“科技之光”第十讲——立方体卫星：源自大学生的卫星技术与应用

2016年6月6日，我校信息学院特聘教授、上海微小卫星工程中心研究员吴树范以“立方体卫星：源自大学生的卫星技术与应用”为题，为同学们带来了一场“科技之光”讲座，带领同学们全方面了解微小卫星、尤其是立方体卫星领域的技术沿革与前沿动态。

吴教授首先介绍微小卫星的概念、定义和由来。早期的卫星通常净重在500千克以上，但90年代起，随着元器件工艺的逐渐成熟，出现了Minisat、Microsat以及净重甚至不到50千克的Nanosat。1999年，加州州立理工大学与斯坦福大学联合提出了立方体卫星（Cubesat）这一概念，此类卫星的净重一般小于1.33千克，完全颠覆“卫星”的传统概念。近年来，随着材料、集成电路等领域技术的成熟，各国制造、发射的立方星数量越来越多。2014年，立方星被《Science》杂志评为2014年的十大科学突破之一。

随后，吴教授介绍了立方星所涉及到的几个主要模块。一个立方星设计和搭建过程中，载具平台、载荷、结构、机载数据处理模块（OBDH）、自主姿态控制系统（AOCS）、远程通信系统（TMTC）等多个模块都是不可或缺的组成部分，而这些模块的协同配合广泛涉及多个科学学科分支，强调跨学科背景的合作。他向同学们介绍了国际上一些主要的立方星项目，如以对地观测为主的Planet Labs、在微重力环境中研究基因表达的GeneSat-1、监控酵母细胞在微重力环境中生长情况以期有助于药物作用研究的PharmaSat、搭载多个低成本科学实验装置的O/ORES，以及曾经包含上科大一号卫星的QB50计划。除了科研机构和大学研发和设计的立方星外，很多创业公司也将立方星系统作为其主营业务，如GomSpace、Spire Global等。

在展望世界范围内的微小卫星进展后，吴教授深入介绍了中国微小卫星的发展情况，包括2015年9月发射升空的上科大二号。上科大二号计划由3颗立方星组成——3单元规格的2A、2单元规格的2B和2C。利用卫星覆盖范围广的特点，这些卫星可以在全球上空采集丰富的图像和通信信号，目前主要功能包括监控极地地区的海冰情况、接收与分析航行船舶的AIS信号、监视航空ADS-B信号等。

在提问环节中，有同学就Spire Global卫星通过侦测GPS信号的变化情况探测大气环境的原理细节向吴老师提问。吴教授解答说，这其中的关键是，立方星数目多、形成阵列，可以通过多星数据采集，配合数据处理算法进行分析，这种灵活性正是传统大型卫星所不具备的。有同学提问说，卫星数据传输的低带宽是如何支撑高分辨率图像的回传的。吴教授为了回答这一问题，对微小卫星工程中心所建设的地面接收站的分工和技术参数做了详细介绍。

我校与上海微小卫星工程中心比邻而居，相互开展了诸多科创活动。此次“科技之光”也使得更多同学了解了微小卫星，尤其是立方星的具体情况，鼓励更多同学参与到相关的科创活动中去。