卫星星座发展趋势主流是微小卫星

陈笑121

卫星星座：https://www.commsat.cn/

随着小型化技术、设计能力、发射能力和市场需求的发展，小型卫星发射频率大幅加快。目前已提出了很多大型小卫星星座，大多数预计将在未来十年内发射入轨。这些星座在通信、气象科学、安全/安保和灾害监测等领域都有很大应用潜力。不过，目前还没有成本效益高的基础设施来支撑大型星座卫星协同飞行。这些大型星座要实现可持续性发展，仍面临多重挑战。


从20世纪90年代到2015年，用于商业目的大型卫星星座一直成功者寥寥。ViaSat、波音、三星、Yaliny、全球星和铱星等公司提出的卫星星座或是不断推迟、或是重新设计，或是以失败告终。这些星座的目标应用都是通信领域，旨在通过不同的策略(中地球轨道或低地球轨道，大量或较少卫星)提供全球连通能力。

过去几年来，提出的卫星星座经历了巨幅增长过程，一百多家公司试图以不同方式占据不同市场。截止到2020年，除了上述提及的一些较早尝试的公司，另有90多家公司或机构也提出建设卫星星座。

从目标应用领域看，这些卫星星座可分为三类：地球观测(面向科学或商业)、空间观测和通信。从可以看出，地球观测应用(气象、灾害和报警监测)与通信应用(物联网、机对机应用)是星座发展的主要驱动力。

展示了未来几年拟在轨的星座卫星数量趋势。由于很多公司缺乏详细的部署计划信息，假设每个星座的部署速度保持稳定，对于每个星座，第一次卫星发射(发生或计划发射)的年份与预期完成年份之差被视为部署窗口。用星座中的卫星数量除以部署窗口，获得了一个恒定的部署速率。如此，可以得到所示卫星数量。其中，有些没有公布卫星数量和预计完成年份的公司被归到了NC(未分类)类。

从图中可以看出，到2024年，拟建设星座的在轨卫星数量将达到8000颗。由此产生的业务量提出了一个问题，即这种发展是否可能持续。例如，目前的地面段基础设施可能无法胜任监测和控制如此大量卫星的任务。诸如KSAT等主要卫星地面服务提供商已经在投资扩建基础设施。同时，还必须要加强星座管理，以有效利用新基础设施。这需要新的运行体系架构朝着实现更高自动化程度方向发展，无论是星载还是地面，例如采用人工智能和虚拟现实技术。第二个问题涉及通信，RF频谱可能会过于拥挤，所需数据吞吐量越来越大。最后，但可能最重要的是，空间交通和轨道碎片问题，这可能会妨碍航天器的安全成功运行。

就星座规模来看，约一半星座相对较小，包含卫星数量小于50颗。包括50～150颗卫星的星座看起来颇具吸引力，占到22%，更大的星座则占据较少份额，另有17%未宣布卫星数量。

就卫星大小而言，明显偏向于微纳卫星类别，反映了卫星平台总体小型化的趋势。虽然有约35%的星座项目没有宣布卫星尺寸，但仍有32%属于纳卫星级别，18%属于微卫星级别。皮卫星、小型卫星、中大型卫星较少，共占15%。这意味着星座将由重量主要从1到100公斤的卫星组成。