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印度当地时间2月15日9时28分，印度空间研究组织ISRO在该国南部萨迪什·达万航天中心成功发射一箭104星，打破俄罗斯在2014年6月创造的“一箭37星”世界纪录，是迄今人类单次发射卫星数量最多的一次。 那次发射中有88颗小卫星来自同一家公司——Planet。 本文编译自阿什利·万斯于bloomberg.com发布的文章“The Tiny Satellites Ushering in the New Space Revolution”，将分三期介绍Planet 公司创建、Dove立方星的制造与发射、图像采集和数据分析的广泛应用等相关信息，此为第一期。
起初，很多人都认为Planet的卫星就是个噱头，因为它小得难以拍摄高分辨率的图片，而且想要同时控制数十颗卫星存在技术上的难点。 此外，虽然首席执行官Marshall和首席战略官Schingler都有过硬的专业素养，但是他们的理念却像海市蜃楼一般虚无缥缈，一点儿也不像初露头角的商业巨头（首席技术官Boshuizen也在2015年离开了这家公司）。 现年（2017年）38岁的Marshall出生在伦敦以南肯特郡的一个中产家庭，他自幼就对航天抱有很大兴趣。青年时期，他在酒保和电工两个身份里来回切换——“我经常头天晚上喝得烂醉，然后第二天把自己给电了”——赚到钱就拿去做自己的望远镜。 在牛津大学，他学习了量子隐形传态和量子叠加等非常规物理学知识，正当大家都以为他会继续学术生涯的时候，他选择回归初心，前往美国多个航天研究中心见习，最终成为了新一代创新型工程师中的领袖。 Marshall看上去骨瘦如柴，肤色苍白，甚至有些书呆子气，但是他的胆识远超这些表象。多年以来，他一直都会前往非洲的偏远地区，为那里的学龄儿童教授科学知识。在英国时，他常常图好玩而闯入禁地，甚至某次女王在温莎城堡的时候他也混了进去。 Marshall为人直接，说话直来直去，甚至在加入NASA之后，因为他的性格而激怒了月球着陆器团队的一位成员，导致后者煽动美国联邦政府对Marshall的身份展开调查。相关调查进行了数年，某次在旧金山国际机场，他还被出入境管理人员扣押，他的电脑设备也被没收。“太吓人了”，他回忆道，“我很担心我们为项目做出的努力付诸东流”，还好这种情况没有发生。 Marshall幼年的一位朋友Kevin Parkin也在埃姆斯工作，他形容Marshall就像有命运之光眷顾一样。“他有一种能够吸引VIP的气场”，Parkin回忆着，有一次Marshall决定从Rainbow Mansion出发登山，一路穿过20英里的荒野去到海边，“他甚至连瓶水都没带就进山了，结果第二天回来的时候却坐着Larry Page和Sergey Brin的车，原来Marshall在海滩赶巧碰到了这两位创建Google的前辈。” 另一位主角Schingler今年（2017年）也是38岁，同样不走寻常路。他去印度参加88颗立方星的发射，一路都是借宿，甚至还在大棚的冰淇淋机旁打地铺将就了一晚。为了能够交好运，他去当地的寺庙祈祷，还买了88个金色的小神像。他与妻子在世界各地建立了不同的共享公寓——算是他们质疑当今社会结构而进行的一个长期实验。 Schingler和Marshall再加上其他几位朋友最近达成了一个协议，他们中若是有人发了横财，要进行大宗采购，必须经过投票表决，大部分钱必须用于更大的善事（greater good）。“很多人越富有越孤独，”Schingler说，“与其同亲朋好友变得疏远，我更愿意以变革理论为指导，在亲朋和工作项目中变得充实。” 或许Planet公司很快就能把这种大局思想付诸实践。成立7周年之际，Planet已经在研制第14代Dove卫星，其内部厂房每周会淘汰20颗劣质星。
Dove立方星的外壳呈黑色，采用铝合金制成，质量很轻，外部是10cm×10cm×30cm的立方体结构，内含2013个部件。中间是一个用镀金隔热条带包裹的圆柱形望远镜，围绕它的是六个锂离子电池，每个电池配有一个加热器，还置有多个电路板。Planet公司并未透露Dove卫星的造价，但是某消息人士表示，其成本远在六位数以内（well into the six figures），意即远在百万美元以下。 为了降低风险，卫星制造商大都不会轻易更改设计方案。然而对于Dove卫星来说，它可以持续升级，因为Planet公司的测试和制造流程为工程师们留出了空间，保证卫星的处理器和图像传感器可以在短时间内得到验证。 在过去几年里，该公司已经将233颗卫星通过美国、印度、日本和俄罗斯的火箭发射入轨。当然，也有两次发射失败的情况出现，使得Dove卫星的碎片洒落海中。这确实是不小的损失，但是Planet公司已经在其商业模式中考虑了这样的失败情况。如果火箭爆炸，他们就会把员工都召回工厂，并开始协商下一次发射的事宜。事实上，Dove卫星的寿命仅为3年，结束使命之后它们会坠向地球，并在大气层内焚毁。 2017年2月，印度采用一箭多星的方式帮助Planet发射了88颗Dove卫星。对于此类发射，当火箭一级到达预定位置后，会前倾并慢慢旋转，以每秒一米的速度运行，每隔几度放出一颗到两颗卫星，五分钟内就能放出数十颗卫星。当Dove卫星被释放后，它的太阳能帆板就会展开，卫星一端的底盖也会打开，天线从这个开口处往外伸出。卫星下生产线的时候是黑色的，但是Planet喜欢喷点白漆，显得有艺术气息一些——在印度方面拍摄的影像资料中，Dove卫星看起来像是一串撒向（大部分为黑色的）太空背景墙上的白色珍珠。
为了让卫星能够到达优化的位置，Planet使用了一种叫做“差分拖拽”（differential drag）的技术，让太阳能帆板扮演船帆的角色，借助微量的大气减缓某个Dove卫星的速度，以协调其与其它Dove卫星的位置关系。太阳能帆板向前翻时，卫星运行遇到的阻力是帆板保持水平状态时的七倍。早前，差分拖拽还一直是个待实践的理论，而Planet已经证明了该技术能在一批卫星上实现。 当Dove卫星进入SSO（太阳同步轨道，每天经过赤道的地方时不变）之后，太阳帆板会根据算法进行调整，使卫星到达预定位置，并且保持一定的间距。全部88颗卫星调整完毕，前后共花了几个月时间，截至本文发稿（2017年6月29日），这批卫星已全部进入最佳状态。 一旦卫星部署完毕，Planet公司的姿态与确定控制系统（Attitude and Determination Control System）就会接管。Dove卫星上的陀螺仪和传感器会寻找磁场、地平线、太阳和其他恒星的位置。磁力矩器和反作用轮随后调整卫星，直到卫星到达理想方位。 Planet的航天器首席架构师Ben Howard说：“制造这样的系统并不难。难的是把成本降到和我们现在一样低，而且还能为特定的应用做精细的调整。” 一颗Dove卫星每天负责收集10000张图像，共覆盖200万平方公里，相当于墨西哥（或西藏与青海）的国土面积。这些多达40G的图片，通过卫星与Planet公司的12个地面站之间每天10次、每次8分钟的定制无线电通道传输至地面，Planet公司的这12个地面站分布在南极、智利、夏威夷和冰岛等地。
Planet官网资料图 一旦图像到达地球，Planet的软件会开始编译，并删除被云和阴影遮挡的照片。随后，客户就可以（从客户端）登录应用程序并浏览其心仪的照片。Planet Labs的大客户包括墨西哥政府、德国航天局，还有诸如孟山都、威尔伯-爱丽丝（Wilbur-Ellis）和拜耳作物科学（Bayer Crop Science）等农业公司。他们每年投入数百万甚至数千万美元，以获得最新、最高质量图像的访问权，而同样的内容对于非盈利组织、学生和新闻机构则是免费的。 对于普通大众来说，他们可以免费访问较旧的低质量图片。Planet拒绝透露其收入，但仍然受到投资者的关注。截至目前，该公司融得的风险投资已逾1.8亿美元，而Planet公司的估值据称已超过10亿美元。 Planet 公司的这88颗新卫星现在能提供独一无二的地球每日图像（至少目前如此），但这家公司的目标不止于此。Schingler表示：“企业、政府、科学家和整个社会从未像这样为地球号过脉，随着河流的变化、农业生产力的变化，以及城镇和森林的变化，世界也在发生变化。这些数据将被用户们激活，让人们的日常决策（所考虑的因素中）增加一个全新的、有益的维度。” 本文转载自微信公众号“航天长城”，原标题《专题｜走进新时代的小卫星（二）》 为分享前沿资讯及有价值的观点，卫星与网络微信公众号转载此文，并经过编辑。 支持保护知识产权，转载请注明原出处及作者。 编辑：杨艳、朝晖、林紫、娜娜 原创文章转载授权、转载文章侵权、投稿、媒体合作等事宜，请加微信号：nongyan258766 ▼ ▼ 社论： 联系我们 |
