微小卫星工作室

Jiabin Science Laboratory

JSL微小卫星工作室

微小卫星工作室·中长期规划纲要

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一、微小卫星定义与科学技术研究价值

重量在1000千克(<1000kg)以下的人造卫星统称为“微小卫星”。 进一步可细分为:“小卫星”(smallsat),重100~1000千克;“微卫星”(microsat),重10~100千克;“纳卫星”(nanosat),重1~10千克;“皮卫星”(picosat),重0.1~1千克;“飞卫星”(femtosat),重0.1千克以下。

英文词中的micro(微)、nano(纳)、pico(皮)和femto(飞)等,是国际单位制中用以表示十进制倍数的词头,其数值分别为10-6、10-9、10-12和10-15,这里只是借用来对微小卫星按重量进行分类,并不具有其数值的实际含义。 重量小于100千克的微小卫星是太空科技中出现的有明确用途的新一代卫星。早在1990年5月,美国就用“侦察兵”火箭,一次发射了两颗各重6.8千克的“多路通信卫星”,这是微小卫星的雏形。随后,世界上先后有20多个国家和地区开展了微小卫星的开发研究,正在太空运行的微小卫星已有300多颗。

微小卫星主要用于通信、对地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验,它的发展依然是受需求牵引和技术推动的制约。更广泛的应用需要在关键技术上有革命性的突破与创新。这些新技术主要包括电推进技术、多功能结构、微机电系统、一体化设计、先进的存储器与计算机软件技术以及轨道控制技术等。

随着这些技术不断被攻克,微小卫星必将成为一大类航天器,并作为大型航天器的补充,在军事、国民经济各部门得到广泛应用。 微型计算机的开发成功和广泛使用,导致了信息科技的革命。微小卫星的成功和使用,也在航天领域引发了一场技术革命。它使卫星的用户从单一的国家,变成了国家、部门、单位乃至个人的多元化格局。它的研制单位,也将从少数国家航天部门发展到许多大学。

微小卫星技术为“天网-地网合一”的立体化信息高速公路提供了技术支持,为21世纪的通信、航天、环境与资源等领域展示了可持续发展的新格局。 在通信、遥感等方面,微小卫星将发挥重要作用。微小卫星将减轻自然灾害,缩小城乡差距。在军事领域,诸如侦察、通信、指挥、决策、后勤及武器装备等方面,微小卫星将起到重要作用,以适应现代战争的需要。

二、微小卫星科研与商业化前景

微小卫星主要用于通信、对地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验,它的发展依然是受需求牵引和技术推动的制约。更广泛的应用需要在关键技术上有革命性的突破与创新。

这些新技术主要包括电推进技术、多功能结构、微机电系统、一体化设计、先进的存储器与计算机软件技术以及轨道控制技术等。随着这些技术不断被攻克,微小卫星必将成为一大类航天器,并作为大型航天器的补充,在军事、国民经济各部门得到广泛应用。

微小卫星体积小、重量轻、研制周期短、成本低、发射方式灵活,在军事上有较大的应用潜力,20世纪80年代中期以来受到越来越多国家的重视。 微小卫星功能密度高,既能以单颗卫星廉价、快速地完成简单的航天任务,又能以多颗卫星组成星座完成复杂的空间任务。具备体积小、重量轻,研制成本低,发射灵活、生存能力强,开发周期短和技术性能高等特点,在元器件使用上多采用工业级元器件。

微型计算机的开发成功和广泛使用,导致了信息科技的革命。微小卫星的成功和使用,也在航天领域引发了一场技术革命。微小卫星将减轻自然灾害,缩小城乡差距。在军事领域,诸如侦察、通信、指挥、决策、后勤及武器装备等方面,微小卫星将起到重要作用,以适应现代战争的需要。

航天市场的需求也刺激了微小卫星技术的发展,21世纪初,卫星的制造成本随着制造周期的增加而增加,技术先进性随着制造周期的增加而下降。因此,具有重量轻、性能好、研制周期短、造价低等特点的现代小卫星。事实上,现代小卫星已经在通讯、遥感、电子、侦察等领域获得了广泛的应用,受到航天、军事、工业及普通研究机构的普遍关注,成为当前航天技术发展的重要方向之一,并显示出良好军事经济和社会效益。

微小卫星是有明确用途的新一代卫星。其特点是:新技术含量高、研制周期短(一年左右)、研制经费低(数千万人民币量级),且可以进一步组网,以分布式的星座形成“虚拟大卫星”。与以往的大卫星相比,微小卫星具有很多优势。如微小卫星重量轻、体积小,再加上批量生产,生产成本低;可以用小型火箭发射,或作为大型火箭的辅助载荷发射,发射成本低。微电子技术的进步、轻型材料的研制以及高功率太阳能电池的出现,都为微小卫星的研制和发展创造了条件。

微小卫星技术的发展越来越受到各国重视,特别是它的发射,不需要Big Rocket大型火箭和大型发射场,可用小火箭随时随地机动发射。因此,很多国家已将其列入国家级研究计划,视为21世纪技术与经济发展的一个制高点。

三、JSL微小卫星工作室研究方向:

微小卫星的主要研究领域体现在:

(1)微小卫星集成阶段,包括总体技术、测控通信技术、姿轨控技术、星载综合电子系统、微纳卫星编队及应用;

(2)MEMS阶段,包括MEMS技术、MEMS陀螺和加速度计;

(3)光学技术和数据识别阶段,包括谐振式光学陀螺及其光学集成技术等。

  1. 微小卫星方向

具体包括微小卫星总体技术、卫星测控与通信技术、卫星姿态控制技术、高可靠电子系统、卫星编队技术、卫星测试技术等研究工作。

  1. MEMS方向

具体包括微机械(MEMS)传感器设计与研制、传感器高性能处理电路和传感器系统仿真模型。传感器包括模拟式MEMS加速度计、数字式MEMS加速度计、数字式MEMS陀螺等。

  1. 集成光学陀螺方向

具体包括硅基二氧化硅光波导谐振腔、保偏光纤环形谐振腔技术、谐振式光学陀螺系统建模与仿真、基于单片FPGA的高精度数字锁相解调技术、高精度激光频率伺服回路技术、光源等光学器件测试技术等。

  1. EO (Earth Constellation) 卫星群

EO (Earth Constellation) 卫星群由绕地的几十个卫星组成的网络,用以提供地球的各种图片数据。

  1. 微小卫星集群技术

多个微小卫星组合在一起,即“集群”技术,可以实现更多的功能,从而潜在的有可能代替大型的卫星。而且通过微小卫星的制造,也可以大幅度的减少卫星生产的成本。 通过微小卫星集群技术,能够使得微小卫星“集群”通过分析航海过程中的地图洋流活动,选择最近的航线,给航海过程中的船支导航。这成为了一种非常安全有效的导航形式,也节省大量资源。通过微小卫星的制造,也可以大幅度的减少卫星生产的成本。这成为了一种非常安全有效的导航形式,也节省大量资源。从而,提供大量的实时高清地图照片。

  1. 商业化Idea

(1)微小卫星的研发、制造、测试、发射、运营、维护,我们也想接地气,和应用、服务衔接起来。这样从卫星获取的数据就能变成和市场及用户对接起来的信息产品。

(2)更多、更小、更轻的卫星,是未来的发展目标。

(3)拿遥感卫星为例,很多图像的分辨率是足够用的。如果卫星仅仅满足于获取数据,是不够的,也无法完成商业化。后面需要各方去做数据挖掘和数据应用开发,最后加工成一个可用的产品。(声明:需要将微小卫星的Process工艺制造和和科学技术研究结合起来!)

  1. 高集成和大功率能源供给问题研究

(1)卫星的能源是比较欠缺的,要实现很好的功能使用,它的功耗能源是大问题。 (2)在天上主要靠太阳能,如何在一个小平台上获得一个大能源,并且能够利用起来,这是一个要解决的问题。

  1. 微小卫星构成星座或者编队的形式来进行相应的服务应用

卫星星座是需要进行维持、管理和运营的,如果按照传统方式,靠地面的测控站去做这样的维持,成本是下不来的。整个星座如何进行天上的自主运行和维持,也是一个需要解决的难题。

  1. 微小卫星总体Design方案设计

包括:

(1)Process工艺研究阶段,包括研制技术流程、质量管理及控制,以及工业级元器件航天应用,微小卫星发展规划及工程应用等进行研究。

(2)微小卫星小型化阶段,小型化、微型化的关键,是各种仪器、设备的Mini-和Micro-微型化等。

(3)微小卫星研制阶段,突破传统卫星“总体负责卫星设计,分系统由协作单位研制”的研制模式,采用总体、分系统一体化设计技术以提高系统集成度,满足卫星重量、体积和功耗方面的苛刻要求。

(4)姿态控制阶段,包括微小卫星运行姿态和动态识别与“空间捕捉”技术。   目前,“微小卫星工作室”在全球范围内招募合适的“技术员”和“研究员”。

申请方法如下: 进入Jiabin Science Laboratory (嘉宾科学实验室)官方网站,点击“全球招募”,下载申请表格,根据申请要求完成申请。

四、机械设计和制造、统计学计算和分析软件

(1)3D Printing CAM数据整理软件:WPS-Excel、Microsoft Word-Excel、PPT、PDF

(2)统计学数据分析和计算软件:R、SAS、JMP、Matlab、和SPSS

(3)二维设计软件:AutoCAD、浩辰CAD、CAXA电子图版

(4)三维设计软件:CATIA、Solid Works、UG、ProE(Creo)、Sketch Up

(5)数控加工和编程软件:CimatronE、PowerMill、MasterCAM

(6)有限元分析和公差分析软件:Ansys、Abaqus、JMP

五、Jiabin Science Laboratory (嘉宾科学实验室)承接项目说明

Jiabin Science Laboratory (嘉宾科学实验室)承接“3D Printing CAD/CAM工程中心”项目,按照项目计划书中阐述的程序完成客户的订单,其联系方式见实验室网站里面的“联系我们”和“CONTACT US”。

紧急情况,直接发送实验室邮箱“xujiabin114@yeah.net”询问具体事宜,我们会及时回复客户的留言信息。 感谢您的选择。 我们倾听我们的客户。  


 

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