。到转运器-11为止,该公司已经共享发射或者搭载发射了1000多颗卫星。
SpaceX致力于通过一系列选项将有效载荷搭载过程标准化,包括300千克的“全板XL体积”。但客户想要更多。SpaceX商业销售主管贾罗德·麦克拉克伦(Jarrod McLachlan)在小卫星会议的一次会外会议上表示:“我们开始有越来越多的客户不再需要这个XL尺寸的接口,他们要求更大的容积空间。”。
该公司目前正在为这些搭载任务提供更大的有效载荷容纳空间,称之为“蛋糕顶”,因为它们位于有效载荷适配器堆栈顶部,就像蛋糕顶部的装饰一样。“这是更大有效载荷的标准”,支持重量为500至2500千克的卫星。这里也可以容纳几个需要额外容量的较小有效载荷,他称之为“纸杯蛋糕顶部”。
他说,SpaceX已经完成了三次“蛋糕顶”共享任务,但还没有对这些有效载荷的处理流程和定价进行标准化,而较小的卫星已经实现了标准化。麦克拉克伦说:“‘蛋糕顶’任务往往更昂贵,但更能满足个性化需求。”。
并不是每个人都在追求更大的有效载荷。总部位于英国的发射公司Orbex正在推动2025年发射首枚火箭Prime,可将180千克重的物体送入轨道。该公司希望服务于那些SpaceX搭乘任务或类似发射服务无法满足轨道要求的小卫星。
Orbex首席执行官菲尔·钱伯斯(Phil Chambers)在7月份的一次采访中表示:“其他人都在扩大火箭,而我们没有。这是一个经过深思熟虑的决定,因为这样我们就有了适合某些任务的小众市场,有效载荷的大小正好适合这些任务。”
尽管如此,他也承认有必要转向更大的有效载荷,这意味着该公司将研制一款“block 2”版本的Prime,由于推进效率的提高,性能也会得到提高,而且可能还会有更大的火箭。
尽管航天器越来越重,但小卫星仍然一如既往地受欢迎。随着新的发射选项的出现,这种趋势可能会继续下去,比如星舰,它承诺以更低的价格发射更大的质量和体积。
“大就是新的小 Big is the new small,” ,”伊萨科维茨在会议的主题演讲中表示。他建议,小卫星的理念,即以低成本进行快速迭代开发和试验,可能会转移到更大的卫星上。
“如果你突然发现进入太空的成本不再是负担,而且不用担心体积,那么也许下一代卫星将拥有与小卫星相同的思维方式,既便宜,又能采用商业现货零部件,产量很高,卫星又很大,可以是1000、2000或3000千克。”他说。
正如小卫星会议组织者正在考虑移师盐湖城一样,保持小卫星作为卫星本身的这种精神将是一项挑战,当他们进入真正富丽堂皇的环境时,保持大学的学术环境。
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