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个人拥有卫星不是梦

2021-01-18沈叶华

第二课堂(初中版) 2021年7期
关键词:人造卫星小豆流星雨

沈叶华

如果我跟你说,不久的将来,个人也可以拥有一颗人造卫星,不是模型,不是玩具,是货真价实能上天、能绕地球转的人造卫星,你一定会嘲笑我吹牛!

事实上,数十年前,电脑、手机是不是“高大上”的物品?电脑当年在高校都是稀罕品,师生们对它甚为呵护,进电脑室时还得换上干净的鞋,还有好些这不准那不准的规定。刚面世的手机叫“大哥大”,重如砖头,普通人不敢问津。如今,电脑早已进入了千家万户,手机更是人手一部。为什么能如此普及?科学技术日新月异、突飞猛进,使得这些电子产品的价格降到了“白菜价”,它们顺理成章成了人们的标配。顺此思路,造价昂贵的人造卫星会不会也来个“大跳水”“白菜价”,个人也能拥有一颗?

人造卫星也能普及?没错!电子器件的微小化,商家能制造出巴掌大小的电脑、手机,也能制造出巴掌大小的人造卫星。电子器件价格走低,商家也能制造出平价的人造卫星。

传统的人造卫星是个庞然大物,高十几米,重达数吨,造价动辄上亿或十几亿美元,非国家资金无法建造。就拿我们日常使用的GPS(全球卫星定位系统)来说吧,每颗GPS卫星都高大笨重,它们是美国空军出资建造的。

电子器材的革新,引发了电子产品的革新。21世纪初在美国诞生的“立方星”,长、宽、高各10厘米,重约1千克,一个手掌便可托起。立方星可以单独使用,也可以多个组合起来使用,以便搭载更多的探测仪器。一个立方星称作1U(1个单元),两个组合起来称作2U(2个单元),以此类推到12U,总重量不过10来千克。

立方星从制作到发射比传统的大卫星简易、灵便得多,至少表现在下面四个方面。

第一,容易制造。立方星的构件可买现成的,如:电源板、摄像头、传感器、天线、太阳能电池板等,将它们组装起来就可以了。具备一定电子技术的人就能动手做,无须劳烦航天专家啦!

第二,造价低廉。现在立方星的造价从5万到25万美元,最多200万美元,普通大学、公司都造得起,用不着国家拨款。未来的立方星会更便宜。

第三,運费便宜。立方星通常搭“顺风车”进入太空。火箭发射大卫星时,把立方星顺便带上太空,就像我们在旅行的行囊中多放一个熟鸡蛋;或者,火箭定期向国际空间站运送补给物资时,把它们先带到空间站,再从那儿发射出来。总之,立方星搭便车上太空,运费便宜。传统大卫星由火箭专程运送,运费高昂。顺便说说,迄今一次性携带立方星最多的是103颗。2017年2月,印度火箭发射一颗大卫星时,顺便带了103颗立方星升空。

第四,低碳销毁。立方星在近地轨道运行数月至数年,逐渐跌落地球大气层,燃烧销毁,不会造成太空垃圾。传统大卫星废弃后,一般会成为太空垃圾。

简单、易做又便宜的立方星一问世,受到各国欢迎。短短20年内,上千颗立方星被送入太空,其中约300颗出自学生之手。他们来自50个国家的130多所学校,有的是发达国家,比如美国、日本、德国、法国、英国、丹麦等,有的是发展中国家,比如中国、印度、波兰、匈牙利、爱沙尼亚、罗马尼亚等。值得一提的是,波兰、匈牙利、爱沙尼亚、罗马尼亚等国是首次发射人造卫星——平民价格的立方星为它们搭建了“通天之梯”。学生们制作的立方星有的用于测试航天新技术,有的用于对地大气观测,有的用于探寻宇宙物质,等等。许多国家抓紧机遇,推出鼓励学生参与立方星的项目,比如美国的“立方星发射方案”、欧洲的“QB50项目”、中国的“国际大学生立方星星座深空探索计划”等。今天,学生已成为使用、发展立方星的一大主力。

聪明的商家看到立方星这个新风口,争先成立经营公司。2010年,三位年轻人在美国创立公司“行星实验室”。他们自己设计,网购现成的零件,拼装整合成一个3U的立方星,昵称“鸽子”,重约5千克,一只手便可提起。

2013年,“行星实验室”将第一只“鸽子”送上近地轨道,如今约有150只“鸽子”在那儿工作。它们不停地绕地球飞行,给地球拍照。这些高清照片为农林种植、环境保护、抢险救灾等多个行业提供不间断的情报,这是传统大卫星做不到的。

在“行星实验室”,一星期最多能生产40只“鸽子”。而在以前,5~10年才能造出一颗大卫星。现在一个人可以负责数十只“鸽子”的运行,而对于大卫星,需要数十人监控一颗大卫星的运转。现在“鸽子”每两至三年就更新换代(发射新的上去,替换下旧的),而大卫星一用十几年,时间一长就变成了老旧的设备。小小立方星实现了许多“不可能”。凭借它们,“行星实验室”组成了人类历史上最大的地球成像卫星网。

另一家公司则利用立方星开辟新业务:人造流星雨。2011年,日本一家叫ALE的公司成立。他们计划模仿天然流星雨产生的机制,创造人造的流星雨。首先,他们将立方星发送到近地轨道,立方星里装着许多“小豆”,每粒“小豆”直径约1厘米。然后,他们指示卫星撒出“小豆”,“小豆”进入地球大气层,与空气摩擦燃烧,滑出美艳条纹,落下满天“流星雨”。

装载“小豆”的立方星尺寸为60cm×60cm×80cm,重75千克——严格地说,它不属于立方星,而是微型卫星(大小像我们生活中的小冰箱,重10~100千克的称作微型卫星)。但微型卫星与立方星都是一个道理,通俗地也把它叫作立方星。ALE公司准备发射许多个立方星不停地绕地球飞行:哪里需要上演“流星雨”,哪里的卫星就撒“小豆”。

ALE公司的人造流星雨将比自然流星雨更漂亮。人造的流星雨将有多种颜色:白色、橙色、绿色、粉红色、蓝色等。它们滑落的速度更慢、时间更长,让人们流连欣赏。“流星雨”瓢泼之际,方圆200千米的人们皆能领略。

那么,我们什么时候能一睹人造流星雨的光彩呢?ALE公司预计最快2023年。届时,国际赛事、国家纪念日、主题公园皆有可能“漫天星斗”泻落九重天。归根究底,没有平价的立方星,谁玩得起人造流星雨?

平价的立方星引来众多商家做蛋糕和分蛋糕。全球近百家企业,共发射超过600个商业立方星,主营对地观测、天气预报、船舶定位、物联网等业务。著名的公司有:美国的Planet Lab、Spire,丹麦的GOMspace,英国的SURREY,芬兰的Reaktor Space Lab等。中国也有好几家公司,比如,北京微纳星空科技有限公司、北京智星空间科技有限公司、北京零重空间技术有限公司、上海埃依斯航天科技有限公司等。

立方星的横空出世,把人造卫星从先前的举国事业,正逐渐转变成大学项目、公司业务。有专家预言,如同电脑从房间那么大转变成为“笔记本”,人造卫星也能从巨无霸转变为“魔方”,人造卫星也将像电脑、手机一样,走进平常百姓家!

(编辑 文墨)

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