科技行者Swarm公司将发射150颗微型卫星,提供全球物联网服务

Swarm公司将发射150颗微型卫星,提供全球物联网服务

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2019年1月29日 科技行者
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初创企业Swarm公司已经向联邦通信委员会提出申请,要求发射由150颗小型卫星构成的物联网星座体系。

来源:科技行者 2019年1月29日

关键字:微型卫星 Swarm

Swarm公司最近向美国联邦通信委员会提交申请,其中包含一张由150颗卫星组成的星座计划的插图。

Swarm公司将发射150颗微型卫星,提供全球物联网服务

根据获得的文件来看,在因未经批准便发射四颗小型方块卫星CubeSat并被联邦通信委员会罚款90万美元的一天之后,硅谷初创企业Swarm Technologies公司终于开始以合法方式寻求发射小型卫星的许可。

Swarm公司希望建立一套由微型卫星组成的轨道网络,其将以远低于现有系统的价格为全球物联网提供通信服务。

在这份最新申请当中,该公司写道“Swarm公司将提供双向通信服务,允许最终用户在世界上的任何位置发送及接收数据。Swarm星座将迅速部署完成,甚至在星座项目全面部署到位之前即可开始提供商业服务。”

Swarm公司在申请中表示,其发射的创新型卫星最好小边缘长度不足3厘米,重量与浓汤罐头相同,且最早今年3月1日即可启动。其希望在今年年底发射150颗近地轨道卫星以建立起完整的星座体系。

由于这些卫星体积小、重量轻,因此卫星设备的制造与发射有望比传统卫星更快、成本更低。例如,每个四分之一U(即11 x 11 x 2.8厘米)的Swarm CubeSat微型卫星的重量还不足SpaceX的Starlink星联网计划提出的宽带互联网卫星的千分之一。

不过Swarm公司的微型卫星以往曾被联邦通信委员会列入危险黑名单。通信委员会方面于2017年拒绝批准Swarm方面发射代号为SpaceBEE的四颗实验性四分之一U Swarm卫星,理由是担心此类微波物体难以从地面被探测到。

当时的通信委员会实验许可主管在报道当中写道,“由于无法像对1U体积的物体那样进行追踪,对此类航天器进行可靠性以及防撞运行有效性评估工作将很难甚至根本无法实现。”

虽然未能得到批准,Swarm公司仍然在2018年1月决定发射卫星。这次世界上首例非法卫星发射行为,联邦通信委员会方面对此感到非常愤怒,并直接取消了Swarm公司的未来发射许可。此外,通信委员会还组织了一项调查,发现Swarm公司在其位于硅谷的某车库当中对技术方案进行了未授权测试,甚至使用气象气球将数据传输到行驶中的汽车处。

Swarm公司将发射150颗微型卫星,提供全球物联网服务

2018年5月的系统工具套件轨道模型,利用SpaceBEE卫星的双工元素建立而成。

2018年12月20日,联邦通信委员会颁布了一项法令,对这家年轻的企业征收90万美元罚款,并要求其制定合规性计划以保证不再出现其它违法行为。

就在第二天,Swarm公司向美国联邦通信委员会递交了批准发射并运行150颗微型卫星星座网络的申请——这些卫星与此前非法发射的设备几乎完全相同。

就目前来看,新的星座计划可能比通信委员会明令禁止的实验性CubeSat更为危险。毕竟首批发射仅涉及四台设备,而这项计划未来将在15年的生命周期之内陆续将超过500颗卫星送入近地轨道。这主要是因为Swarm公司选择的450到550公里近地轨道层仍存在大气,这意味着CubeSat卫星将在最短两年半之内即燃烧殆尽。

在坠落的过程中,这些卫星还将通过国际空间站轨道所运行的400公里区间。另外,在最低450公里海拔高度上,Swarm的全部卫星在15年之前至少需要全部更换四轮。

不过Swarm公司在新的申请当中竭尽全力说服联邦通信委员会,其强调自己的微型卫星要比通信委员会想象中的小得多。这些设备极小而且极轻,几乎能够在大气层中完全燃烧,因此不会给地球上的人群带来任何风险(这一点与SpaceX的卫星有所不同)。

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关闭(左)与开启(右)雷达后向反射器条件下的SPACEBEE卫星截面雷达测量结果。

其次,这些卫星将携带由圣迭戈联邦空间与海战系统中心开发的雷达反射器,旨在提高它们对于地面观测者的可见度。安装在非法发射的SpaceBEE上的类似反射器已经证明,其雷达可见性至少与近地轨道上的其它1U/2U大小卫星相仿。

太空追踪厂商LeoLabs公司进行的一项研究(由Swarm方面赞助)发现,SpaceBEE每天的平均检测次数高于一次——这样的效果甚至优于不少大型卫星。Swarm方面还与LeoLabs签订了合同,由后者负责追踪新的星座卫星并提供辅助道数据来源,用于补充美国政府的太空监控网络。此外,GPS芯片还将定期把卫星位置发送至Swarm总部。

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Swarm卫星的飞行配置,其中“v”代表速度矢量,左侧所示为低阻力条件下的飞行配置,其在高阻力飞行配置下将能够以更快速度脱离轨道。

尽管体积微小且不具备推进能力,但这些卫星同样拥有一定程度的机动性。板载磁力驱动器将能够把卫星从低阻力状态转变为高阻力状态,从而加快其下降速度。Swarm方面表示,当靠近国际空间站时,该公司将指示这些卫星转换至高阻力配置,从而最大限度缩短它们在该海拔高度上停留的时长。

Swarm公司的申请文件并没有说明其通信服务是如何起效的,只是提到其中不需要任何卫星间链路。这意味着每颗卫星只有在飞过地面站位置时才能短暂地接入互联网。这意味着用户或设备向卫星发送数据之后,至少需要几分钟的延迟才能收到回复信息。

这样的状况明显无法支持流数据或语音服务,但却为农业、资产追踪以及远程诊断等对时间不太敏感的物联网应用打开了大门。Swarm公司在申请中指出,“基于Swarm的卫星服务还将支持文本消息平台,可帮助没有蜂窝或Wi-Fi网络服务的个人进行互联网接入。”该公司同时提到,其将为非营利组织及人道主义机构提供低成本网络连接,并支持在边境巡逻以及国土安全领域加以应用。

该公司还告诉联邦通信委员会,其正在与“一家顶尖汽车制造商及其它多家运输企业合作,旨在推出联网汽车、卡车运输以及车队监控的连接解决方案。”另外,还有两家总部位于美国的财富百强企业与Swarm建立起合作伙伴关系。

文件显示,该公司的资金来源包括身陷困境的硅谷风险投资公司Social Capital,外加互联网服务供应商EarthLink及Boingo Wireless公司创始人Sky Dayton。

尽管Swarm的卫星最终必然会在全球大部分地区上空运行,但目前联邦通信委员会收到的申请仅涉及美国本土。另外,由于Swarm卫星用于接收地面站点的无线电频率(下行链路为137-138 MHz,上行链路为148-149.5 MHz)已经被欧洲多家竞争性卫星物联网初创企业所使用,因此相关服务在美国之外的运作有可能出现问题。

除了商业问题之外,Swarm公司在未来几个月内还面临着一项真正的考验——如何让联邦通信委员会认定以往的重大错误,不应成为横亘在这家微型卫星初创企业拓展业务面前的阻碍。