航天新概念----“细胞卫星”

------议创新与跟踪研究

都世民

近日，翻阅《空间控制技术与应用》，2016年10月，Vo1.42，no.5，发表“细胞卫星与原位重构”综述评论文章。

作者是同济大学电子与信息工程学院唐丹旭、岳继岂、董延超。

“细胞卫星”新槪念是怎么提出来的呢？

1.人类如今不断地向太空发射卫星，spacex本周向美国联邦通信委员会(FCC)提交申请，提出了该公司的目标，即利用轨道内的数千颗卫星，使互联网覆盖全球。根据伊隆·马斯克(Elon Musk)2015年的估计，这一系统总计将包括4425颗卫星，而这些卫星将分布在不同轨道。系统总耗资约为100亿美元。 4425颗卫星全部发射，5到7年的寿命，每个月就要更换约50-70颗卫星，这对发射需求量将是前所未有的。同时大批量制造800颗卫星也会使此类卫星价格下降10倍以上，卫星将从按件生产变成流水线批量生产。同时大量的发射需求，将让SPACEX 复用得以完美体现价值。这是一个国家的研制项目就要发射这么多低轨卫星。
这些卫星都有寿命，就能源而言，太阳能电池也是有寿命的，其它部件也有寿命。一旦发生故障，不能正常运行也会成为“废物”，也就是“太空垃圾”。这些太空垃圾能否废物利用呢？

2.航天器设计在费效比方面要优化，希望功能多、性能好、卫星内空间有限，希望内置设备多而尺寸尽可能小，因此卫星朝纳米化方向发展，能否再微小型化呢？

3.卫星工作原理类似，都包含通信、热控、姿态控制、推进系统、能源系统等，这些分系统中有些部件可以互换，能否重复利用，降低成本和缩短研制周期，是需要研究的新问题。

4.卫星送上太空，要借助火箭推动，卫星重量与火箭推动设计相关联，同时与整个成本紧密关联。

综上所述，航天专家根据上述需求，提出新的思路和新概念，提出“卫星模块化”，也就是说，卫星的组装部分基本单元是模块。这些模块均可拆卸，将其安装在板箱式构件中，有通用接口，以便相互连接。随着卫星微纳化进一步发展，要求组装件再减小，仿效生物体中的细胞(Ce11)。也就是说，将能“分离”或“拼装”的基本单元看成生物体中的细胞。这类基本单元可以相互连接和聚合，组成“细胞群”，其功能比模块化更为强大和更复杂。可在太空“原位”实施“分离”或“拼接”、“重装”，这就是“细胞卫星”概念。

不难看出，航天技术的发展提出的新概念，是借助生物学概念“细胞”和“细胞群”。实际上，生物体中细胞是基本单元，再由细胞组成细胞群，再由细胞群组成模块化。

“细胞卫星”概念有什么用处呢？

“细胞卫星”是将视作“太空垃圾”的单体有重新利用价值的部件，重新实现其自身价值，满足设计使用寿命的要求，可以在太空“分离”。从而实现低成本卫星架构。对每个分离的单体的基本要求：物理独立、功能独立、即插即用的,标准化机械、电气、热接口，并能组成一个完整的系统。还能满足新任务要求，改变拼接方式及连接数量。

2012年，美国就针对地球同步轨道卫星重复利用验证“凤凰”计划，试图重新利用废弃卫星上有用部件，组建新卫星，重新发射“细胞卫星单体”来组建。这么一来就可降低成本和风险。这种可利用部件例如大口径天线，这种天线现在反射体加工费用高，频段在Ku波段以上，精度高，可以实现宽带和多波段，易满足新任务改动要求，互换带来效益也高，风险小，其寿命比电子器件長。利用七个自由度的机械臂装置，可以分离大口径天线再组装。由此可见，“细胞卫星”概念是可操作，有实用价值。将来也可能在太空原位“修复”卫星，只重新发射寿命短的“细胞单体”，其余部件不改动，这样做也可降低成本和风险。

创新应重视新概念的提出

科研创新首先有灵感驱动，这灵感体现在新概念上，这新概念的提出可来自日常生活，也可来自交叉学科。细胞这一概念来自生物学。是属于交叉学科。航天器卫星怎么会与生物概念关联？如果没有交叉学科知识是不可能提出这一新概念。

如今人工智能是针对机器自适应环境和自动运转，仿效人的智力运行提出的新概念。但人工智能是不包含人的创新思维，如果说机器人功能的改变所体现的创新，也是研制者的新思维隐藏在软件中，被固化到系统中，不能看成机器有创新思维和人的智能。

如今在我国学术刊物、学术年会会议录和专著中，很少看到新概念是我国专家和学者提出，发表论文和专著的引言都是国外的，这与我国专利实施、国内外学术交流状况有关。原先发表文章不敢个人署名，如今有的论文第一作者是有地位的人等。对于新概念的提出不受重视，没有学术期刊和学术网站可以汇集发表，吸引同行去深化。

希望有关方面重视这一问题。当然新概念和新思路的提出,，不是一个名词及其解释。应该有一些相关说明和验证方法，来佐证新概念提出的合理性。这一问题不解决，创新只能是“实用新型”而不是“发明”。我们的研究只能是跟踪研究或跟风研究。

当然，基础理论的创新尤为重要，出现爱因斯坦和麦克斯韦理论是要有一漫长的历程，是集很多专家学者的成果精练而成。