小卫星技术类型及应用情况如何？

随着小卫星技术在商业空间领域的发展，低轨小卫星星座的形成和商业运营服务已进入了蓬勃发展的阶段。

国际上对卫星的分类主要以卫星质量为依据，一般将质量小于500kg 的卫星称为小卫星。20 世纪七八十年代是大卫星迅速发展的时期，现代小卫星的发展始于20 世纪80 年代末，随着微电子、微机电、集成电路和计算机技术等新技术的发展和卫星设计研制理念的创新，卫星朝着小型化发展，技术性能更高、经济成本更低、研制周期更短的现代小卫星产品加速发展。小卫星可以执行与以前的较大卫星相同的功能，小卫星的应用领域正在不断拓展，在传统军、民、商市场持续快速发展的同时，面向大众消费级应用市场正成为新的增长点。

无论预期的应用是什么，一颗典型的卫星都包括了平台和载荷两部分。平台又包括了机械机构、推进子系统、热控制子系统、电源子系统、遥测与指令子系统、姿态与轨道控制子系统等。载荷是用于执行卫星预期功能的部分，载荷的性质取决于任务要求。对于通信卫星而言，有效载荷是通信天线以及作为接收机、放大器和发射机的转发器。对于遥感卫星而言，有效载荷主要有高分辨率相机、多光谱扫描仪和专题制图仪。对于导航卫星而言，有效载荷主要有星载原子钟、导航数据存储器及数据注入接收机等。科学卫星根据其任务不同具有不同的有效载荷，包括望远镜、光谱仪、等离子体探测器、磁强计等。

现代小卫星从它诞生之日起，标准化的理念就贯穿始终。小卫星通过统一结构、体积和重量，实现了星体结构标准化。采用星体标准接口以及锁紧和解锁功能，小卫星实现了方便的拆装。目前小卫星已经形成较为完备的模块化组件，包括了平台、星上电源、太阳电池板、姿态控制结构、收发机、天线、星载计算机、软件、发射展开机构等。平台通用化、功能模块化和接口标准化使小卫星能够根据任务需求尽可能地选择货架组件，简化了设计，降低了研制成本，缩短研制周期。

低轨道（LEO）是距离地球表面 200~2000 公里的圆形（或椭圆形）轨道。由于低轨道卫星的高度较低，卫星的速度非常高（>25000 公里/小时），每天绕地球12-16 圈。在低轨道（LEO）上，对于地球上的观察者来说，卫星在地平线上方的最长时间可达20 分钟，这段时间用于将数据、图像和照片传输到位于特定位置的地面站。

近地轨道卫星具有较高的轨道速度、较短的轨道周期以及距地球表面较低的高度，具备特殊优势。由于近地轨道高度低，对于通信而言具备延时低的优势，且信号路径损耗小，通信链路代价小；由于近地轨道卫星对地距离近，适合对地面目标进行精细遥感探测，分辨率更高，同时进一步提高了遥感数据的获取、分发速度, 缩短了重访周期，达到高空间分辨率与高时间分辨率的统一；相对于中高轨来说，近地轨道卫星动态大，下行信号多普勒动态大，导航信号解模糊收敛快，适合地面实现导航快速定位及精度增强。低轨卫星应用在天基全球通信、遥感、导航等一系列应用领域具有巨大价值。

卫星星座是发射入轨后按照一定规律正常运行的卫星的集合。随着航天技术的发展，一颗卫星已经不能满足越来越多的航天任务，利用多颗卫星构建卫星星座，形成一个分布式卫星系统，可以大大扩展单颗卫星的能力，能够按照要求的时间间隔和覆盖重数完成通信、导航或成像等任务。

低轨道大规模开发利用的“轨道革命”正在发生，低轨星座是小卫星的最佳应用方式。由于低轨道卫星的移动速度极快，无法在某一点上空长时间停留，同时由于轨道高度较低，相比于中高轨卫星而言，覆盖面积较小，所以低轨道应用一般需要依赖由数百或数千颗低轨卫星组成的星座。与大卫星相比较而言，小卫星在分辨率、幅宽、寿命等单项性能方面的优势并不是很明显，必须发挥小卫星组网运行的优势，所以低轨星座是小卫星的最佳应用方式。由于近年来小卫星技术快速发展，单星成本不断降低，同时伴随可重复使用火箭带来的发射成本降低，使得构建大规模星座成为可能，低轨大型星座继 2000 年前后转入建设低潮后将卷土重来，航天将迎来一个前所未有的新的发展。

由于低轨道频率和轨位资源有限，空间频率轨道资源主要在国际电信联盟的规则框架下进行申报、协调和使用，采用“先登先占”的原则。根据国际电信联盟的非对地静止卫星部署监管制度，任何非对地静止轨道星座, 在第一份卫星网络资料申报后的7 年内, 应至少发射一颗卫星并按规定将卫星网络激活，对于使用 Ku、Ka 和 Q/ V 频段的固定卫星业务（FSS）、广播卫星业务（BSS）和移动卫星业务（MSS）非对地静止轨道星座，必须遵守“里程碑”规定，在规定的时间节点内部署指定数目的卫星，否则国际电联将根据实际发射卫星数量，对相应卫星网络资料的卫星规模进行相应缩减。低地球轨道（LEO）是近地空间中最拥挤的区域，在地球同步轨道（GEO）高度以下仅 0.3%的空间中包含约 80%的空间物体，Starlink、Oneweb等巨型星座的部署完成将使近地空间更为拥挤。随着各航天大国和商业公司陆续提出极其庞大的小卫星星座发射部署计划，围绕低轨道频轨资源的争夺战将全面打响。