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发个“鞋盒子”上天能干嘛?中国的SpaceX能走多远?

本文为2018年12月15日“我是科学家”第七期线下活动——迈出地球第一步 | 杨峰 演讲实录:

2014国务院出台了《60号文》,鼓励民营资本和社会力量参与到航天事业。国内迅速涌现出了一批商业火箭公司和卫星公司,这里面就包括杨峰创办的天仪研究院。面对商业航天在国内的迅速发展,有人欢欣鼓舞,也有人心存质疑。现阶段我们是否应该发展商业航天?微小卫星的作用有哪些?天仪研究院CEO杨峰为大家带来演讲《微小卫星的大梦想》。

大家好,我是天仪研究院的CEO杨峰。作为一个商业航天公司的CEO,大家可能好奇为什么我们要去做商业航天。大家都知道发展航天事业非常花钱,一方面需要国家的巨额投入,另一方面也需要企业通过商业的方式自循环地去不断赚钱,再去投入到航天事业,这就是我们公司做商业航天的原因。在商业航天领域,美国人已经走到了我们前面,但是我们现在已经开始追赶了。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

我们公司研究的是微小型的卫星,差不多跟鞋盒子一般大,今天我就跟大家介绍一下,微小卫星到底有什么用,微小卫星未来会有什么巨大的机会。

微小卫星的革命期

这张图是刚刚着陆火星的洞察号,洞察号登陆火星是人类深空探索的又一次巨大突破,它的主要目的是研究火星的内部结构。但是在我看来,这只是人类每一次巨大突破当中的正常一步而已,没有什么让我特别惊喜的。让我特别惊喜的是洞察号着陆之后的图像在很短时间就传回了地球。这是怎么做到的?因为洞察号还有两个随从,我们把它昵称为“瓦力”和“伊娃”,这两个微小型的卫星是洞察号着陆的通信中继星,它们能在非常短的时间内把洞察号的图片传回地球,这是非常了不起的一件事情。

洞察号探测器的两颗卫星,“瓦力”和“伊娃”。

另外一件更了不起的事情是,这两个小卫星并不是跟着洞察号一块飞过去的,而是在地球轨道上就跟洞察号分离了,它们是从地球轨道推进过去的,具有极强的推进能力。

除了推进能力强和通讯能力强这两个特点之外,这两个卫星更大的特点是便宜。原来我们做一次探测火星的任务,可能需要几十亿,上百亿,但是这两颗卫星一共才花了几千万。目前很多小国也都是通过微小卫星来实现航天探索的目标。所以我称最近这个时间是“微小卫星的革命期”。

从1957年人类发射第一颗卫星Спутник(斯普特尼克号)到2017年年底,人类发射的所有的卫星航天器的总量是4000颗。2017年一年发射的微小卫星就有400颗,已经赶上了总量的10%。原来只有资金雄厚的大国才能够去拥有卫星,现在任何一个机构,任何一个公司,从准备设计、制造出第一颗卫星一直到拥有十颗卫星,一般只需要20年时间。

天仪研究院2016年1月份成立,在不到三年的时间里,我们已经制造并发射了超过十颗卫星。2010年,美国的Planet公司成立,2013年发射了第一颗卫星,截止到2018年,Planet公司一共发射了300多颗卫星。一家创业公司,八年发射的小卫星的总量赶上了整个人类航天器总量的将近1/10。这都表明微小卫星正在发生一个巨大的革命。

航天事业发展的新的生产力

天仪研究院的主要工作是为遥感通信导航以及科研领域提供微小卫星的整体解决方案。我是如何走上商业航天的道路的呢?最初我创业的时候,只是在给航天领域做一些软件的外协工作,相当于国家在建一个航天的高楼大厦,我是那个高楼大厦里边负责搬砖的一个小包工头。我搬着搬着就觉得搬不动了,我特别难受。我们国家发展航天事业是举国体制,集中资源办大事,只要国家看准了的事情就能够干得非常好。比如说载人航天,比如说探月,比如说北斗,这都是我们国家取得的非常精彩的成绩。   

国家集中资源办大事,相应的就对成功的要求极高,对成功的要求越高,成本就增加得越多,时间就会越慢。那么有没有其他的方式能够为这种“举国体制”形成一种有力的补充呢?在我看来,这里面是有一些可以去补充的事情。

大概十年前,我发现了一家公司叫SpaceX,它根本不像一家航天公司,它跟波音不一样,跟洛克希德马丁跟空客都不一样,它更像是一家互联网公司。它不断在尝试新技术,它在不断失败,不断进步,不断降成本。它走出来了一条全新的路,这条路是一种航天事业发展的新生产力。这种生产力在美国能够跑出来,也许在中国也能够跑出来。

2014国务院出台了《60号文》,鼓励民营资本和社会力量参与到航天事业,做卫星研制和火箭发射。接下来的2015年被称之为中国商业航天的元年。这是一个非常好的机会,我们希望能够成为中国第一批商业航天的建设者。

实现从0到0.1的跨越

航天的资源是向最权威的专家靠拢的。比如说量子科学,全中国从事量子科学研究的科学家有很多,但是只有最知名的院士才有能力去从事卫星的研究,他发射了量子通信科学实验卫星。其他的科学家就一定没有需求吗?当然不是。但是因为一颗卫星耗时至少十年,耗资几亿,所以只有潘院士才能够做这个研究。

我有一个朋友冯骅,他是清华年轻的教授,同时也是著名科学家张双南老师的学生。作为“慧眼”卫星的总师,张双南老师通过30年的研究,发射了“慧眼”卫星。但是我的这个朋友冯骅老师很年轻,他在从事X射线偏振探测中子星的研究。他发现自己至少需要10年,在达到一定地位的时候,他才有机会去申请科学实验卫星的发射。但是到了那个时候,到底还有没有机会让他去研究呢?航天经常说“十年磨一剑”,对于科学家来说,很多时候是三十年磨一剑,还有很多科学家三十年、一辈子也没有磨成一剑。

这时候,微小卫星就能解决冯老师的难题。我用我的微小卫星来为清华冯老师提供引力波电磁对应体的探测的卫星的研制和发射,目前我们的第一颗试验星已经发上去了。

我们在做这件事情的时候,其实改变了一种模式。原来是撺资源,办大事,从0到1,但是需要花很长的时间。微小卫星比不上大卫星的能力,我虽然不能做到从0到1,但是我至少可以做到从0到0.1。我们跟冯老师一起先把一个大科学工程拆解成一个个小科学工程,再把小科学工程拆解成若干份,我就可以先把第一份解决了。我在短短的一年时间内就把这颗卫星发上去,来验证它的一项关键技术。目前测试已经全部完成,正在探测各种宇宙的数据,相信很快我们会得到一些不错的科学成果。

0.1虽然小,但是0的无穷大倍。我马上再去做0.1到0.3的跨越,再去做0.3到1的跨越。我们认为这样的一种方式是区别于原有方式的另外一种选择。原来的方式也非常好,但是我们可以拥有另外一种选择。另外,我们发现做这样的科学研究,会让科学家更兴奋地投入到各种研究里面去。

微小卫星就像小白鼠

2017年2月15号我们跟以色列合作发了一颗卫星。这颗卫星是印度的“1箭104星”当中的一颗小卫星。以色列的这家公司负责的是卫星平台的总体设计与制造,天仪研究院和中科院过程所、中科院力学所,完成了一项科学载荷的设计和一项实验的研究,研究在微重力环境下油和水的混合和分离的过程。这是中国化工界第一次在太空完成科学实验。

为什么化工界一个这么大的行业,第一次在太空当中做实验呢?是因为化工界天生的易燃、易爆、有毒的属性,而航天对安全性和可靠性的要求非常高的。航天是不允许这些东西来威胁整个大项目的,所以化工界一直与航天界无缘。但是没有关系,我的卫星很小,坏了也没关系,我可以重来一次。

我们很快把这个实验送上了太空,我们研究在没有重力的情况下,油和水是否能够混合更充分,混合了之后能不能够分离地更充分。这对于化工科学家来研究能源的使用效率、污水处理都有很大的帮助。

除此之外,今年1月份我们还帮助北京信息科技大学的朱老师完成了一项光纤传感技术的在轨验证。光纤传感技术和传统的传感器加电缆的模式相比,光纤传感技术它的精度更高,重量更轻,可以适应更加复杂的情况,同时成本也不高。那么这么好的技术为什么在航天上原来一直没有使用过呢?因为航天的可靠性要求极高,不允许一项新技术首先用在在轨的大卫星上,于是我们的微小卫星又发挥了小白鼠的作用。

我们仅仅用了半年时间就把光纤传感技术送上了太空。北京信息科技大学拿了我们在轨的报告,三天之后,就拿这项技术跟其他的好几个大卫星的单位签了合同,这就是我们为这项新的技术创造了一点小小的价值。对于我来说这是一件非常兴奋的事情。

虽然微小卫星现在还只是小白鼠,但是它未来有巨大的作用。原来的计算机也跟屋子一般大,但是现在的手机已经比当时的计算机要强多了。虽然现在的微小卫星还没有什么太多的用处,但是我相信以后的微小卫星也能跑出摩尔定律,也能具备极强的能力。

“天联网”时代

计算机把一切连接在一起的时候叫‘互联网’,后来,用手机把一切连接在一起,叫‘移动互联网’,再后来我们已经不满足于人和人之间的连接,希望物和人都能连接,于是进入到了用传感器把一切连接在一起的万物互联的‘物联网’,那么再往后,当卫星的成本显著的下降到优于地面基站的成本的时候,就会由卫星来连接地面的所有的一切,我们称之为‘天联网’。现在在美国、中国、欧洲已经有很多家创业公司开始朝着天联网的目标在前进。

未来,天联网可以体现在三个方面:1、全球无死角不断网的窄带和宽带的通信。无论是在山地、海洋、天空,永远不断网。2、基于遥感卫星实现全天候全时的天机地球大数据。我们可以获得很多原来我们完全不知道的地球的情况。3、厘米级精度导航网络的应用。我们对无人机的应用,对于自动驾驶的应用一定离不开毫米级的高精度的导航,这也都需要高轨的大导航卫星和低轨的导航增强卫星来共同发挥作用。所以未来是一个由卫星连接一切的时代。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

让航天触手可及

从创业的最早的时候起,我就一直在思考公司的愿景到底是什么?后来我写下了这么几个字,是“让航天触手可及”。

大家假想一下,50年前,当你遇到一个研究计算机的工作人员,你问他:您是做什么工作的?他说我是一个计算机的从业者,你们说好厉害,你是一个科学家,因为你研究的是计算机。20年前你遇到一个人,他是一个软件工程师,你会说你好厉害,但是到了2018年,当我们遇到了一个计算机的工作人员,我们可能会觉得是个很普通的工作,现在我们的软件工程师已经被称之为“码农”了。

我现在走出去人加问我说是干什么的,我说我是搞航天的,他们觉得非常的高大上,非常的高科技。其实我不喜欢这样。正是因为大家觉得航天非常的高大上,非常的高科技,才决定了我们这个行业非常的高冷,离大家的生活很远。我希望以后航天的各项应用能够深入到千家万户,能够深入到大家生活的各个细节中去,这个时候航天才是真正发挥巨大作用的时候,所以我们希望能够让航天触手可及。

谢谢大家,我是天仪研究院的CEO杨峰。

演讲嘉宾杨峰:《微小卫星有大梦想》

The End

发布于2019-01-04, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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