2023年版小衛(wèi)星手冊：設(shè)計、發(fā)射及運營指南報告-國際電信聯(lián)盟

ITU出版物國際電信聯(lián)盟無線電通信部門ITUITUITU-R2023年版《小衛(wèi)星手冊》iiiITU-R《小衛(wèi)星手冊》是根據(jù)關(guān)于“改進小衛(wèi)星（包括納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星）適用規(guī)則程序相關(guān)知識的傳播”的ITU-R68號決議編寫的。小衛(wèi)星技術(shù)正在成為一種日益強大的工具，它具有多任務(wù)、多功能和多能力特性，對于支持那些需要在全球范圍內(nèi)提供無縫服務(wù)的需求而言，它可以起到根本性的作用。采用小衛(wèi)星技術(shù)的這一趨勢，在使所有國家的空間實現(xiàn)“民主化”而不論其經(jīng)濟狀況如何的同時，也將在幫助這些國家實現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面發(fā)揮作用。因此，這本獨立的《手冊》旨在有效促進小衛(wèi)星的發(fā)展，更好地服務(wù)于成員和整個衛(wèi)星行業(yè)的需求。國際電聯(lián)無線電通信局于2021年4月29日公布了第4/LCCE/130號通函，邀請ITU-R成員和非成員就ITU-R《小衛(wèi)星手冊》提出建議，目的是加強國際合作、提高認識、規(guī)則指導(dǎo)、技術(shù)援助和無干擾操作。在這方面，考慮到國際電聯(lián)成員國、無線電通信部門成員、參加無線電通信第4研究組工作的ITU-R部門準成員和國際電聯(lián)學(xué)術(shù)成員以及非ITU-R部門成員的其他組織/實體提交的提案將極大地促進本ITU-R《小衛(wèi)星手冊》的編寫工作，故提請注意關(guān)于“與其他相關(guān)組織，特別是ISO、IEC和CISPR的聯(lián)絡(luò)與合作”的ITU-R9-6號決議的規(guī)定。國際電聯(lián)無線電通信局還為《小衛(wèi)星手冊》建立了一個網(wǎng)頁，以方便提交提案，并提供正在進行的工作的詳細情況、相關(guān)的決議/報告/文件、聯(lián)系信息和其他有關(guān)ITU-R《小衛(wèi)星手冊》編寫的相本《手冊》由負責(zé)此項工作的ITU-R第4研究組（SG4）4A工作組（WP4A）編寫。本第一版《小衛(wèi)星手冊》是小衛(wèi)星及其規(guī)則領(lǐng)域高素質(zhì)、高技能專家開展國際合作的成功范例。九章和兩附件詳細介紹了小衛(wèi)星的技術(shù)、規(guī)則要素和一些做法。第1章強調(diào)了本《手冊》的目的，并簡要介紹了小衛(wèi)星系統(tǒng)，包括按質(zhì)量對小衛(wèi)星進行的分第2章介紹了小衛(wèi)星系統(tǒng)的空間段和地面段的特性以及小衛(wèi)星通常部署的軌道類型。第3章介紹與小衛(wèi)星有關(guān)的國際電聯(lián)無線電規(guī)則程序。首先簡要介紹了國際電信聯(lián)盟（ITU）和用于治理無線電頻譜利用的基本原則。此外，本章還介紹了國際電聯(lián)對需要協(xié)調(diào)和無需協(xié)調(diào)的非對地靜止（non-GSO）衛(wèi)星系統(tǒng)的規(guī)則程序，以及國際電聯(lián)的各種申報流程、對申報資料的相關(guān)審查和隨后啟用頻率指配的執(zhí)行情況。本章還納入了世界無線電通信大會（WRC）關(guān)于小衛(wèi)星規(guī)則事項的決定，并強調(diào)了小衛(wèi)星運營商可能遇到的潛在挑戰(zhàn)。第4章介紹了可能適合操作小衛(wèi)星的各種業(yè)務(wù)和無線電頻譜，例如但不限于空間操作業(yè)務(wù)、業(yè)余衛(wèi)星業(yè)務(wù)、地球探測衛(wèi)星業(yè)務(wù)、氣象業(yè)務(wù)、空間研究業(yè)務(wù)、衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)和衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)第5章概述了小衛(wèi)星可完成的各種任務(wù)，包括科學(xué)任務(wù)、教育任務(wù)、實驗任務(wù)、業(yè)余衛(wèi)星任務(wù)和商業(yè)任務(wù)。本章還深入探討了與月球、星際和深空探測有關(guān)的任務(wù)，以及短期任務(wù)。第6章重點介紹空間物體登記的重要性，這是衛(wèi)星任務(wù)在國家和國際兩個層面的責(zé)任和義務(wù)的一個重要方面問題。第7章概述了目前發(fā)射小衛(wèi)星的運載火箭能力和注意事項。本章包括對各種運載火箭及其多重發(fā)射業(yè)務(wù)所做的討論。第8章解釋了空間碎片減緩問題，并強調(diào)了適用于任務(wù)規(guī)劃、新設(shè)計航天器和軌道段操作以及可能適用于現(xiàn)有航天器的導(dǎo)則。iv《小衛(wèi)星手冊》第9章分享了與科學(xué)任務(wù)、教育任務(wù)、實驗任務(wù)、業(yè)余衛(wèi)星任務(wù)和商業(yè)任務(wù)等各種任務(wù)有關(guān)的小衛(wèi)星系統(tǒng)的一些例子。本章還包括國家項目和任務(wù)。附件A列出了本《手冊》中使用的縮寫詞。附件B列出了可用于了解更多詳情的參考文獻。本《手冊》以及國際電聯(lián)的其他相關(guān)出版物將作為寶貴的資源和實用工具，用于支持各國努力發(fā)展和推進其小衛(wèi)星能力，并提高所提供的空間業(yè)務(wù)的質(zhì)量?！缎⌒l(wèi)星手冊》v編寫本ITU-R《小衛(wèi)星手冊》是對國際電聯(lián)共同努力的一份重要貢獻，目的是在國際電聯(lián)所有成員國、實體和組織之間傳播關(guān)于其當(dāng)前做法和應(yīng)用的信息、提高認識和擴大國際合作。本《手冊》對于促進全世界采用小衛(wèi)星技術(shù)也是至關(guān)重要的。AliR.Ebadi博士是一位在衛(wèi)星行業(yè)擁有30多年經(jīng)驗的資深人士，也是馬來西亞衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展背后的關(guān)鍵技術(shù)專家，由他牽頭編寫本《手冊》是再合適不過了。他做了一件值得稱贊的工作，即對這一有趣而復(fù)雜的主題的各方面知識進行了匯總。這本富有可讀性的手冊將為主管部門和新加入者提供關(guān)于相關(guān)空間業(yè)務(wù)的寶貴信息，包括劃分的無線電頻譜、小衛(wèi)星類型、空間段和地球段的特性、任務(wù)類型、空間物體登記、發(fā)射注意事項以及空間碎片減緩。本ITU-R《小衛(wèi)星手冊》應(yīng)被視為一份動態(tài)文件，它將根據(jù)新技術(shù)及其應(yīng)用，以及與使用無線電頻譜和衛(wèi)星軌道有關(guān)的規(guī)則和程序演變情況不斷更新。我衷心感謝AliR.Ebadi博士和所有參與編寫這本杰出手冊的人員，因為它是他們奉獻精神和專業(yè)知識的見證。我堅信，這本綜合全面的資料不僅將成為增進對小衛(wèi)星的了解和利用的基石，還將為全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的進步做出重大貢獻。國際電聯(lián)無線電通信局（BR）主任馬里奧·馬尼維奇（MarioManiewicz）vi《小衛(wèi)星手冊》我們謹向所有支持本《手冊》編寫工作的國際電聯(lián)成員國、部門成員和公司表示感謝，感謝其在4A工作組會議上的貢獻和參與。我們衷心感謝ITU-R第4研究組主席VictorStrelets先生對我擔(dān)任本《手冊》編輯的鼓勵和信任。特別感謝和贊賞ITU-R4A工作組（WP4A）主席JackWengryniuk先生和顧問NelsonMalaguti先生在WP4A會議期間提供的寶貴指導(dǎo)和支持。衷心感謝國際電信聯(lián)盟無線電通信局的王秀琦女士及其同事對手冊各部分、特別是規(guī)則部分的辛勤工作和寶貴貢獻。特別感謝我在MEASAT的同事GeethaRemyVincent女士，她從項目一開始就孜孜不倦地工作，確保手冊草案符合國際電聯(lián)無可挑剔的標(biāo)準和質(zhì)量要求。還要感謝MEASAT衛(wèi)星系統(tǒng)有限公司支持我和國際電聯(lián)一起制作本《手冊》。我們借此機會感謝以下組織和主管部門（按字母順序排列）付出的大量的自愿貢獻、精心工作和辛勤勞動：?沙特阿拉伯王國主管部門?巴西主管部門?中華人民共和國主管部門?阿拉伯聯(lián)合酋長國主管部門?美利堅合眾國主管部門?空中客車防務(wù)和航天公司?阿麗亞娜航天公司?阿斯特拉尼斯空間技術(shù)公司?長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司（CGSTL）?中國長城工業(yè)集團有限公司?歐洲航天局?國際電信聯(lián)盟?國際業(yè)余無線電聯(lián)盟（IARU）?日本空間工程大學(xué)聯(lián)盟（UNISEC）?MEASAT衛(wèi)星系統(tǒng)有限公司?OneWeb?太空探索技術(shù)公司–SpaceX?聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室（UNOOSA）?比利時馮卡爾曼流體力學(xué)研究所我們還要感謝許多其他人，他們通過參加會議和提供富有成效的建議和意見，為《手冊》做出AliREbadi博士CPEng,CEng,MIEM,MIETMIEAust,NERAPECEngineerIntPE（澳大利亞）MEASAT衛(wèi)星系統(tǒng)公司《ITU-R小衛(wèi)星手冊》編輯《小衛(wèi)星手冊》vii序言 v致謝 vi第1章 1 11.1本《手冊》的目的 21.2本《手冊》使用的關(guān)鍵術(shù)語詞匯表 21.3小衛(wèi)星的歷史視角 31.4小衛(wèi)星的類型 31.5小衛(wèi)星的系統(tǒng)工程 4第2章 62小衛(wèi)星系統(tǒng)的特性 62.1空間段 62.2地面段 72.3軌道類型 8第3章 3小衛(wèi)星的無線電規(guī)則程序 3.1國際電信聯(lián)盟（ITU）簡介 3.2頻率劃分 3.3頻譜和軌道資源利用的一般原則 3.4確定一個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是否需要協(xié)調(diào) 3.5國際電聯(lián)的總體規(guī)則程序 3.6不符合《頻率劃分表》的要求（《無線電規(guī)則》第4.4款） 733.7啟用通知的頻率指配 733.8暫停已記錄的指配 783.9與non-GSO衛(wèi)星規(guī)則事項有關(guān)的WRC決定 783.10小衛(wèi)星面臨的規(guī)則挑戰(zhàn) 第4章 4業(yè)務(wù)類型和頻譜 4.1空間操作業(yè)務(wù) 4.2業(yè)余衛(wèi)星業(yè)務(wù) 4.3衛(wèi)星地球探測業(yè)務(wù) 4.4衛(wèi)星氣象業(yè)務(wù) 4.5空間研究業(yè)務(wù) 4.6衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)/衛(wèi)星移動業(yè)務(wù) 90viii《小衛(wèi)星手冊》4.7其他業(yè)務(wù) 90第5章 915任務(wù)類型 915.1科學(xué)任務(wù) 915.2教育任務(wù) 925.3實驗任務(wù) 925.4業(yè)余衛(wèi)星任務(wù) 935.5商業(yè)任務(wù) 945.6基于月球、星際或深空任務(wù) 945.7短期任務(wù) 95第6章 966空間物體登記 96第7章 987發(fā)射方面的考慮 987.1阿麗亞娜航天公司的發(fā)射業(yè)務(wù) 7.2中國長城工業(yè)集團有限公司（CGWIC）的發(fā)射業(yè)務(wù) 7.3SpaceX共箭發(fā)射方案 第8章 8減緩空間碎片 第9章 9小衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)的例子 9.1科學(xué)任務(wù) 9.2教育任務(wù) 9.3實驗任務(wù) 9.4業(yè)余衛(wèi)星任務(wù) 9.5商業(yè)任務(wù)–GEO上的小衛(wèi)星 9.6基于地球、基于月球、星際或深空任務(wù) 9.7短期任務(wù)的做法 9.8其他多任務(wù)和國家案例 縮寫詞清單 參考文獻清單 B.1國際電聯(lián)出版物和參考文獻 B.2外部出版物和參考文獻 《小衛(wèi)星手冊》1第1章1957年，第一顆人造地球“小型”衛(wèi)星Sputnik1號的發(fā)射引發(fā)了太空競賽。在隨后的幾十年里，為了從太空提供長時間的可靠業(yè)務(wù)，人們開發(fā)了越來越多的大型衛(wèi)星。此后，隨著無線電頻譜和衛(wèi)星軌道使用需求的不斷增加、空間通信技術(shù)突破和創(chuàng)新的持續(xù)增長，以及衛(wèi)星制造能力的蓬勃發(fā)展，小衛(wèi)星和系統(tǒng)的開發(fā)急劇上升，尤其是在過去十年中。小衛(wèi)星行業(yè)正在經(jīng)歷一個前所未有的變“小衛(wèi)星”一詞，包括微型衛(wèi)星（minisatellite）、微衛(wèi)星（microsatellite）、立方體衛(wèi)星（CubeSat）、納衛(wèi)星（nanosat）、皮衛(wèi)星（picosat）、飛衛(wèi)星（femtosat）等，它正變得越來越常見和廣泛，盡管該術(shù)語沒有法律性或規(guī)則性的定義。術(shù)語“小型”一般指尺寸和/或質(zhì)量，但這些方面與頻率和軌道規(guī)則無關(guān)，因此對國際規(guī)則框架沒有影響。商定的“小衛(wèi)星”術(shù)語或定義將在本《手冊》第1.3節(jié)中闡述，并可能送交詞匯協(xié)調(diào)委員會（CCV），以便納入相關(guān)的國際電聯(lián)詞匯數(shù)據(jù)庫。在小衛(wèi)星領(lǐng)域，進入的技術(shù)和資本壁壘通常較低，由于其成本較低、設(shè)計較簡單、發(fā)射要求靈活和有效載荷配置模塊化，因此小衛(wèi)星的開發(fā)對于各種實體（初創(chuàng)公司、大學(xué)、研究機構(gòu)等）而言更加經(jīng)濟實惠和快速。小衛(wèi)星的開發(fā)是整個衛(wèi)星行業(yè)的一種演進，它為所有國家更多、更方便地獲得和利用空間業(yè)務(wù)提供了機會。各國政府和私營企業(yè)正在開發(fā)小衛(wèi)星項目，目的不僅在促進數(shù)據(jù)通信、地球探測、空間研究、包括氣候變化和全球變暖在內(nèi)的地面環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)星導(dǎo)航和定位、教育、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、災(zāi)后恢復(fù)、科學(xué)實驗、創(chuàng)新技術(shù)測試、國防等領(lǐng)域的傳統(tǒng)衛(wèi)星應(yīng)用，而且在發(fā)展有關(guān)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)接入的多衛(wèi)星艦隊（星座），并進一步實現(xiàn)與5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智慧城市、商業(yè)智能和眾多其他領(lǐng)域的整合，以完成各種艱巨的空間任務(wù)。從小衛(wèi)星的一系列特性有可能產(chǎn)生廣泛多樣的應(yīng)用，可概括為以下幾點：–快速的建設(shè)/發(fā)射周期；–資本投資和運營成本低、價格可承受的項目；–模塊化和標(biāo)準化的設(shè)計（如立方體衛(wèi)星標(biāo)準）；–因軌道較低而使延遲時間較短；–在星座中使用時，可無縫覆蓋全球所有地區(qū)；–易于擴展、更新、更換、擴充和補充衛(wèi)星群。近年來，小衛(wèi)星不斷發(fā)射，逐漸證明了小衛(wèi)星星座的可行性。過去幾年，小衛(wèi)星行業(yè)發(fā)射的小衛(wèi)星數(shù)量激增，令人難以置信。未來，擁有先進技術(shù)、人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)的小衛(wèi)星有可能為衛(wèi)星通信領(lǐng)域帶來新的功能和特點。小衛(wèi)星技術(shù)也正在成為一種日益強大的工具，它具有多任務(wù)、多功能和多能力特性，對于支持那些需要在全球范圍內(nèi)提供無縫服務(wù)的需求而言，它可以起到根本性的作用。采用小衛(wèi)星技術(shù)的這一趨勢，在使所有國家的空間實現(xiàn)“民主化”而不論其經(jīng)濟狀況如何的同時，也將在幫助這些國家實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDG）方面發(fā)揮作用。鑒于小衛(wèi)星的用途多種多樣，這一領(lǐng)域可能會吸引對國際電聯(lián)和國際電聯(lián)《無線電規(guī)則》及相關(guān)程序缺乏了解或經(jīng)驗的新進入者。一本涉及各種要素的ITU-R手冊，包括小衛(wèi)星（包括類似適用情況下的短時任務(wù)衛(wèi)星）的規(guī)則、程序和關(guān)鍵信息，對于有意運營或利用此類小衛(wèi)星的主管部門、衛(wèi)星運營商、制造商和服務(wù)提供商而言都將是有益的。2《小衛(wèi)星手冊》值得注意的是，國際電聯(lián)已經(jīng)在各個領(lǐng)域建立了培訓(xùn)機制。國際電聯(lián)定期組織和舉辦關(guān)于無線電通信的培訓(xùn)項目，包括兩年一次的國際電聯(lián)世界無線電通信研討會和區(qū)域?qū)ｎ}講習(xí)班。不過，這些研討會和講習(xí)班很少專門針對《無線電規(guī)則》在小衛(wèi)星研究、發(fā)射和應(yīng)用等方面的應(yīng)用。根據(jù)ITU-R254/7號課題，ITU-R7B工作組開展了研究，并編寫了報告，如ITU-RSA.2312、ITU-RSA.2348、ITU-RSA.2425和ITU-RSA.2426（請參見第4.9節(jié)），重點介紹了通知納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星的特性和頻譜需求以及實踐情況。然而，有人表示，根據(jù)ITU-R第68號決議的規(guī)定，需要就該領(lǐng)域新運營商和業(yè)務(wù)提供商的規(guī)則環(huán)境和程序提供更詳細的指南。有鑒于此，ITU-R編寫了這本獨立的手冊，有別于更一般的《衛(wèi)星通信手冊》或《衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)（MSS）手冊》，以有效促進小衛(wèi)星的發(fā)展，并更好地滿足成員和整個衛(wèi)星行業(yè)的需要?；谏鲜鏊伎己陀^察，本《小衛(wèi)星手冊》的目的如下：–擴展國際電聯(lián)所有成員國、實體和組織間的國際合作，以促進小衛(wèi)星的開發(fā)和合理利–促進在全世界范圍內(nèi)采用小衛(wèi)星技術(shù)，同時努力以合理、公平、有效、高效、經(jīng)濟和及時的方式利用無線電頻譜和衛(wèi)星軌道資源；–就規(guī)則環(huán)境和程序，特別是《無線電規(guī)則》的應(yīng)用，為主管部門、小衛(wèi)星運營商和服務(wù)提供商提供詳細的指南，以研究/調(diào)查、設(shè)計、發(fā)射和應(yīng)用小衛(wèi)星；–促進并向發(fā)展中國家、企業(yè)和個人提供小衛(wèi)星利用方面的技術(shù)援助；–幫助主管部門/新加入者了解以下方面的信息：已劃分了無線電頻譜的相關(guān)空間業(yè)務(wù)、小衛(wèi)星的表征和說明、空間段和地球段的特性、任務(wù)類型、空間物體登記、發(fā)射注意事項以及空間碎片減緩；–提高國際社會對當(dāng)前做法和應(yīng)用以及關(guān)鍵驅(qū)動因素、限制條件、挑戰(zhàn)和機遇的認識；–通過執(zhí)行《無線電規(guī)則》和區(qū)域協(xié)議，以及通過世界和區(qū)域信息共享與合作進程高效、及時地更新系統(tǒng)，來確保小衛(wèi)星系統(tǒng)的無干擾工作；–為有意運營或利用此類衛(wèi)星的衛(wèi)星運營商和服務(wù)提供商以及負責(zé)管理小衛(wèi)星應(yīng)用的國家監(jiān)管機構(gòu)提供參考工具。本《手冊》中使用的縮寫詞和首字母縮略語在附件A中定義。通常情況下，3kHz-3000GHz頻率范圍內(nèi)的無線電頻譜被細分為如《無線電規(guī)則》第2條中定義的九個頻段。然后，在電氣與電子工程師學(xué)會（IEEE）標(biāo)準中，無線電頻譜通常也以頻段來表示。由于在本《手冊》中常用到下列術(shù)語，因此將其列于此，對其的理解應(yīng)是明確清晰的。波段L波段S波段C波段X波段Ku波段K波段Ka波段Q波段頻率范圍2-4GHz4-8GHz8-12GHz12-18GHz18-26.5GHz26.5-40GHz40-50GHz《小衛(wèi)星手冊》3Sputnik1是1957年10月4日發(fā)射的第一顆人造地球“小型”衛(wèi)星，帶有外置無線電天線，用于廣播無線電脈沖。它是一個直徑58厘米、重83千克的拋光金屬球體，配有1瓦發(fā)射機，頻率為20.005和40.002MHz。對無線電信號的分析被用來收集電離層電子密度的信息。20世紀80年代末，出現(xiàn)了一種新的衛(wèi)星模式，即現(xiàn)代小衛(wèi)星，開辟了新的空間應(yīng)用領(lǐng)域。利用子系統(tǒng)方法確定了影響小型、低成本衛(wèi)星總線設(shè)計的主要設(shè)計問題和限制因素。關(guān)鍵的設(shè)計領(lǐng)域包括改進電池技術(shù)和開發(fā)可展開的太陽能電池陣列、姿態(tài)控制組件、星載數(shù)據(jù)處理/存儲和地面站數(shù)據(jù)采集設(shè)備。雖然最終的衛(wèi)星也將要比以前的小衛(wèi)星更大、更強大、最重要的是更復(fù)雜，但這被認為是這一領(lǐng)域研究的自然進展，是今后更詳細研究的一部分。在過去幾年中，衛(wèi)星工業(yè)開發(fā)了一套綜合的衛(wèi)星子系統(tǒng)和小衛(wèi)星總線。這些子系統(tǒng)包括通信、姿態(tài)傳感和控制、電力轉(zhuǎn)換和分配以及星載數(shù)據(jù)處理。它們本質(zhì)上是模塊化的，可隨時適應(yīng)不同的衛(wèi)星配置，這一概念被稱為半標(biāo)準化。兩種通用的低成本總線都采用了這一概念：MicroSIL，用于質(zhì)量范圍在40-80千克的衛(wèi)星；MiniSIL，用于質(zhì)量范圍在100-500千克的衛(wèi)星。它們的結(jié)構(gòu)以半標(biāo)準子系統(tǒng)為基礎(chǔ)，但易于修改，以利用其他制造商的子系統(tǒng)。它們可以支持包括旋轉(zhuǎn)、三軸控制和重力梯度在內(nèi)的所有穩(wěn)定方法，并可適應(yīng)包括地球探測、空間研究、教育、科學(xué)和實驗任務(wù)、通信和技術(shù)演示驗證在內(nèi)的多種任務(wù)。最近，許多小衛(wèi)星系統(tǒng)都是以已發(fā)射或?qū)⒃谖磥韼啄陜?nèi)發(fā)射的幾十顆（在一些情況下是幾百顆）小衛(wèi)星組成的星座為基礎(chǔ)。因此，需要在很短的時間內(nèi)生產(chǎn)出大量的航天器。傳統(tǒng)的航天生產(chǎn)概念已無法滿足這些新系統(tǒng)的要求，因此需要一種新的裝配、集成和測試（AIT）方法，既能滿足密集型生產(chǎn)的要求，又不引入完全的流程自動化。航天工業(yè)正朝著未來的發(fā)展方向邁進，未來的大型小衛(wèi)星星座能夠在廣闊的地理區(qū)域或全球范圍內(nèi)提供所有類型的業(yè)務(wù)。目前，還沒有關(guān)于小衛(wèi)星的法律或規(guī)則定義。然而，可以根據(jù)衛(wèi)星的質(zhì)量、任務(wù)可續(xù)時間、功能密度等，來將其分為不同的類別。小衛(wèi)星部分得益于最近的創(chuàng)新，特別是小型化和商業(yè)現(xiàn)貨的EEE（電氣、電子和機電）部件技術(shù)（如來自汽車的技術(shù)），提供了低功耗、低質(zhì)量和緊湊外形的高度集成的特征。根據(jù)共同商定的定義，小衛(wèi)星可分為以下幾類：–微型衛(wèi)星（Minisatellite）：通常在100-500千克之間，這類衛(wèi)星一般以經(jīng)濟效益高的操作任務(wù)為目標(biāo)；這種形式/因素提供了有利的技術(shù)能力，而且成本低，也適合為以星座為基礎(chǔ)的系統(tǒng)進行大規(guī)模生產(chǎn)。–微衛(wèi)星（Microsatellite濕質(zhì)量通常小于100千克；衛(wèi)星的能力（如指向、壽命）可能有所降低，但有效載荷可支持可行的商業(yè)案例。這類衛(wèi)星適合多衛(wèi)星應(yīng)用，以實現(xiàn)高重訪率或提高對用戶的可用性。–納衛(wèi)星（Nanosatellite這類衛(wèi)星最初是通過“立方體衛(wèi)星”（CubeSat）系列開發(fā)和推廣的，從1U外形（約1升，質(zhì)量約1-1.2千克）開始?，F(xiàn)在，納衛(wèi)星通過增加質(zhì)量和體積，已演進到12-20U的外形尺寸，從而擁有更強大的衛(wèi)星能力，允許執(zhí)行更宏大的任–皮衛(wèi)星（Picosatellite非常小的衛(wèi)星，質(zhì)量在0.1-1千克之間，單個衛(wèi)星的能力非常有限，但可以通過多顆協(xié)作皮衛(wèi)星一起工作的編隊飛行配置來提供有趣的任務(wù)功能，這些衛(wèi)星可能與一顆更大的“母”衛(wèi)星協(xié)作工作。–飛衛(wèi)星（Femto-satellite）：利用非常先進的納米技術(shù)，在過去的十五年中，設(shè)計出了小于100克的超小衛(wèi)星。這些小衛(wèi)星大多與提供操作信號的“母”衛(wèi)星配套使用（最近的一些飛衛(wèi)星能夠獨立操作）。4《小衛(wèi)星手冊》如表1所示，ITU-RSA.2312（09/2014）報告還按其質(zhì)量對衛(wèi)星進行了分類。LEOHEO511注：本表基于上述報告，日期為2014年，所述數(shù)報告中還提到，從頻率管理的角度來看，尺寸和/或質(zhì)量并不是真正的問題，而任務(wù)持續(xù)時間、軌道不確定性、低衛(wèi)星等效各向同性輻射功率（e.i.r.p.）和開發(fā)速度等因素則是更為重要的因素。除了上文表1中提到的那些分類外，立方體衛(wèi)星（CubeSat）是一類小型化衛(wèi)星，其標(biāo)準外形尺寸為10厘米×10厘米×10厘米的立方體（1個單位或“1U”）?，F(xiàn)有立方體衛(wèi)星的最小尺寸為0.25U，最大為27U。最常見的外形尺寸是3U。更大的外形尺寸，如6U和12U，是由并排堆疊的3U組成。立方體衛(wèi)星的重量通常在0.2-40千克之間，其電子設(shè)備和結(jié)構(gòu)通常采用商業(yè)現(xiàn)貨（COTS）組件。立方體衛(wèi)星標(biāo)準由加州州立理工大學(xué)（CalPoly）和斯坦福大學(xué)于1999年制定，其主要目的是為實現(xiàn)教育目標(biāo)而執(zhí)行價格可承受的飛行任務(wù)。這一標(biāo)準定義使得一個專門的生態(tài)系統(tǒng)得以出現(xiàn)，它提供了成本極低的標(biāo)準化組件，如結(jié)構(gòu)、通用功能電子設(shè)備或發(fā)射筒，這些都得益于規(guī)模效應(yīng)。結(jié)果是，這也降低了立方體衛(wèi)星的發(fā)射成本。從任務(wù)持續(xù)時間來看，非對地靜止（non-GSO）衛(wèi)星系統(tǒng)可分為長期任務(wù)和短期任務(wù)。持續(xù)時間長的任務(wù)通常是大型星座和商業(yè)項目，一般需要大量資本投資。持續(xù)時間短的任務(wù)的最長任務(wù)壽命為三年，一般由星座中的一顆衛(wèi)星或少量衛(wèi)星組成，通常用于非商業(yè)用途或處于早期啟動階段。系統(tǒng)工程關(guān)注的是一個系統(tǒng)在多個目標(biāo)（如質(zhì)量、成本和功率）下的總體性能。系統(tǒng)工程過程是一種有條不紊的方法，用于平衡各個子系統(tǒng)的需求和能力，以提高系統(tǒng)的性能。在小衛(wèi)星開發(fā)項目中，尺寸、體積和質(zhì)量方面的限制往往是無法計算的，再加上客戶要求在給定尺寸內(nèi)集成更多功能的壓力越來越大，因此而使系統(tǒng)工程方法對小衛(wèi)星而言顯得尤為重要。小衛(wèi)星的特性與傳統(tǒng)的大型衛(wèi)星有許多不同之處：–小衛(wèi)星通常有固定的太陽能電池陣列，而不是太陽跟蹤太陽能電池陣列；–小衛(wèi)星通常沒有可展開的太陽能電池板和天線；–質(zhì)量小導(dǎo)致熱慣性反復(fù)出現(xiàn)；–體積小導(dǎo)致發(fā)電和儲電能力降低；《小衛(wèi)星手冊》5–體積可能受到嚴格限制；–小衛(wèi)星有效載荷或總線的表面積可能非常有限；–小衛(wèi)星使用更小的組件、新技術(shù)（如微機電系統(tǒng)（MEMS））和非傳統(tǒng)供應(yīng)商。這些差異意味著，盡管小衛(wèi)星和大型衛(wèi)星的設(shè)計過程相似，但需要考慮的要素和開發(fā)時間卻大6《小衛(wèi)星手冊》第2章與大型衛(wèi)星系統(tǒng)類似，小衛(wèi)星系統(tǒng)也主要由空間段和地面段兩部分組成。與大型衛(wèi)星系統(tǒng)相比，小衛(wèi)星系統(tǒng)的典型特性包括：a)相當(dāng)短的開發(fā)時間；b)相對較小的開發(fā)團隊；c)適度的開發(fā)和測試基礎(chǔ)設(shè)施要求；以及d)開發(fā)商負擔(dān)得起的開發(fā)和運營成本，即“更快、更便宜、更小”。小衛(wèi)星的形式因素被認為為快速部署低成本空間系統(tǒng)提供了一種新方法，但與傳統(tǒng)的大型衛(wèi)星相比風(fēng)險更大，例如，小衛(wèi)星沒有商業(yè)部件的冗余、可靠性和質(zhì)量，或這些部件的冗余、可靠性和質(zhì)量有限。因此，與大型衛(wèi)星相比，小衛(wèi)星的性價比較低，從而大大降低了實施新想法的門檻，提高了與空間有關(guān)的經(jīng)濟效益。隨著時間的推移，技術(shù)創(chuàng)新的步伐以及采用更類似于消費電子產(chǎn)品的標(biāo)準和程序意味著價格不斷下降和性能不斷提高。衛(wèi)星系統(tǒng)的空間段是兩個工作組件之一（另一個是地面段）。它包括衛(wèi)星或衛(wèi)星星座以及上行和下行衛(wèi)星鏈路。航天器本身以及與其他空間電臺的任何其他鏈路構(gòu)成空間段。航天器通常用有效載荷和業(yè)務(wù)模塊或“總線”來描述。衛(wèi)星總線的能力與其容納有效載荷和滿足任務(wù)要求的能力有關(guān)。有效載荷的容納要求很多，包括質(zhì)量；幾何形狀（體積、機械接口、視野）；熱接口；功率（瓦特數(shù)、電壓、占空比數(shù)據(jù)（速率、接口污染環(huán)境；電磁干擾限制；以及航天器指向知識和控制（回轉(zhuǎn)和沉降速率、穩(wěn)定性、抖動）。任務(wù)結(jié)構(gòu)對航天器總線提出了更多要求，例如，星載數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)內(nèi)存和通信鏈路；電池容量；以及推進需求（軌道插入、軌道維持、編隊飛行、任務(wù)結(jié)束脫軌）。其他任務(wù)要求包括航天器壽命（消耗品、輻射劑量和太陽能電池陣列退化）、可靠性和冗余度。一般來說，航天器總線包括許多子系統(tǒng)：推進；熱控制；電源和配電；姿態(tài)控制；遙測、指揮和控制；發(fā)射機/天線；計算機/星載處理/軟件以及結(jié)構(gòu)元件。所有空間任務(wù)都受到運載火箭性能（入軌質(zhì)量）和整流罩（即保護航天器在大氣層中飛行的空氣動力罩）體積的限制。對于小型消耗性運載火箭來說，這些限制可能非常嚴重，并可能導(dǎo)致對“可展開性”（如太陽能電池板）的復(fù)雜設(shè)計，以便將衛(wèi)星裝入整流罩。在這些限制條件下，衛(wèi)星設(shè)計者通常希望最大限度地增加有效載荷的可用資源，并盡量減少航天器總線所需的資源。因此，許多小衛(wèi)星技術(shù)開發(fā)工作都致力于減少總線的體積、質(zhì)量和功耗，同時通過提高電池容量、太陽能電池陣列效率、數(shù)據(jù)內(nèi)存、處理速度等來提供強大的能力。這一趨勢可能會在航空電子設(shè)備以及仍處于萌芽階段的微小機電系統(tǒng)領(lǐng)域繼續(xù)下去。小衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以在相對較小的封裝內(nèi)提供大量功能的地步。小衛(wèi)星所能容納的設(shè)備、功能和能力自然是有限的。通常情況下，平臺的最低功能包括：–功率控制子系統(tǒng)，用于產(chǎn)生、儲存、調(diào)節(jié)和分配航天器、特別是有效載荷工作所需的電力。這包括太陽能電池板（通常可展開以擴大面積），小衛(wèi)星上的電池可提供幾十到幾百瓦的電力，最大功率可達1千瓦。–姿態(tài)和軌道控制系統(tǒng)（AOCS），用于確定和控制航天器的姿態(tài)、指向和軌道位置?！缎⌒l(wèi)星手冊》7–遙測、跟蹤和指揮系統(tǒng)（TT&C），該子系統(tǒng)與衛(wèi)星控制中心進行通信，以便對衛(wèi)星進行遠程控制和跟蹤。對于小衛(wèi)星而言，TT&C鏈路主要使用S波段，偶爾也使用允許的UHF/VHF波段。–推進子系統(tǒng)，為調(diào)整軌道和姿態(tài)提供推力。小衛(wèi)星通常只有非常有限的化學(xué)或電力推進系統(tǒng)（推進劑供應(yīng)有限）。這可能會對衛(wèi)星的壽命和精確維持軌道的能力造成很大的限根據(jù)任務(wù)的不同，小衛(wèi)星攜帶的專用有效載荷也受到衛(wèi)星允許尺寸、重量和功率的限制。典型的有效載荷包括：–用于光電地球觀測的望遠鏡–望遠鏡的尺寸通常受到衛(wèi)星尺寸的限制。–射頻（RF）傳感器、特別是合成孔徑雷達（SAR）有效載荷的尺寸和雷達等有源儀器的可用功率都受到限制。–衛(wèi)星通信有效載荷，配有適當(dāng)尺寸和形狀的天線–用于小衛(wèi)星和用戶地面終端（一側(cè)）與（饋線）網(wǎng)關(guān)臺站（另一側(cè)）之間的雙向鏈路。克服尺寸限制的一種方法是在小衛(wèi)星上安裝天線等可展開的結(jié)構(gòu)。地面段包括用于收集和向用戶傳播衛(wèi)星信息的所有地面組成部分。地面系統(tǒng)的主要組成部分包括提供遙測、跟蹤以及與航天器的指令接口的地球站、提供多個地面組成部分之間的連接的地面網(wǎng)絡(luò)、管理航天器操作的控制中心、作為用戶接口檢索所傳輸信息以進行額外處理的遠程終端。地面段的設(shè)計可取決于許多因素，其中可包括、但不限于以下因素：–滿足任務(wù)要求的數(shù)據(jù)量；–地面資產(chǎn)相對于任務(wù)軌道參數(shù)的位置；–預(yù)算限制；–團隊的分布；–航天器控制方的隸屬關(guān)系；–規(guī)則要求。地面系統(tǒng)負責(zé)收集和分發(fā)任務(wù)中最寶貴的資產(chǎn)：數(shù)據(jù)。使用合適的地面系統(tǒng)是任務(wù)成功的關(guān)對于小衛(wèi)星高端領(lǐng)域（>100千克），地面系統(tǒng)與大型衛(wèi)星的地面系統(tǒng)非常相似。地面系統(tǒng)包括用于指揮和控制航天器、準備其有效載荷和任務(wù)以及收集、處理和向用戶傳播衛(wèi)星數(shù)據(jù)的所有地面要素。–地基通信由地面站來確保，它提供與航天器的TT&C接口。–地面網(wǎng)絡(luò)提供地面設(shè)備之間的連接，這些設(shè)備可根據(jù)任務(wù)需求分布在不同地區(qū)。–控制中心負責(zé)管理航天器的指揮控制、健康監(jiān)測和日常操作。它提供獲取、存儲、顯示和管理衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)以及向衛(wèi)星發(fā)送遙控指令的手段。一般還包括飛行動力系統(tǒng)（FDS），它使用測距數(shù)據(jù)來確定衛(wèi)星軌道，以及從全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）遙測數(shù)據(jù)中獲取導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并在需要進行衛(wèi)星機動時確定軌道控制機動參數(shù)（軌道維持、臺站保持以及避免碰撞機動）。除此之外，控制中心通常還包含一些高級管理軟件，以簡化操作或使操作自動化（日程管理、地面站管理等）。必要時，還使用加密/解密裝置來提供安全的通信功能。8《小衛(wèi)星手冊》控制中心通常還與提供防撞信息的外部業(yè)務(wù)連接，以避免碎片。控制中心還用于衛(wèi)星發(fā)射和早期軌道階段（LEOP），在這一階段可以使用額外的地面站（支持各站通過地面網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)臨時連接）。–任務(wù)中心允許運營商管理用戶的需求，并配置衛(wèi)星有效載荷或編制衛(wèi)星任務(wù)計劃。–有效載荷數(shù)據(jù)處理中心獲取數(shù)據(jù)接收地面站收到的有效載荷原始遙測數(shù)據(jù)，對其進行處理，以生成最終用戶信息，將其存檔并將處理后的信息傳播給最終用戶。–通常還會使用一些額外的設(shè)施。這些設(shè)施可以集中在地面段層面，也可以在上述每個中心中予以實施，例如，硬件基礎(chǔ)設(shè)施管理、用戶管理、日志管理和安全管理。當(dāng)需要高度自動化時，可以定義和實施一些特定的自動化工具，以減少對人工活動的需求（特別是衛(wèi)星星座飛行管理，以降低操作成本和操作員的工作量，并確保日常操作的安全）。衛(wèi)星或航天器一旦發(fā)射升空，通常會被置于圍繞地球的若干特定軌道中的一個軌道商–或者也可能會被送去進行星際旅行，這意味著它不再圍繞地球運行，而是圍繞太陽運行，直至抵達起最終目的地，如火星或木星。決定衛(wèi)星使用哪種軌道最好的因素有很多，這取決于衛(wèi)星的設(shè)計目標(biāo)。小衛(wèi)星通常部署在低地球軌道（LEO），但有些任務(wù)也發(fā)射至中地球軌道（MEO）上，有些演示驗證任務(wù)則部署在地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）上。新系列的小衛(wèi)星目前正瞄準對地靜止軌道（GEO）/地球同步軌道（GSO），以便探索新的任務(wù)，特別是電信領(lǐng)域的任務(wù)。一些科學(xué)或探索任務(wù)現(xiàn)在也在考慮使用與“母”衛(wèi)星相結(jié)合的小衛(wèi)星，以實現(xiàn)觀測的多樣性。小衛(wèi)星系統(tǒng)的軌道參數(shù)大多與傳統(tǒng)衛(wèi)星沒有什么不同。對于超小衛(wèi)星，例如，納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星，由于有機會作為次級有效載荷發(fā)射，通常要到衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計的后期才能非常精確地知道它們的軌道參數(shù)，這些衛(wèi)星的任務(wù)目標(biāo)是某種形式的技術(shù)演示驗證，例如，姿態(tài)控制、系繩操縱或者僅僅是材料或電氣元件的在軌驗證，因此它們并不局限于特殊軌道，只要確保地球站和航天器之間的定期通信即可。根據(jù)《無線電規(guī)則》第1.188、1.189和1.190款，地球同步衛(wèi)星、對地靜止衛(wèi)星和對地靜止衛(wèi)星軌道的縮寫詞和含義描述如下：1.188地球同步衛(wèi)星：其旋轉(zhuǎn)周期等于地球繞地軸旋轉(zhuǎn)周期的地球衛(wèi)星。1.189對地靜止衛(wèi)星：其圓形和直接軌道位于地球赤道平面內(nèi)并因此相對地球保持固定的地球同步衛(wèi)星；推而廣之，相對地球保持近似固定的地球同步衛(wèi)星（WRC-03）。1.190對地靜止衛(wèi)星軌道：其圓形和直接軌道位于地球赤道平面內(nèi)的地球同步衛(wèi)星軌道。對地靜止/地球同步軌道（GSO）是距離地球36000千米的正向和高空軌道，周期約為24小時，大多工作于赤道平面上的低傾角，以便將地面天線固定指向衛(wèi)星。地球同步軌道上的航天器看起來像是在地球上空保持在恒定的經(jīng)度商，盡管它可能看似在南北方向徘徊。航天器每天在同一時間返回天空中的同一點上。在任何傾角上，地球同步軌道都與地球自轉(zhuǎn)同步。如果你是地面上的一個觀察者，那么你將會看到衛(wèi)星就像在一個固定的位置上，沒有移雖然地球同步衛(wèi)星可以有任何傾角，但與對地靜止軌道的主要區(qū)別在于以下事實，即它們位于赤道的同一平面上，偏心率為零，傾角小于或等于15度。在本《手冊》中，對地靜止衛(wèi)星是指軌道傾角小于或等于15度的地球同步衛(wèi)星（請參見《無線電規(guī)則》第A.9.6A款）?！缎⌒l(wèi)星手冊》9為了與地球自轉(zhuǎn)完全吻合，GSO衛(wèi)星在35786千米高度上的速度應(yīng)為每秒約3千米。從地球中心算起，該高度大約為42164千米。與許多衛(wèi)星相比，這距離地球更遠。GSO適用于需要持續(xù)保持在地球上空某一特定位置的衛(wèi)星，如通信衛(wèi)星。這樣，地球上的天線就可以固定下來，始終指向該衛(wèi)星而不移動。氣象監(jiān)測衛(wèi)星也可以使用這種方法，因為它們可以持續(xù)觀測特定區(qū)域，以了解那里的天氣趨勢。GSO上的衛(wèi)星覆蓋地球很大的范圍，因此只要三顆間距相等的衛(wèi)星就可以提供近乎全球的覆蓋。這是因為當(dāng)衛(wèi)星距離地球如此之遠時，它可以同時覆蓋大片區(qū)域。這就好比你在一米之外比在一厘米之外能看到更多的地圖一樣。因此，從GEO/GSO上同時看到整個地球所需的衛(wèi)星數(shù)量要遠遠少于在較低高度上看地球所需的衛(wèi)星數(shù)量。該GSO軌道實際上并不適合小衛(wèi)星任務(wù)，因為迄今為止，小衛(wèi)星所能實現(xiàn)的有效載荷性能（例如，地球探測儀器的分辨率或通信的帶寬和功率）與傳統(tǒng)的大型衛(wèi)星相比，仍相當(dāng)有限。然而，越來越多的小衛(wèi)星（甚至微衛(wèi)星/納衛(wèi)星）現(xiàn)經(jīng)過改裝或設(shè)計，已可以在GSO上執(zhí)行電信任務(wù)。工作于GSO顯然受到更多限制，因為要工作于36000千米就需要增強通信，增強推進能力也是這些任務(wù)的必小衛(wèi)星將受益于能夠提供直接射入GSO（共箭發(fā)射）的發(fā)射業(yè)務(wù)，因為將地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）環(huán)繞到GSO的推進能力（推進劑質(zhì)量或電力，取決于推進技術(shù)）非常大。低地球軌道（LEO），顧名思義，是指相對接近地球表面的軌道。它的高度通常小于2000千米，但也可能低至海平面以上160千米1，與其他軌道相比雖然較低，但距離地球表面仍然很遠。相比之下，大多數(shù)商用飛機的飛行高度不會超過約14千米，因此，即使是最低的LEO也要比之高出十多倍。GEO上的衛(wèi)星必須始終沿著地球赤道運行，而LEO衛(wèi)星則不同，它們不必始終以同樣的方式沿著特定的路徑環(huán)繞地球運行–它們的平面可以傾斜。這意味著LEO上的衛(wèi)星有更多的可用路徑，這也是LEO成為常用軌道的原因之一。LEO離地球很近，這使它在幾個方面都很有用。它是最常用于衛(wèi)星成像的軌道，因為靠近地表，使之可以拍攝分辨率更高的圖像。它也是國際空間站（ISS）使用的軌道，因為宇航員更容易在較短的距離內(nèi)往返空間站。該軌道上的衛(wèi)星以每秒約7.8千米的速度運行；以這一速度，一顆衛(wèi)星繞地球一周約需90分鐘，這意味著ISS每天繞地球約16次。單個LEO衛(wèi)星對電信等任務(wù)的作用較小，因為它們在天空中的移動速度太快，因此需要地面站花費大量精力來跟蹤。相反，LEO上的通信衛(wèi)星通常是由多顆衛(wèi)星組成的大型組合體或星座的一部分，來提供持續(xù)的覆蓋。為了擴大覆蓋范圍，有時會一起發(fā)射由幾顆相同或相似衛(wèi)星組成的星座，以形成一個環(huán)繞地球的“網(wǎng)”。這樣，它們就能通過協(xié)同工作同時覆蓋地球上的大片區(qū)域。大多數(shù)小衛(wèi)星都以LEO為目標(biāo)，因為與高空軌道相比，500-600千米范圍內(nèi)的低空軌道有更多的發(fā)射機會，而且價格可承受。發(fā)射市場的發(fā)展意味著有更多的機會，從與傳統(tǒng)的主要任務(wù)共箭發(fā)射，到專門的多衛(wèi)星發(fā)射。請參見第7章。當(dāng)需要低延遲、但實現(xiàn)全球覆蓋需要數(shù)千顆在軌（例如，Starlink使用的550千米高度）衛(wèi)星時，LEO也非常適合用于寬帶電信的微型衛(wèi)星大規(guī)模星座。與其他軌道相比，該軌道的輻射環(huán)境沒那么惡劣，為小衛(wèi)星使用商業(yè)EEE部件（電氣、電子和機電）提供了更好的條件。10《小衛(wèi)星手冊》最近，高度為300-400千米的極低地球軌道（vLEO）受到越來越多的關(guān)注，尤其是對小衛(wèi)星而言，因為它們有望提供更低的延遲時間，以及更好的鏈路預(yù)算和信噪比，原因是與相關(guān)區(qū)域的距離縮短了。由于在這些高度大氣殘余物的阻力相當(dāng)大，因此需要考慮采取一些措施，如采用更具“空氣動力”的航天器設(shè)計和增加軌道保持所需的燃料，可能的話使用“空氣呼吸”電力推進，來實現(xiàn)適當(dāng)?shù)难娱L其壽命。各種大小的衛(wèi)星、但越來越多的小衛(wèi)星都選擇LEO，這本身就帶來了物理擁擠的問題，因為衛(wèi)星之間可能會高速接近和擦過，如果發(fā)生碰撞，它們不僅會被摧毀，還會產(chǎn)生碎片云，給其他衛(wèi)星帶來危險。這種碰撞的數(shù)量正在以驚人的速度增加，許多最小的衛(wèi)星沒有能力進行機動來避免或躲從長遠來看，LEO可被視為“自清潔”軌道，殘余大氣阻力會造成高空衰減，使小衛(wèi)星一般在不到25年的時間內(nèi)自然重返大氣層；但LEO衛(wèi)星數(shù)量的增長若干數(shù)量級地超過了重返大氣層的衛(wèi)星小衛(wèi)星數(shù)量激增帶來的另一個問題是軌道污染，特別是對地面天文望遠鏡視場的影響。目前正在進行工程、規(guī)則和程序方面的努力，試圖減輕這種現(xiàn)象。此外，還在進行一些關(guān)于在超低軌道上使用衛(wèi)星的系統(tǒng)研究，即基本上接近我們認為的大氣層的“頂部”。這些衛(wèi)星可能用于通信、觀測或科學(xué)任務(wù)。出于成本原因和對盡量減少阻力的考慮，這些衛(wèi)星須是“小型”的；不過，它們也需要連續(xù)推進系統(tǒng)，與通常認為的常規(guī)小衛(wèi)星將有很大的中地球軌道包括LEO與GEO之間任何位置的各種軌道，一般高度在海平面以上約10000千米2。類似于LEO，MEO也不需要繞地球特定路線，有多種不同用途的衛(wèi)星都可以使用MEO。導(dǎo)航衛(wèi)星（如歐洲伽利略系統(tǒng)）常常使用它。伽利略系統(tǒng)為整個歐洲的導(dǎo)航通信提供動力，并用于多種類型的導(dǎo)航，從跟蹤大型噴氣式飛機到為智能手機導(dǎo)航。伽利略系統(tǒng)使用一個由多顆衛(wèi)星組成的星座，可同時覆蓋全球大部分地區(qū)。MEO軌道也非常適合用于寬帶電信的微型衛(wèi)星大規(guī)模星座，與LEO相比，延遲損失較小，但與1200千米左右高度的LEO相比，保證全球地球覆蓋所需的衛(wèi)星數(shù)量減少了。與LEO相比，輻射環(huán)境更為惡劣，不太適合低端小衛(wèi)星任務(wù)，例如，納衛(wèi)星、立方體衛(wèi)星和皮高橢圓軌道（HEO）是具有高偏心率的橢圓軌道，通常指繞地球運行的軌道。傾斜HEO軌道的例子包括Molniya軌道（以使用該軌道的蘇聯(lián)通信衛(wèi)星Molniya命名）和Tundra軌道。這種極度拉長的軌道的優(yōu)點是，在接近遠地點和從遠地點下降的過程中，在天空中某一點的停留時間較長。在較長的遠地點停留時間內(nèi)移動的物體看起來移動緩慢，并長時間停留在高緯度地面上空的高空。這使得這些橢圓軌道對通信衛(wèi)星非常有用。極地軌道上的衛(wèi)星通常自北向南而不是自西向東經(jīng)過地球，大致經(jīng)過地球兩極。極地軌道上的衛(wèi)星不一定要精確地經(jīng)過南北兩極；即使偏差在20-30度之內(nèi)，也仍然被歸類為極地軌道。極地軌道是低地球軌道的一種，因為它們處于200-1000千米的低空。2《小衛(wèi)星手冊》11太陽同步軌道（SSO）是一種特殊類型的極地軌道。在極地區(qū)域上空運行的SSO衛(wèi)星與太陽同步。這意味著它們與太陽同步，始終處于相對于太陽的同一“固定”位置上。這意味著衛(wèi)星總是在相同的當(dāng)?shù)貢r間訪問相同的點-例如，每天中午準時經(jīng)過巴黎市。太陽同步軌道是一個近乎環(huán)繞地球的極地軌道，在該軌道上，衛(wèi)星在相同的當(dāng)?shù)貢r間經(jīng)過地球表面的某個給定點。從技術(shù)上講，如果前沖速率等于地球繞太陽運動的角速率（每年360°,即大約1.99×10?7(rad/s)），那么該軌道就是太陽同步軌道。使用太陽同步軌道的系統(tǒng)的一個例子是地球觀對于此類任務(wù)來說，衛(wèi)星須始終看起來在一天中的同一時間觀測地球上的某一點，這很重要，因為它可以為許多利用衛(wèi)星圖像來比較某處隨時間變化情況的應(yīng)用提供服務(wù)?？茖W(xué)家利用這樣的圖像系列來研究天氣模式是如何出現(xiàn)的，以幫助預(yù)測天氣或風(fēng)暴；監(jiān)測森林火災(zāi)或洪水等緊急情況；或者積累有關(guān)森林砍伐或海平面上升等長期問題的數(shù)據(jù)。通常情況下，SSO上的衛(wèi)星是同步的，這樣它們就會一直處于黎明或黃昏狀態(tài)-這是因為，如果一直處于日落或日出狀態(tài)，那么它們就永遠不會讓太陽處于地球遮擋它們的角度上。太陽同步軌道上的衛(wèi)星通常位于600-800千米的高度。到目前為止，大多數(shù)小衛(wèi)星都工作于LEO，少數(shù)工作于MEO、SSO、甚至GEO。小衛(wèi)星系統(tǒng)的軌道參數(shù)大多無異于傳統(tǒng)衛(wèi)星的軌道參數(shù)。對于超小衛(wèi)星，如納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星，由于有機會作為次級有效載荷來發(fā)射，因此通常要到衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計的后期才能非常精確地知道它們的軌道參數(shù)，這些衛(wèi)星的任務(wù)目標(biāo)是某種形式的技術(shù)演示驗證，例如，姿態(tài)控制、系繩操縱或者僅僅是材料或電氣元件的在軌驗證，因此它們并不局限于特殊軌道，只要確保地球站和航天器之間的定期通信即可。關(guān)于SSO的更多信息，請參見第節(jié)。軌道周期（又稱旋轉(zhuǎn)周期）是指某個空間電臺繞另一個物體完成一次軌道運行所需的時間。衛(wèi)星轉(zhuǎn)完一圈所需的時間稱為軌道周期。遠地點是衛(wèi)星地球軌道上與地球中心距離最大的一點，近地點是衛(wèi)星地球軌道上與地球中心距離最小的一點。衛(wèi)星的軌道周期通?？梢愿鶕?jù)遠地點和近地點的高度值計算出來。由于在參考體為地球時，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報資料會按照《無線電規(guī)則》附錄4的要求提供周期以及遠地點/近地點的高度，因此應(yīng)確保這些值保持一致。對于特殊軌道，例如，使用拉格朗日點的軌道，如果軌道周期不能簡單地根據(jù)遠地點和近地點的高度值計算出來，則應(yīng)在帶有申報資料的后附資料中做出解釋（請參見第2.1.8節(jié)）。過去曾考慮將地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）用于微衛(wèi)星驗證任務(wù)，因為許多發(fā)射機會都可以作為共享火箭提出。然而，輻射環(huán)境非常惡劣（范艾倫（VanAllen）輻射帶），并且由于軌道環(huán)境的限制，任務(wù)的壽命可能相當(dāng)有限。小衛(wèi)星，甚至納衛(wèi)星，現(xiàn)在也被考慮用于空間探索，如彗星攔截和科學(xué)任務(wù)，如太陽觀測站和宇宙觀測站，主要是作為“母”衛(wèi)星的伴星，受益于其衛(wèi)星通信功能和推進能力，以及到達所需興趣區(qū)域或軌跡時的在軌注入業(yè)務(wù)。小衛(wèi)星伴星提供了靈活的、經(jīng)濟高效的空間任務(wù)部署，以及從多個地點進行觀測的多樣性；不過，在價格/性能/可靠性/風(fēng)險方面的平衡也與主要任務(wù)不同。這些軌道中有些是深空任務(wù)（如飛往小行星的HERA任務(wù)）、月球轉(zhuǎn)移和月球軌道；而在適當(dāng)?shù)臅r候，還將12《小衛(wèi)星手冊》有小衛(wèi)星任務(wù)飛往拉格朗日點，如L1和L5，在這些特定區(qū)域，衛(wèi)星與地球和太陽的相對位置可以保持準穩(wěn)定。其他軌道，如光環(huán)軌道、近直角光環(huán)軌道（NRHO），也有可能用于小衛(wèi)星任務(wù)。拉格朗日點是小質(zhì)量天體在兩個大質(zhì)量軌道天體影響下的平衡點，在這里兩個大天體的引力和離心力相互平衡。因此，拉格朗日點為衛(wèi)星提供了一個穩(wěn)定位置的可能性，因為只需要很少的軌道修正操縱就可以將衛(wèi)星維持在所需的軌道上。兩個大天體的軌道平面上有五個可能的拉格朗日點，每個給定的兩個軌道天體的組合都有五個可能的拉格朗日點。利用拉格朗日點的常見軌道包括日地系統(tǒng)和地月系統(tǒng)中的軌道。《小衛(wèi)星手冊》13第3章本章僅介紹國際電聯(lián)的相關(guān)規(guī)定，小衛(wèi)星運營商仍需考慮國家規(guī)定。1865年5月17日，20個創(chuàng)始成員在巴黎簽署了第一份《國際電報公約》，并成立了國際電報聯(lián)盟（國際電聯(lián)的第一個名稱），以監(jiān)督該協(xié)議的后續(xù)修正。自1865年以來，為促進當(dāng)時國際電報網(wǎng)絡(luò)間的合作，國際電聯(lián)早于許多其他標(biāo)準化機構(gòu)往前邁了一步，其悠久而卓越的歷史包含了許多重要的“第一次”，例如，莫爾斯碼使用的標(biāo)準化和世界上第一個無線電通信和固定電信網(wǎng)絡(luò)。多年來，國際電聯(lián)的任務(wù)已經(jīng)擴大到涵蓋語音電話的發(fā)明、無線電通信的發(fā)展、第一顆通信衛(wèi)星的發(fā)射，以及最近以電信為基礎(chǔ)的信息時代。國際電聯(lián)促進國際合作和團結(jié)，在發(fā)展中國家提供技術(shù)援助以及創(chuàng)建、開發(fā)和改進電信與信息通信技術(shù)（ICT）設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，以促進和加強電信/信息通信技術(shù)的發(fā)展。它在電信和信息通信技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，特別是聚焦無線電頻譜管理、全球電信標(biāo)準化、應(yīng)急電信、制定電信和信息通信技術(shù)的政策和規(guī)則框架、彌合數(shù)字鴻溝、開展能力建設(shè)和向其成員國提供技術(shù)援助，以及充當(dāng)國際合作和協(xié)調(diào)的平臺。在頻譜/軌道資源的國際頻率管理領(lǐng)域，國際電聯(lián)的法律制度被納入《組織法》和《公約》以及《無線電規(guī)則》和相關(guān)的《程序規(guī)則》（RoP）。只有代表國際電聯(lián)成員國的國家主管部門才能為自身利益或代表衛(wèi)星運營商向國際電聯(lián)申請使用無線電頻譜和軌道資源。關(guān)于更多詳情，請參見國際電聯(lián)網(wǎng)址：。國際電聯(lián)的成員包括193個成員國、900多個公共和私營部門公司、大學(xué)、研究機構(gòu)以及國際和區(qū)域電信實體，稱為部門成員和準部門成員，包括中小企業(yè)（SME）和學(xué)術(shù)界。國際電聯(lián)成員代表了來自世界各地的政府、大小公司、學(xué)術(shù)界和國際組織的各種個人和組織。它在大小、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和目的方面各不相同。然而，將它們聚集在國際電聯(lián)的是一個共同的信念，即技術(shù)作為一種向善的力量的重要性。它們共同努力以塑造信息通信技術(shù)的未來，從大數(shù)據(jù)、5G和物聯(lián)網(wǎng)到人工智能、廣播和多媒體、智能城市、量子信息技術(shù)和智能交通系統(tǒng)。國際電聯(lián)制定國際標(biāo)準，協(xié)調(diào)無線電頻譜和衛(wèi)星軌道的使用，并支持數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展以及政策和規(guī)則改革。國際電聯(lián)有三個部門：無線電通信部門、電信標(biāo)準化部門和電信發(fā)展部門。每個“部門成員”（私營部門或?qū)W術(shù)界）至少屬于國際電聯(lián)工作的這三個部門中的一個。部門成員可以充分參與國際電聯(lián)廣泛領(lǐng)域的工作，因為它們有權(quán)參加其加入的任何國際電聯(lián)部門的所有研究組。一些公司和組織選擇加入一個以上的國際電聯(lián)部門。與此同時，有具體重點的實體可以選擇作為準部門成員加入國際電聯(lián)，從而參加某個單一的研究組。中小型企業(yè)（SME）可以作為準部門成員以優(yōu)惠的費用參加任何特定的研究組。來自發(fā)展中國家的部門成員也受益于優(yōu)惠的費率。14《小衛(wèi)星手冊》加入國際電聯(lián)的學(xué)術(shù)界、大學(xué)及其相關(guān)研究機構(gòu)可以以優(yōu)惠的費率、基于單一費用參與所有三關(guān)于更多詳情，請參見：/hub/membership/our-members/。要成為國際電聯(lián)的一名成員，請通過以下網(wǎng)頁進行申請：/hub/membership/become-a-member/請注意，在申請之前，請務(wù)必查看網(wǎng)頁上列出的權(quán)益、費用、參與以及成員條款和條件。電信信息交換業(yè)務(wù)（TIES）是一組網(wǎng)絡(luò)化的信息資源和業(yè)務(wù)，僅免費提供給國際電聯(lián)成員，以支持其參與國際電聯(lián)的活動。擁有TIES訪問權(quán)限的用戶帳戶允許訪問國際電聯(lián)信息資源，包括文稿和其他工作文件。要通過電子提交系統(tǒng)向無線電通信局提交衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報資料，需要有一個TIES賬戶（請參見第.1需要提前在線注冊才能獲得活動虛擬會議的訪問權(quán)限。對于大多數(shù)國際電聯(lián)的法定活動，獲得相應(yīng)的注冊聯(lián)系人批準也是一項要求。關(guān)于更多詳情，請參見：/en/ties-services/Pages/default.aspx。根據(jù)國際電聯(lián)《組織法》第7條，國際電聯(lián)的組成如下：a)全權(quán)代表大會（PP），它是國際電聯(lián)的最高機關(guān)；b)理事會，它代表全權(quán)代表大會行使職能；c)國際電信世界大會；d)無線電通信部門（ITU-R），包括世界和區(qū)域無線電通信大會、無線電通信全會（RA）和無線電規(guī)則委員會（RRBe)電信標(biāo)準化部門（ITU-T包括世界電信標(biāo)準化全會（WTSAf)電信發(fā)展部門（ITU-D），包括世界和區(qū)域電信發(fā)展大會；g)總秘書處（GS）。國際電聯(lián)的結(jié)構(gòu)圖如下所示：《小衛(wèi)星手冊》15考慮到發(fā)展中國家特別關(guān)注的問題，無線電通信部門（ITU-R）的職能須是實現(xiàn)國際電聯(lián)《組織法》第1條中所述的國際電聯(lián)有關(guān)無線電通信的宗旨：-確保所有無線電通信業(yè)務(wù)合理、公平、有效和經(jīng)濟地使用無線電頻譜，包括使用對地靜止衛(wèi)星或其他衛(wèi)星軌道的業(yè)務(wù)，但須遵守本《組織法》第44條的規(guī)定，以及-開展不受頻率范圍限制的研究，并采納關(guān)于無線電通信事項的建議書。無線電通信部門（ITU-R）通過以下方式開展工作：a)世界和區(qū)域無線電通信大會，包括世界無線電通信大會（WRC-大會籌備會議（CPM），負責(zé)編寫關(guān)于ITU-R籌備研究和WRC議項可能解決方案的綜合報告，用于支持世界無線電通信大會的工作。b)無線電規(guī)則委員會（RRB-無線電規(guī)則委員會由不超過12名委員或相當(dāng)于成員國總數(shù)6%的委員組成，以人數(shù)較多者為準；-無線電規(guī)則委員會的職責(zé)包括：○根據(jù)《無線電規(guī)則》和可通過具有相應(yīng)職權(quán)的無線電通信大會做出的任何決定，批準包括技術(shù)標(biāo)準在內(nèi)的《程序規(guī)則》（RoP）。主任和無線電通信局在適用《無線電規(guī)則》來登記成員國所做的頻率指配時，須使用這些《程序○審議無法通過適用上述《程序規(guī)則》解決的任何其他事項；○根據(jù)《無線電規(guī)則》中規(guī)定的程序，并按照具有相應(yīng)職權(quán)的大會的規(guī)定或者理事會在征得多數(shù)成員國同意的情況下，為籌備此類大會或根據(jù)此類大會的決定所做的規(guī)定，履行國際電聯(lián)《組織法》第78款中所述的、與頻率指配和使用有關(guān)的任何其他職責(zé)。c)無線電通信全會（RA-它負責(zé)無線電通信研究的結(jié)構(gòu)、計劃和審批。全會通常每三年或四年召開一次，在時間和地點上可能與世界無線電通信大會（WRC）有關(guān)。d)無線電通信研究組（SG-來自世界各地電信組織和主管部門的1500多名專家參與了研究組的工作，這些研究組的工作涉及以下方面：○起草無線電通信大會的技術(shù)基礎(chǔ)；○制定建議書草案；○編制手冊。e)無線電通信顧問組（RAG-RAG的任務(wù)是：○審議本部門通過的優(yōu)先事項和戰(zhàn)略；○為研究組的工作提供指南；○建議采取措施，促進與其他組織和國際電聯(lián)其他部門的合作和協(xié)調(diào)。-RAG就這些事項向無線電通信局主任提供咨詢意見。RA可將其職權(quán)范圍內(nèi)的具體事項提交給RAG（《公約》第137A款）。f)無線電通信局（BR），由當(dāng)選主任領(lǐng)導(dǎo)。16《小衛(wèi)星手冊》-無線電通信局（BR）下設(shè)空間業(yè)務(wù)部（SSD）、地面業(yè)務(wù)部（TSD）、無線電通信研究組部（SGD）以及信息處理技術(shù)、行政管理和出版部（IAP）。ITU-R的結(jié)構(gòu)圖如下所示：在小衛(wèi)星計劃的早期階段需要考慮的關(guān)鍵問題之一是無線電頻率的選擇。劃分給non-GSO衛(wèi)星適用的空間業(yè)務(wù)的所有頻率同樣適用于小衛(wèi)星。微型衛(wèi)星使用的典型業(yè)務(wù)和無線電頻譜在第4章中進頻率劃分表（《無線電規(guī)則》第5條）和相關(guān)原則是規(guī)劃和實施無線電通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。出于頻率劃分的目的，該表將世界分為三個區(qū)域來組織，如下圖所示（請參見圖1），并在《無線電規(guī)則》第5.3-5.9款中進行描述。目前的方法是基于帶腳注的塊劃分方法。受管制的頻段（8.3kHz–3000GHz）被分割成更小的頻段，并劃分給40多種經(jīng)定義的無線電通信業(yè)務(wù)（《無線電規(guī)則》第1條）。無線電業(yè)務(wù)分為主要業(yè)務(wù)或次要業(yè)務(wù)（后者不得對前者造成有害干擾或向其提出保護要求），腳注用于進一步規(guī)定如何指配或使用這些頻率?！缎⌒l(wèi)星手冊》17國際電聯(lián)用于《無線電規(guī)則》頻率劃分的區(qū)1區(qū)：1區(qū)包括東部以A線為界（A線、B線和C線的定義如下）和西部以B線為界的地區(qū)，不包括伊朗伊斯蘭共和國位于這些界限之間的任何領(lǐng)土。它還包括亞美尼亞、阿塞拜疆、俄羅斯聯(lián)邦、格魯吉亞、哈薩克斯坦、蒙古、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦、土耳其和烏克蘭的全部領(lǐng)土以及位于A線與C線之間、俄羅斯聯(lián)邦以北的地區(qū)。2區(qū)：2區(qū)包括東部以B線為界、西部以C線為界的地區(qū)。3區(qū)：3區(qū)包括東部以C線為界、西部以A線為界的地區(qū)，但亞美尼亞、阿塞拜疆、俄羅斯聯(lián)邦、格魯吉亞、哈薩克斯坦、蒙古、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦、土耳其和烏克蘭的任何領(lǐng)土以及俄羅斯聯(lián)邦以北的地區(qū)除外。它還包括伊朗伊斯蘭共和國位于這些界限之外的那部分領(lǐng)土。更多的詳細信息請參考《無線電規(guī)則》第5條。無線電通信局提供了一個有用的工具，稱為RR5頻率劃分表（TFA）軟件。該用戶友好的程序使用戶能夠在國際電聯(lián)的所有區(qū)之間輕松確定指配給特定空間業(yè)務(wù)的頻段，反之亦然。有關(guān)訪問該軟件的更多信息，請參考第節(jié)。國際電聯(lián)成員國有義務(wù)遵守并采取必要步驟，要求其設(shè)立或運營的從事國際業(yè)務(wù)或者能對其他國家的無線電業(yè)務(wù)造成有害干擾的所有電信辦公室和電臺的運營機構(gòu)遵守國際電聯(lián)《組織法》、《公約》和《行政規(guī)則》的規(guī)定。在給電臺指配頻率時，成員國須注意，這種指配應(yīng)根據(jù)《頻率劃分表》和《無線電規(guī)則》的其他規(guī)定來進行。任何計劃中的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)都必須在發(fā)射前的設(shè)計階段由主管部門提交給國際電聯(lián)，即使它是為了試驗?zāi)康?，以便獲得國際承認，以保護其頻率指配，并事先解決可能出現(xiàn)的任何困難，從而確保在部署空間站時不會出現(xiàn)任何有害干擾。18《小衛(wèi)星手冊》在授權(quán)空間站時，主管部門須確保在發(fā)射前建立足夠的遙控地球站，以確?？臻g電臺發(fā)