劉進軍

微觀科技大戰(zhàn)的利器——小衛(wèi)星

2005年前后，俄羅斯的空間監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)在240～600多千米的近地空間，有越來越多、忽隱忽現(xiàn)的不明飛行物。這些不明飛行物都是近幾年發(fā)射的重量很小的小衛(wèi)星，大部分是小衛(wèi)星試驗品，一部分是擔

負偵察任務(wù)的小間諜。美國情報專家說：我們想看看他們吃些啥，有沒有熊掌和魚子醬。

20世紀80年代中期出現(xiàn)了新一代的小衛(wèi)星，它們雖不能完全取代大型衛(wèi)星，但作為臨時替身毫無問題?，F(xiàn)代小衛(wèi)星具有成本低、重量輕、體積小、性能高、研制周期短和大批量制造六大特點，在軍事應(yīng)用上極為廣泛，成為軍事衛(wèi)星發(fā)展的方向之一。它們明著是科學家，實際上是間諜，必要時直接成為殺手。因為微衛(wèi)星和納米衛(wèi)星可大量部署，機動性強、無法攻擊，探索小衛(wèi)星成為各國研究的潮流。俄羅斯專家說，我們好像生活在小人國，在微觀世界進行一場科技大戰(zhàn)。

小衛(wèi)星到底有多“小”

由于微電子技術(shù)的進步，小衛(wèi)星采用了許多小型高性能的電子部件。它們具有一些大型衛(wèi)星才有的功能，并為小衛(wèi)星進一步微型化，進而發(fā)展成微型衛(wèi)星、納米衛(wèi)星打下了基礎(chǔ)。如將所有的電子器件都集成在一個直徑1分米的芯片上，這個芯片可以取代衛(wèi)星主板而大大減輕重量。小衛(wèi)星有那么多優(yōu)點，那么能否將小衛(wèi)星做得更小一點呢？

1993年，美國宇航公司在一份研究報告中首次提出納米衛(wèi)星的概念。英國薩里大學首先提出將小衛(wèi)星按重量細分：小于500千克的統(tǒng)稱為小衛(wèi)星。小衛(wèi)星分為4個等級：100～500千克的稱為小衛(wèi)星；10～100千克的稱為微衛(wèi)星；小于10千克的稱為纖衛(wèi)星；小于1千克的稱為皮衛(wèi)星；小于10千克的統(tǒng)稱為納米衛(wèi)星。

最省錢的天文臺—微衛(wèi)星

據(jù)稱，到2011年底，各國已經(jīng)發(fā)射了300多顆各種微型衛(wèi)星。

2001年10月22日，歐洲空間局發(fā)射了一顆名叫“普羅巴”的微型地球觀察衛(wèi)星，它只有一個普通保險箱那么大。“普羅巴”觀察地球并不比大衛(wèi)星遜色，但它也有看走眼的時候。它能每天悄悄偵察中國十幾次，歐洲空間局曾宣布“普羅巴”看見了北京長城，但最后證實是北京郊區(qū)河流。分辨率較高的微型照相偵察衛(wèi)星，確實能拍到清晰的長城，而且連垛口都歷歷在目。當然，比它厲害的微衛(wèi)星“大有人在”。

此外，我們知道，地球上每天都在釋放巨大的能源。閃電即是能源釋放，大雷雨前也會產(chǎn)生強烈的電場加速，但閃電與伽馬射線的關(guān)系只能從太空被發(fā)現(xiàn)。于是，作為太空上最省錢的“小天文臺”，高科技的微型衛(wèi)星—“螢火蟲”閃電與伽馬射線探測衛(wèi)星就誕生了。它可廣泛地進行地球探測、生態(tài)學監(jiān)聽、地震預(yù)測和電離層監(jiān)測。

虛無縹緲的境界——纖衛(wèi)星

美國空軍上校費理德·肯尼迪在小衛(wèi)星的基礎(chǔ)上又進一步提出了小型太空器的概念，重量只有4.5～10千克，可以裝載在小型導彈彈頭上，由普通戰(zhàn)斗機發(fā)射升空。一旦美軍衛(wèi)星受到敵對國家的摧毀，美軍戰(zhàn)機將緊急起飛并發(fā)射。如果這種小型太空器的有效載荷是高爆炸彈，完全可以成為截擊衛(wèi)星，靠近敵星“自殺成仁”。

美國國家航空航天局研究了一種直徑19厘米，重量4.5千克的照相衛(wèi)星。由于這種纖衛(wèi)星發(fā)射很簡單，目標又很小，敵方很難偵測到。哪怕偵測到了，也攻擊不了。美國國家航空航天局的專家說：這年頭，玩的就是未來的科技。

在課桌上能造衛(wèi)星嗎？美國幾個學習微電子與微機械的學生，在美國空軍研究實驗室的資助下，研制了一顆軍事衛(wèi)星。這顆微型衛(wèi)星是僅10厘米見方的立方體，凈重僅為1千克，但里面滿滿當當塞滿了磁性繼電器、敏感器、數(shù)字傳輸系統(tǒng)和鎳電池等。

再來看一下飛行的數(shù)碼照相機—印度的纖間諜衛(wèi)星，重量不到3千克，體積是邊長為15厘米的立方形結(jié)構(gòu)。別看這顆纖間諜衛(wèi)星那么小，但它能貼著地球的大氣層飛行，貼得近看得清，效果并不比那些大衛(wèi)星遜色?？梢哉f衛(wèi)星好像進入了一個越小越精、虛無縹緲的境界。

聰明的芯片在飛行——納米衛(wèi)星

納米衛(wèi)星是近年來發(fā)展起來的一種全新概念的衛(wèi)星，它采用微電子、微機電一體化技術(shù)，由數(shù)個集成微型儀器組成，重量可降到0.1千克以下。這種衛(wèi)星很另類，好像是一塊聰明的芯片在飛行。

納米衛(wèi)星雖小，但五臟俱全。衛(wèi)星上的很多部件，如分析儀、激光光纖陀螺、圖像傳感器、微波發(fā)射機，以及電動機等有可能做得很小。它們集成在半導體基片上，構(gòu)成納米衛(wèi)星的基本組成部分。如果要設(shè)計成一顆偵察衛(wèi)星，并具有電光成像功能，只要用微電子工藝將整個衛(wèi)星結(jié)構(gòu)做在一塊硅片上。這種硅納米衛(wèi)星大小如同一副撲克牌，直徑不會超過15厘米，高度在1.5厘米左右，重量在0.1千克以下。

扔手球發(fā)衛(wèi)星

衛(wèi)星的集成化、納米化，將帶來一場衛(wèi)星革命，許多新鮮的概念將成為現(xiàn)實。

小衛(wèi)星的發(fā)射方式非常靈活，一般會通過運載火箭搭載發(fā)射，而美國早已在3萬米高度用飛機攜帶運載火箭，空中發(fā)射小衛(wèi)星。小衛(wèi)星可以由宇航員在宇宙飛船、航天飛機和空間站成組成批發(fā)射，然后分離到不同軌道。法國曾經(jīng)嘗試過一大帶七小的組合方式。2007年俄羅斯一次發(fā)射了14顆微型衛(wèi)星。2008年，印度一次就將10顆小衛(wèi)星、納米衛(wèi)星送上天。2013年，美國利用一枚火箭創(chuàng)紀錄地同時把29顆衛(wèi)星送入地球軌道。而俄羅斯更絕，宇航員在空間站好像扔手球一樣發(fā)射小衛(wèi)星。

美國一家宇航公司認為，在太陽同步軌道的18個等距離的軌道上，平均布置功能不同的約36顆納米衛(wèi)星，大約共計648顆。它們組成了一個龐大的星座，可保證在任何時刻覆蓋地球上的任一點，相當于3顆地球同步衛(wèi)星的功能。俄羅斯則計劃在稍高一點的軌道，布置180顆納米偵察衛(wèi)星，監(jiān)視北美、歐洲、亞洲及敏感地區(qū)。