衛(wèi)星普遍體積龐大，制造費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本高昂（圖片來(lái)源：pixabay）

　　自人造衛(wèi)星發(fā)明以來(lái)，人類就從未停下使用衛(wèi)星探索太空的步伐。由于衛(wèi)星普遍體積龐大、涉及多項(xiàng)技術(shù)、制造費(fèi)用高昂，且運(yùn)營(yíng)成本不低，因此全球每年在這個(gè)領(lǐng)域都要投入大量的資金以維持相關(guān)項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。顯然，如果以目前的狀況繼續(xù)發(fā)展下去，這些相對(duì)低效而花費(fèi)巨大的衛(wèi)星項(xiàng)目，將可能會(huì)占用其他太空探索任務(wù)的開(kāi)銷與資源，對(duì)它們的正常推進(jìn)造成阻礙。

　　那么，我們是否有好的辦法來(lái)改變這種現(xiàn)狀呢？最直觀的解決方案是讓衛(wèi)星微型化。2018年，IBM 公司展示了一種新型的技術(shù)，可以讓計(jì)算機(jī)最大限度地縮小。這種技術(shù)能讓只有鹽粒大小的載體上裝滿100萬(wàn)個(gè)晶體管，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)算工作。這些技術(shù)對(duì)于衛(wèi)星微型化具有極大的推動(dòng)作用。

　　就目前而言，已經(jīng)有一些手掌般大小的模塊型衛(wèi)星被送入太空，而更小的衛(wèi)星也已經(jīng)在積極研發(fā)當(dāng)中。

模塊化讓研發(fā)、生產(chǎn)的效率提高，投入應(yīng)用的過(guò)程更為便捷高效（圖片來(lái)源：pixabay）

　　微型衛(wèi)星主要有三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。首先，由于衛(wèi)星體積大幅度縮小，其需要的能源也變得更少，整體重量得以大大減輕。例如已經(jīng)被送入太空的立方體衛(wèi)星，它們僅有手掌般大小，邊長(zhǎng)大約為10厘米，質(zhì)量在1千克以內(nèi)。如果人們能夠?qū)鹘y(tǒng)衛(wèi)星重要的部件放入這些小立方體中，那么未來(lái)探索太空的成本將會(huì)很大程度地降低。同時(shí)模塊化也能讓研發(fā)、生產(chǎn)的效率提高，投入應(yīng)用的過(guò)程更為便捷高效。

　　其次，微型衛(wèi)星在消耗、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)方面的成本相對(duì)較低，同樣具有經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)衛(wèi)星的壽命有限，在太空中不僅飽受惡劣環(huán)境的影響，同時(shí)還難以進(jìn)行維護(hù)和修繕。隨著微型衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，更換和維修過(guò)程將變得更加便捷。新型衛(wèi)星還能采用自修復(fù)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，新型材料的運(yùn)用也使得微型衛(wèi)星能夠穩(wěn)定、持續(xù)地進(jìn)行工作。

　　并且，最大的一個(gè)不同點(diǎn)在于，微型衛(wèi)星能夠更加高效、靈活地進(jìn)行集群工作。成百上千顆微型衛(wèi)星將會(huì)根據(jù)不同的需求組成協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，以系統(tǒng)的形式共同完成一個(gè)復(fù)雜的科研任務(wù)。當(dāng)進(jìn)行不同的任務(wù)時(shí)，它們可以重新組合成不同的系統(tǒng)，還能配合傳統(tǒng)的衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行工作。甚至在技術(shù)足夠成熟的條件下，微型衛(wèi)星能夠像人工智能或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣進(jìn)行學(xué)習(xí)，拓展自身的工作能力。

在技術(shù)成熟的條件下，微型衛(wèi)星能夠像人工智能或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣進(jìn)行學(xué)習(xí)（圖片來(lái)源：pixabay）

　　然而，盡管將衛(wèi)星微型化的做法看起來(lái)十分美好，但是在這條發(fā)展道路上依然困難重重。阻礙微型衛(wèi)星發(fā)展的最大原因還是技術(shù)，衛(wèi)星上必要的控制系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)以目前的科技來(lái)說(shuō)很難做到輕便。因此，微型火箭的重量和體積都會(huì)受到限制，一些科學(xué)家所期望達(dá)到的運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)勢(shì)并不能很快實(shí)現(xiàn)。

　　另一方面，微型衛(wèi)星如果使用傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭進(jìn)行發(fā)射，就會(huì)導(dǎo)致效率極低。最好的方式是采用小火箭或者微型火箭，以較高的頻率發(fā)射微型衛(wèi)星進(jìn)入軌道。但是目前主流的航天工業(yè)仍以大型運(yùn)載火箭為主要的開(kāi)發(fā)對(duì)象，微型火箭的研發(fā)只能依賴于新興科技公司的投入。總體來(lái)說(shuō)，微型衛(wèi)星在各個(gè)層面上都很難得到傳統(tǒng)的技術(shù)支持。

　　但不能否認(rèn)的是微型衛(wèi)星群相較于傳統(tǒng)衛(wèi)星的巨大優(yōu)勢(shì)。從科技的發(fā)展規(guī)律上看，微型化、系統(tǒng)化和可持續(xù)發(fā)展化是必然的趨勢(shì)。高效、節(jié)能是人類未來(lái)科技發(fā)展的方向。隨著納米技術(shù)、材料科學(xué)和航天科技的進(jìn)步，原先阻礙微型衛(wèi)星發(fā)展的種種難題也將依次解開(kāi)。例如新型陶瓷材料、3D 打印技術(shù)和各類復(fù)合型材料等等，已經(jīng)正在逐一解決各類航天裝置的發(fā)展瓶頸。當(dāng)這些技術(shù)和研發(fā)流程得以標(biāo)準(zhǔn)化，原來(lái)略顯臃腫的太空經(jīng)濟(jì)也將健康、合理地得到迅速發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，人們也就有更多的機(jī)會(huì)去探索宇宙中未知的領(lǐng)域。



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)

?