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[科普中國]-發(fā)個“鞋盒子”上天能干嘛?中國的SpaceX能走多遠(yuǎn)?|楊峰

我是科學(xué)家
原創(chuàng)

2014國務(wù)院出臺了《60號文》,鼓勵民營資本和社會力量參與到航天事業(yè)。國內(nèi)迅速涌現(xiàn)出了一批商業(yè)火箭公司和衛(wèi)星公司,這里面就包括楊峰創(chuàng)辦的天儀研究院。面對商業(yè)航天在國內(nèi)的迅速發(fā)展,有人歡欣鼓舞,也有人心存質(zhì)疑?,F(xiàn)階段我們是否應(yīng)該發(fā)展商業(yè)航天?微小衛(wèi)星的作用有哪些?天儀研究院CEO楊峰為大家?guī)硌葜v《微小衛(wèi)星的大夢想》。

楊峰演講視頻:

以下為楊峰演講實錄:

大家好,我是天儀研究院的CEO楊峰。作為一個商業(yè)航天公司的CEO,大家可能好奇為什么我們要去做商業(yè)航天。大家都知道發(fā)展航天事業(yè)非?;ㄥX,一方面需要國家的巨額投入,另一方面也需要企業(yè)通過商業(yè)的方式自循環(huán)地去不斷賺錢,再去投入到航天事業(yè),這就是我們公司做商業(yè)航天的原因。在商業(yè)航天領(lǐng)域,美國人已經(jīng)走到了我們前面,但是我們現(xiàn)在已經(jīng)開始追趕了。

演講嘉賓楊峰:《微小衛(wèi)星有大夢想》

我們公司研究的是微小型的衛(wèi)星,差不多跟鞋盒子一般大,今天我就跟大家介紹一下,微小衛(wèi)星到底有什么用,微小衛(wèi)星未來會有什么巨大的機會。

01微小衛(wèi)星的革命期

這張圖是剛剛著陸火星的洞察號,洞察號登陸火星是人類深空探索的又一次巨大突破,它的主要目的是研究火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是在我看來,這只是人類每一次巨大突破當(dāng)中的正常一步而已,沒有什么讓我特別驚喜的。讓我特別驚喜的是洞察號著陸之后的圖像在很短時間就傳回了地球。這是怎么做到的?因為洞察號還有兩個隨從,我們把它昵稱為“瓦力”和“伊娃”,這兩個微小型的衛(wèi)星是洞察號著陸的通信中繼星,它們能在非常短的時間內(nèi)把洞察號的圖片傳回地球,這是非常了不起的一件事情。

洞察號探測器的兩顆衛(wèi)星,“瓦力”和“伊娃”。

另外一件更了不起的事情是,這兩個小衛(wèi)星并不是跟著洞察號一塊飛過去的,而是在地球軌道上就跟洞察號分離了,它們是從地球軌道推進過去的,具有極強的推進能力。

除了推進能力強和通訊能力強這兩個特點之外,這兩個衛(wèi)星更大的特點是便宜 。原來我們做一次探測火星的任務(wù),可能需要幾十億,上百億,但是這兩顆衛(wèi)星一共才花了幾千萬。目前很多小國也都是通過微小衛(wèi)星來實現(xiàn)航天探索的目標(biāo)。所以我稱最近這個時間是“ 微小衛(wèi)星的革命期 ”。

從1957年人類發(fā)射第一顆衛(wèi)星Спутник(斯普特尼克號)到2017年年底,人類發(fā)射的所有的衛(wèi)星航天器的總量是4000顆。2017年一年發(fā)射的微小衛(wèi)星就有400顆,已經(jīng)趕上了總量的10%。原來只有資金雄厚的大國才能夠去擁有衛(wèi)星,現(xiàn)在任何一個機構(gòu),任何一個公司,從準(zhǔn)備設(shè)計、制造出第一顆衛(wèi)星一直到擁有十顆衛(wèi)星,一般只需要20年時間。

天儀研究院2016年1月份成立,在不到三年的時間里,我們已經(jīng)制造并發(fā)射了超過十顆衛(wèi)星。2010年,美國的Planet公司成立, 2013年發(fā)射了第一顆衛(wèi)星,截止到 2018年,Planet公司一共發(fā)射了300多顆衛(wèi)星。一家創(chuàng)業(yè)公司,八年發(fā)射的小衛(wèi)星的總量趕上了整個人類航天器總量的將近1/10。這都表明微小衛(wèi)星正在發(fā)生一個巨大的革命。

02航天事業(yè)發(fā)展的新的生產(chǎn)力天儀研究院的主要工作是為遙感通信導(dǎo)航以及科研領(lǐng)域提供微小衛(wèi)星的整體解決方案。我是如何走上商業(yè)航天的道路的呢?最初我創(chuàng)業(yè)的時候,只是在給航天領(lǐng)域做一些軟件的外協(xié)工作,相當(dāng)于國家在建一個航天的高樓大廈,我是那個高樓大廈里邊負(fù)責(zé)搬磚的一個小包工頭。我搬著搬著就覺得搬不動了,我特別難受。我們國家發(fā)展航天事業(yè)是舉國體制,集中資源辦大事,只要國家看準(zhǔn)了的事情就能夠干得非常好。比如說載人航天,比如說探月,比如說北斗,這都是我們國家取得的非常精彩的成績。

國家集中資源辦大事,相應(yīng)的就對成功的要求極高,對成功的要求越高,成本就增加得越多,時間就會越慢。那么有沒有其他的方式能夠為這種“舉國體制”形成一種有力的補充呢?在我看來,這里面是有一些可以去補充的事情。

大概十年前,我發(fā)現(xiàn)了一家公司叫SpaceX,它根本不像一家航天公司,它跟波音不一樣,跟洛克希德馬丁跟空客都不一樣,它更像是一家互聯(lián)網(wǎng)公司。它不斷在嘗試新技術(shù),它在不斷失敗,不斷進步,不斷降成本。 它走出來了一條全新的路,這條路是一種航天事業(yè)發(fā)展的新生產(chǎn)力 。這種生產(chǎn)力在美國能夠跑出來,也許在中國也能夠跑出來。

2014國務(wù)院出臺了《60號文》,鼓勵民營資本和社會力量參與到航天事業(yè),做衛(wèi)星研制和火箭發(fā)射。接下來的2015年被稱之為中國商業(yè)航天的元年。這是一個非常好的機會,我們希望能夠成為中國第一批商業(yè)航天的建設(shè)者。

03實現(xiàn)從0到0.1的跨越
航天的資源是向最權(quán)威的專家靠攏的。比如說量子科學(xué),全中國從事量子科學(xué)研究的科學(xué)家有很多,但是只有最知名的院士才有能力去從事衛(wèi)星的研究,他發(fā)射了量子通信科學(xué)實驗衛(wèi)星。其他的科學(xué)家就一定沒有需求嗎?當(dāng)然不是。但是因為一顆衛(wèi)星耗時至少十年,耗資幾億,所以只有潘院士才能夠做這個研究。

我有一個朋友馮驊,他是清華年輕的教授,同時也是著名科學(xué)家張雙南老師的學(xué)生。作為“慧眼”衛(wèi)星的總師,張雙南老師通過30年的研究,發(fā)射了“慧眼”衛(wèi)星。但是我的這個朋友馮驊老師很年輕,他在從事X射線偏振探測中子星的研究。他發(fā)現(xiàn)自己至少需要10年,在達(dá)到一定地位的時候,他才有機會去申請科學(xué)實驗衛(wèi)星的發(fā)射。但是到了那個時候,到底還有沒有機會讓他去研究呢?航天經(jīng)常說“十年磨一劍”,對于科學(xué)家來說,很多時候是三十年磨一劍,還有很多科學(xué)家三十年、一輩子也沒有磨成一劍。

這時候,微小衛(wèi)星就能解決馮老師的難題。我用我的微小衛(wèi)星來為清華馮老師提供引力波電磁對應(yīng)體的探測的衛(wèi)星的研制和發(fā)射,目前我們的第一顆試驗星已經(jīng)發(fā)上去了。

我們在做這件事情的時候,其實改變了一種模式。原來是攛資源,辦大事,從0到1,但是需要花很長的時間。微小衛(wèi)星比不上大衛(wèi)星的能力, 我雖然不能做到從0到1,但是我至少可以做到從0到0.1 。我們跟馮老師一起先把一個大科學(xué)工程拆解成一個個小科學(xué)工程,再把小科學(xué)工程拆解成若干份,我就可以先把第一份解決了。我在短短的一年時間內(nèi)就把這顆衛(wèi)星發(fā)上去,來驗證它的一項關(guān)鍵技術(shù)。目前 測試已經(jīng)全部完成,正在探測各種宇宙的數(shù)據(jù), 相信很快我們會得到一些不錯的科學(xué)成果。

0.1雖然小,但是0的無窮大倍 。我馬上再去做0.1到0.3的跨越,再去做0.3到1的跨越。我們認(rèn)為這樣的一種方式是區(qū)別于原有方式的另外一種選擇。原來的方式也非常好,但是我們可以擁有另外一種選擇。另外,我們發(fā)現(xiàn)做這樣的科學(xué)研究,會讓科學(xué)家更興奮地投入到各種研究里面去。

04微小衛(wèi)星就像小白鼠2017年2月15號我們跟以色列合作發(fā)了一顆衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星是印度的“1箭104星”當(dāng)中的一顆小衛(wèi)星。以色列的這家公司負(fù)責(zé)的是衛(wèi)星平臺的總體設(shè)計與制造,天儀研究院和中科院過程所、中科院力學(xué)所,完成了一項科學(xué)載荷的設(shè)計和一項實驗的研究,研究在微重力環(huán)境下油和水的混合和分離的過程。這是 中國化工界第一次在太空完成科學(xué)實驗 。

為什么化工界一個這么大的行業(yè),第一次在太空當(dāng)中做實驗?zāi)??是因為化工界天生的易燃、易爆、有毒的屬性,而航天對安全性和可靠性的要求非常高的。航天是不允許這些東西來威脅整個大項目的,所以化工界一直與航天界無緣。但是沒有關(guān)系,我的衛(wèi)星很小,壞了也沒關(guān)系,我可以重來一次。

我們很快把這個實驗送上了太空,我們研究在沒有重力的情況下,油和水是否能夠混合更充分,混合了之后能不能夠分離地更充分。這對于化工科學(xué)家來研究能源的使用效率、污水處理都有很大的幫助。

除此之外,今年1月份我們還幫助北京信息科技大學(xué)的朱老師完成了一項光纖傳感技術(shù)的在軌驗證。光纖傳感技術(shù)和傳統(tǒng)的傳感器加電纜的模式相比,光纖傳感技術(shù)它的精度更高,重量更輕,可以適應(yīng)更加復(fù)雜的情況,同時成本也不高。那么這么好的技術(shù)為什么在航天上原來一直沒有使用過呢?因為航天的可靠性要求極高,不允許一項新技術(shù)首先用在在軌的大衛(wèi)星上,于是我們的微小衛(wèi)星又發(fā)揮了小白鼠的作用。

我們僅僅用了半年時間就把 光纖傳感技術(shù) 送上了太空。北京信息科技大學(xué)拿了我們在軌的報告,三天之后,就拿這項技術(shù)跟其他的好幾個大衛(wèi)星的單位簽了合同,這就是我們?yōu)檫@項新的技術(shù)創(chuàng)造了一點小小的價值。對于我來說這是一件非常興奮的事情。

雖然微小衛(wèi)星現(xiàn)在還只是小白鼠,但是它未來有巨大的作用 。原來的計算機也跟屋子一般大,但是現(xiàn)在的手機已經(jīng)比當(dāng)時的計算機要強多了。雖然現(xiàn)在的微小衛(wèi)星還沒有什么太多的用處,但是我相信以后的微小衛(wèi)星也能跑出摩爾定律,也能具備極強的能力。

055“天聯(lián)網(wǎng)”時代計算機把一切連接在一起的時候叫‘互聯(lián)網(wǎng)’,后來,用手機把一切連接在一起,叫‘移動互聯(lián)網(wǎng)’,再后來我們已經(jīng)不滿足于人和人之間的連接,希望物和人都能連接,于是進入到了用傳感器把一切連接在一起的萬物互聯(lián)的‘物聯(lián)網(wǎng)’,那么再往后,當(dāng)衛(wèi)星的成本顯著的下降到優(yōu)于地面基站的成本的時候,就會 由衛(wèi)星來連接地面的所有的一切,我們稱之為‘天聯(lián)網(wǎng)’ 。 現(xiàn)在在美國、中國、歐洲已經(jīng)有很多家創(chuàng)業(yè)公司開始朝著天聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)在前進。

未來,天聯(lián)網(wǎng)可以體現(xiàn)在三個方面:1、全球無死角不斷網(wǎng)的窄帶和寬帶的通信。無論是在山地、海洋、天空,永遠(yuǎn)不斷網(wǎng)。2、基于遙感衛(wèi)星實現(xiàn)全天候全時的天機地球大數(shù)據(jù)。我們可以獲得很多原來我們完全不知道的地球的情況。3、厘米級精度導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。我們對無人機的應(yīng)用,對于自動駕駛的應(yīng)用一定離不開毫米級的高精度的導(dǎo)航,這也都需要高軌的大導(dǎo)航衛(wèi)星和低軌的導(dǎo)航增強衛(wèi)星來共同發(fā)揮作用。所以未來是一個由衛(wèi)星連接一切的時代。

演講嘉賓楊峰:《微小衛(wèi)星有大夢想》

06讓航天觸手可及從創(chuàng)業(yè)的最早的時候起,我就一直在思考公司的愿景到底是什么?后來我寫下了這么幾個字,是“ 讓航天觸手可及 ”。

大家假想一下,50年前,當(dāng)你遇到一個研究計算機的工作人員,你問他:您是做什么工作的?他說我是一個計算機的從業(yè)者,你們說好厲害,你是一個科學(xué)家,因為你研究的是計算機。20年前你遇到一個人,他是一個軟件工程師,你會說你好厲害,但是到了2018年,當(dāng)我們遇到了一個計算機的工作人員,我們可能會覺得是個很普通的工作,現(xiàn)在我們的軟件工程師已經(jīng)被稱之為“碼農(nóng)”了。

我現(xiàn)在走出去人加問我說是干什么的,我說我是搞航天的,他們覺得非常的高大上,非常的高科技。其實我不喜歡這樣。正是因為大家覺得航天非常的高大上,非常的高科技,才決定了我們這個行業(yè)非常的高冷,離大家的生活很遠(yuǎn)。 我希望以后航天的各項應(yīng)用能夠深入到千家萬戶,能夠深入到大家生活的各個細(xì)節(jié)中去 ,這個時候航天才是真正發(fā)揮巨大作用的時候,所以我們希望能夠讓航天觸手可及。

謝謝大家,我是天儀研究院的CEO楊峰。

演講嘉賓楊峰:《微小衛(wèi)星有大夢想》