航天器體積和質(zhì)量的大型化、功能復(fù)雜化,已導(dǎo)致航天器的研制、開發(fā)、生產(chǎn)、發(fā)射、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用迅速膨脹,而功能復(fù)雜化又使其技術(shù)上的可靠性和管理上的安全性不可避免地下降了,從而增加了失效概率。上述原因一方面使已經(jīng)發(fā)展航天技術(shù)的國(guó)家面臨資金緊X、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)性增大的嚴(yán)峻局面,從而處于一種進(jìn)退兩難的尷尬境地;另一方面又使一些計(jì)劃發(fā)展航天高科技的國(guó)家或集團(tuán)不得不重新審視自身的經(jīng)濟(jì)與技術(shù)實(shí)力。。。

　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是以微機(jī)電系統(tǒng)（MEM和微型光機(jī)電系統(tǒng)（MOEM）S為代表的微米納米技術(shù)的發(fā)展，使得微型衛(wèi)星、納型衛(wèi)星甚至皮型衛(wèi)星的實(shí)現(xiàn)成為可能。而現(xiàn)代社會(huì)信息化革命所帶來的對(duì)利用空間技術(shù)獲取和傳輸信息的新需求則成為推動(dòng)現(xiàn)代小衛(wèi)星發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力?？傊?現(xiàn)代小衛(wèi)星的興起是空間技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　50年代～80年代,由于運(yùn)載火箭的發(fā)射能力不斷提高,用戶對(duì)衛(wèi)星容量需求的增加,加上冷戰(zhàn)時(shí)期各國(guó)空間預(yù)算普遍增加,所以衛(wèi)星總的發(fā)展趨勢(shì)是大型化、復(fù)雜化。從80年代末開始,衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展呈兩種趨勢(shì):一是繼續(xù)發(fā)展大型復(fù)雜化衛(wèi)星,衛(wèi)星的重量和成本都大幅度增加;二是發(fā)展

　　(2)冷戰(zhàn)結(jié)束和軍備競(jìng)賽的減弱,使空間項(xiàng)目更加注重實(shí)效,這促進(jìn)了小衛(wèi)星的發(fā)展。

　　(3)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)衛(wèi)星應(yīng)用需求的迅速擴(kuò)大,也促進(jìn)了以小衛(wèi)星為基礎(chǔ)的星座系統(tǒng)開發(fā)。

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　　在小衛(wèi)星發(fā)展的基礎(chǔ)上,由于微小型化技術(shù)的快速發(fā)展,更進(jìn)一步促進(jìn)了小衛(wèi)星向微小型化發(fā)展。美國(guó)航宇局將小衛(wèi)星定義500kg以下。英國(guó)薩瑞大學(xué)還進(jìn)一步將100kg～500kg的衛(wèi)星稱為微小衛(wèi)星(MINISAT),10kg～100kg的衛(wèi)星稱為微型衛(wèi)(MICROSAT),10kg以下的衛(wèi)星稱為納米衛(wèi)星(NANOSAT)。納米衛(wèi)星還稱固態(tài)衛(wèi)星、硅微衛(wèi)星,其自身通常無法獨(dú)立完成空間任務(wù),需要依賴分布式的星座或網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)其功能。

　　用重量(或者尺寸、經(jīng)費(fèi))來定義和分類現(xiàn)代小衛(wèi)星具有清晰和直觀的優(yōu)點(diǎn),但卻無法闡述現(xiàn)代小衛(wèi)星的特點(diǎn),尤其是它與傳統(tǒng)小衛(wèi)星的區(qū)別。因此,現(xiàn)又提出用功能密度(衛(wèi)星分系統(tǒng)單位重量的功

　　能)進(jìn)行分類的方法,但這種方法又難于直觀給出小衛(wèi)星的概念。因此,嚴(yán)格來講,現(xiàn)代小衛(wèi)星又是衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的一種表述。

　　微小衛(wèi)星發(fā)展的本質(zhì)是為了更進(jìn)一步地提高現(xiàn)代小衛(wèi)星的功能密度,它必須依靠微電子、微機(jī)械、輕質(zhì)材料等高新技術(shù)的支持;而要實(shí)現(xiàn)“快、好、省”的發(fā)展特點(diǎn),則需要采用全新的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)途徑,特別是微型技術(shù)的采用。納米衛(wèi)星采用微型技術(shù),反過來又牽引了微型技術(shù)的快速發(fā)展。未來微小衛(wèi)星將要涉及的技術(shù)包括:

　　衛(wèi)星彈射出去。彈射方式可根據(jù)衛(wèi)星完成其飛行任務(wù)所要求的不同姿態(tài)穩(wěn)定方式而加以靈活選擇。

　　微小衛(wèi)星對(duì)GN&C敏感器的要求是,重量低于0.2kg～0.25kg,功率低于0.1W,工作電壓低于3.3V,分辨率優(yōu)于0.1。具體的技術(shù)開發(fā)工作包括微型反作用飛輪、微型三軸磁力計(jì)、電磁體、雙軸太陽(yáng)敏感

　　未來微小衛(wèi)星電源系統(tǒng)的微型化趨勢(shì)是將太陽(yáng)能電池、蓄電池和功率變換器集成為1個(gè)混合模塊。這種模塊可以將衛(wèi)星的尺寸與重量減小1個(gè)量級(jí)。

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　　主,無需接收裝置;另1種是采用“芯片接收機(jī)”技術(shù),并將其集成到星載設(shè)備中。

　　(1)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)其研究目標(biāo)是把目前部件的質(zhì)量和體積減少到1/50。

　　(2)多功能結(jié)構(gòu)(MFS)微電子機(jī)械系統(tǒng)的用途之一是構(gòu)建多功結(jié)構(gòu)。而多功能結(jié)構(gòu)技術(shù)是將許多單個(gè)部件制造成微型化部件,再把它們組裝到“靈巧的殼體”內(nèi),部件之間的連接線都用電路板的跡線)新型材料未來微小衛(wèi)星將采用以復(fù)合材料為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)(如石墨環(huán)氧樹脂等)。與鋁制結(jié)構(gòu)相比,復(fù)合材料可使衛(wèi)星重量降低1/3,還可提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性。

　　采用智能計(jì)算機(jī)進(jìn)行星上全面管理,能實(shí)現(xiàn)高度自主性。利用結(jié)構(gòu)自適應(yīng)神經(jīng)控制器可隨任意變化的情況自主改變算法,通過結(jié)構(gòu)工況的監(jiān)視和神經(jīng)控制器的再配置,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的高度自主控制。

　　應(yīng)盡量利用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件的功能,因?yàn)樾l(wèi)星軟件可在飛行過程中不斷升級(jí),提高衛(wèi)星的自主能力。

　　在未來的微小衛(wèi)星設(shè)計(jì)中,構(gòu)成衛(wèi)星的最基本單元不再是分立的元器件、零部件,而是多芯片模塊(MCM)及其組合(疊層式多芯片模塊),并在此基礎(chǔ)上將衛(wèi)星功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)成“功能塊”(functional block) , 通過接口實(shí)現(xiàn)功能的隔離和連接, 進(jìn)而構(gòu)成多功能系統(tǒng)。

　　微小衛(wèi)星體積小、重量輕、研制周期短、成本低、發(fā)射方式靈活， 在軍事上有較大的應(yīng)用潛力， 20 世紀(jì) 80 年代中期以來受到越來越多 國(guó)家的重視。美國(guó)已發(fā)射重量在幾百千克以下的多種小衛(wèi)星和重量不

　　足 10 千克的試驗(yàn)型納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星； 英國(guó)、瑞典也在 2000 年發(fā)射了

　　納衛(wèi)星； 法國(guó)、印度、阿根廷、智利、巴西、韓國(guó)、 泰國(guó)、巴基斯坦 等國(guó)已經(jīng)有了自己的小衛(wèi)星。此外，印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓 等國(guó)以及中國(guó) XX地區(qū)正在與航天大國(guó)合作研制小衛(wèi)星或微衛(wèi)星。 [7] 中國(guó)狀況

　　早在 1995 年，中科院就根據(jù)國(guó)家未來星地通信技術(shù)發(fā)展需求， 提出要自主研制中國(guó)首顆重量 100 公斤以下的低軌道數(shù)據(jù)通信小衛(wèi) 星及其通信系統(tǒng)。 1996 年，中科院微系統(tǒng)所提交了研制低軌道數(shù)據(jù) 通信小衛(wèi)星及其通信系統(tǒng)的報(bào)告。1997 年底，中科院正式通過了特

　　別支持重大項(xiàng)目“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)”的立項(xiàng)， 準(zhǔn)備 研制一顆雙向數(shù)據(jù)通信的小衛(wèi)星“創(chuàng)新一號(hào)”。研制任務(wù)主要由 XX 微系統(tǒng)所和 XX技術(shù)物理所等單位承擔(dān)。進(jìn)入知識(shí)創(chuàng)新工程的 XX微系 統(tǒng)所在體制和機(jī)制改革上的推進(jìn)， 為“創(chuàng)新一號(hào)”的研制奠定了堅(jiān)實(shí) 的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。 2003 年 10 月 21 日， 中科院知識(shí)創(chuàng)新重大項(xiàng)目“創(chuàng) 新一號(hào)”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信小衛(wèi)星成功發(fā)射入軌， “創(chuàng)新一號(hào)”小衛(wèi)星以 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式，實(shí)現(xiàn)全球 X圍的非實(shí)時(shí)低軌道雙向數(shù)據(jù)通信。 為提高抗干擾及增強(qiáng) XX性，衛(wèi)星的通信載荷采用了擴(kuò)頻通信技術(shù)。 衛(wèi)星為太陽(yáng)能電池貼裝六面體的結(jié)構(gòu)形式， 采用重力梯度加磁力矩器 主動(dòng)姿控并輔加微型動(dòng)量輪的姿態(tài)控制方案。衛(wèi)星總重 80 余公斤， 平均功耗 30 瓦。這是中國(guó)自主研制的第一顆 100 公斤以下的微小衛(wèi) 星， 也是中國(guó)第一代低軌道數(shù)據(jù)通信小衛(wèi)星， 對(duì)中國(guó)微小衛(wèi)星的研究 發(fā)展起到了重要作用，中國(guó)發(fā)展微小衛(wèi)星事業(yè)的新局面也從此打開。

　　2008 年 9 月， 神七載人飛船的伴星又飛入太空，這是在繼承中 科院創(chuàng)新一號(hào)小衛(wèi)星成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上研制的中國(guó)第一顆空間伴隨 微小衛(wèi)星。 隨后，創(chuàng)新一號(hào)（ 02）星也于同年 11 月成功發(fā)射升空。[ 另 外, 中國(guó)還有許多大學(xué)、公司與參與研發(fā)微小衛(wèi)星， 如：清華大學(xué)、

　　衛(wèi)星與 XX航天科技創(chuàng)新研究院、XX工業(yè)大學(xué)國(guó)家大學(xué)科技園 XX共 同設(shè)立的航天東方紅海特公司研制的“試驗(yàn)一號(hào)”和“試驗(yàn)三號(hào)” 衛(wèi)星， XX大學(xué)的“皮星一號(hào) A”以及XX航空航天大學(xué)推出的“天巡 一號(hào)”微小衛(wèi)星等。 [9]

　　微小衛(wèi)星主要有 2 個(gè)發(fā)展方向。 一是研制輕型單顆衛(wèi)星， 這類微 小衛(wèi)星已經(jīng)開始執(zhí)行地球觀測(cè)任務(wù)， 提供達(dá)到軍用分辨率的圖像。 美

　　是將微小衛(wèi)星組成星座，進(jìn)行編隊(duì)飛行， 以代替昂貴的單顆大型衛(wèi)星， 例如天基雷達(dá)（ SBR）群、長(zhǎng)基線信號(hào)情報(bào)（ SIGINT ）星座以及連接 小型地面終端的通信衛(wèi)星群等