微米和纳米科技材料

小小的纳米卫星,靠着这个特性改变了世界

卫星在其诞生之初,因为成本问题和火箭的运输能力,各国都会发射体积较为小巧的卫星。

随着功能的愈发强大,卫星的体积也在变大。只是这些庞大的家伙造价昂贵,一枚大力神/半人马座运载火箭连同所发射的侦察卫星价值可达10.5亿美元以上,一旦发射失败损失实在是太大了。

针对这些问题,纳米卫星就成了一个很好的解决方案。

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什么是纳米卫星?

纳米卫星最早是由美国在1993年提出的概念,采用MEMS(微型机电一体化系统)中的多重集成技术,利用大规模集成电路的设计思想和制造工艺,不仅把机械部件像电子电路一样集成起来,而且把传感器、执行器、微处理器以及其他电学和光学系统都集成于一个极小的几何空间内,形成机电一体化的、具有特定功能的卫星部件或分系统,使装置轻小、坚固,可靠性提高。

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依托于以上特性,纳米卫星还具有更多优势:

  1. 卫星具有可重组性;

  2. 分纳米卫星布式的星座结构,可以大大提高卫星的生存能力;

  3. 纳米卫星重量轻,可不使用大型运载工具进行发射,其成本可比一般卫星大大降低。

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下图中的“立方体卫星”质量不超过 1.33 公斤,还可以与其他立方体卫星堆叠成 2U,3U 或 6U 的长方形型号。

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随着越来越多的纳米卫星被大学、科技公司、政府机构和私人发送到太空,他们将以极低的成本提供全面的地球“覆盖” ,从而导致许多领域的游戏规则被改变


天气预报更加精准

不能说现有的卫星在勘测天气时不够精准,只是空间天气,与太阳或宇宙辐射以及大气中的磁场之间的相互作用有关,用传统卫星进行精准测量的代价十分昂贵

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而纳米卫星造价和发射的成本很低,通过数千个装有传感器的纳米卫星在轨运行,详细的空间天气数据可以用来帮助我们更好地预测热带或非热带风暴中的飓风,洪水和强降水。

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对于空间天气的精准测量,可不仅仅是让我们日常的天气预报更加准确,对于空运和海运都有很多的便利之处

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精准地预知大风可以让飞机和船只提早做出安排,而不至于现在一样,大风降临了才突然取消航班。


人们将更“近距离”的观察宇宙

计算机的成本下降和量产,让我们更好的了解了这个世界。通过互联网,这颗星球上的每个角落都能很快的出现在我们的屏幕上。

而纳米卫星的出现将让我们更好的了解宇宙。低廉的成本会让环绕地球的纳米卫星数量激增,将会有更多的宇宙空间的数据、照片等信息传回地球

我们甚至可以根据这些信息开设学科来对学生进行初步的教学,让他们了解宇宙。类似于下图的书籍也将越来越多。

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而那些要在宇宙空间进行的科研项目也将更便捷。生物学家已经在使用纳米卫星来了解重力如何影响生物过程:例如,通过美国国家航空航天局的立方体卫星发射计划(CSLI)发送到太空的 SporeSat 项目研究了重力对蕨类繁殖孢子的影响。

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更加发达的通信,真正实现全球覆盖

自第一颗人造卫星 Sputnik 于1957年搭载无线电发射机诞生以来,各种规模的卫星一直在我们的全球通信基础设施中发挥作用。我们对卫星通信的依赖自指数增长与日俱增,到 1990 年,每 3 个洲际电话中就有 2 个由通信卫星传送。

通信卫星用于中继和放大传输信息的无线电信号。 它们实质上是在地球上不同位置的源发射机和接收机之间建立通信信道。

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即使互联网使我们的信息共享变得容易,但大多数新闻机构仍然使用卫星向其分支机构分发文本,音频和视频。一些贫困偏远的地方,卫星没有覆盖,那里的人们就无法获取外界的新闻和信息。

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而一颗传统的通信卫星,对于这些国家来说可能造成很大的经济负担。

但这点对于纳米卫星来说完全不是问题,一颗从制造到发射只需要几十万美元的卫星,小国家也可以负担得起。

相关机构已经在使用纳米卫星来填补互联网覆盖范围。 例如,澳大利亚的 Sky and Space 公司(SAS)计划在 2020 年前为赤道周围的数百万居民(从达尔文到香港)提供卫星覆盖。SAS 的第一步将于 2018 年开始与维珍银河公司合作,发射多达 200 个纳米卫星。

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一个小小的纳米卫星,因为其自身造价低、可重组等特性,改变了很多行业的现状。

更不要说卫星本就有防卫潜在威胁的职责,在未来几年,依托于纳米卫星,也许很多已经成型的领域都会重新洗牌。

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