【航天甲子年50讲】 26 卫星平台



文:晟宇(视频讲解)

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前言


前面按照主要的应用大类,聊了聊通信卫星与导航卫星。按这个逻辑应该开始聊遥感卫星了,不过我准备先放一放,先回到卫星的层面来讲两期,让大家重新回到卫星本身这个主题上来。


聊到卫星,我们从之前的分享里面可以看到不同的卫星其实都有着不同任务,任务的不同导致完成这些任务比如拍照啊,通信啊什么的仪器设备就是不一样的,这些发挥直接满足卫星本来任务的部分,一般的我们就称之为载荷。


载荷自己是玩不转的,需要提供支撑、供电、提供机动能力、提供数据传输等等的要求,那么来满足这些要求的部分就是卫星平台了。


英文里卫星平台称之为Bus,其实还是比较形象的,如果说火箭是整个卫星的运输车,Bus就是载荷的运输车。而且Bus也道出了一般卫星上面不止1个载荷,会有多个载荷。


当然了卫星平台这个概念也不是从开始就有的,无论是最早的Sputnik,还是我们国家的东方红卫星实际上都没有明确的载荷和平台。


但是随着卫星数量的不断增加,为载荷提供支撑的这些单机基本上会形成一些非常接近的设计,这样一来就不需要进行每次的重复设计,而是面向类型的需求来完成一个固定的平台的设计方案,在确定了载荷的设计之后,在根据对于资源的具体需要调平台。比如3个人出行就选择商务车,30个人出行就选择大巴啦。







很多大型的卫星制造商就形成了非常明确的平台方案,比如我们看到上面的图中是Worldview卫星,从外观就可以清晰地看到卫星平台和载荷的不同部分。



卫星平台怎么分?


既然是为了应对特定类的载荷和任务,所以一般的卫星制造商都会推出几款平台来满足差别较大的一些任务。当然实际的划分既没有固定的定义,也没有一致的要求,每个卫星制造商都根据其主要的卫星业务类型和特色来推出卫星平台。


我们挑一个通用性比较强的平台系列来看看吧,也就是前段时间刚刚面向外界公开资料的洛克希德马丁公司的平台。


具体请见:围观洛马公布平台数据Openspace


那么洛马这次主要公布的卫星平台可以看出是面向不同承载能力和任务复杂程度来提供的卫星平台。


例如LM50就是面向一些试验验证,低成本的卫星来提供一个打包配套。LM400面向一些小型的卫星而LM2100则是适应复杂全任务的平台。所以这是通过能力来划类,基本看载荷要干多大事就配多大能力的平台。例如LM2100就是其高轨预警卫星SBIRS的平台,同时也是很多通信卫星的平台。




当然这不是唯一的划分类型,也有在差不多体量上,用卫星的敏捷程度来划分平台的更细化的划分方法,而且卫星平台本身也不是百分百定型的,也能做一些局部的调整。


购物时间,怎么挑选平台


如果我们基本上确定了卫星载荷的数量和规模,也就是旅行团的人数,年龄结构啊什么的确定了,就可以挑选大巴了。同时在根据所去地区的环境比如是大雪纷飞啊,还是沙漠啊,是走高速公路啊,还是走崎岖道路啊来进行最后的车型选定。


对于卫星平台来说就是从几个方面去考量卫星平台的选择。首先是挑量级了,载荷有多大尺寸,载荷有多重,要耗费多少电什么的基本就把平台规模框在一个范围里面了。





规模选定后,就需要对一些更具体的细节进行挑选了,例如平台的姿态轨道测量精度是否满足要求,机动能力是否够敏捷,能源是否足够等等。这些依据一般就参照上图里面的卫星平台参数的表。当然真正任务会有比这个详细得多的参数。


另外一个很重要的参考就是研制的进度,来和卫星整体的研制计划想协调。






各国的航天机构与航天企业,基本也都形成了自己的卫星平台的系列来满足现有的卫星建设要求。



分久必合,一体化设计


正如我之前所说的,卫星平台本来也不是从开始就有的,因此也不是所有的卫星都严格的分为完全分开的载荷和平台。


例如法国的Pleiades敏捷卫星为了实现更紧凑的敏捷卫星设计,就采用了卫星平台和载荷一体化的设计,虽然还是分了载荷和平台,但是从外面看不出清晰的分界,同时整个卫星从结构、热、数据处理等很多方面也采用了一体化考量的设计。







毕竟用最少的资源来完成最佳的任务结果才是考验设计的最终标准。并没有什么不能打破的规矩。


下一次我们来聊聊卫星的研制过程,之前我们分享过卫星的设计过程,下次就看看从设计到实物还有哪些过程,欢迎继续关注。


同时也欢迎大家关注我的公众号:宇聊,能看到晟宇其他方面的一些分享。


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张晟宇- 中科院微小卫星创新研究院高级主管 | 到「在行」来约见我www.zaih.com图标