過去幾年，航天工業(yè)的經營方式發(fā)生顯著變化。新企業(yè)正借助目標遠大的項目進入新的市場，抓住巨大的商機。隨著發(fā)射入軌的商業(yè)航天衛(wèi)星數量迅速增加，并且成本大幅下降。運載火箭成本逐漸降低，摩爾定律的體現使得衛(wèi)星體積也縮小了好幾個數量級。相比于前幾代公交車大小的超復雜產品，如今，只有摩托車大小的簡易衛(wèi)星重量更輕，制造和發(fā)射成本也更加低廉。
隨著設計、制造和標準化的進步，上市時間也進一步縮短，這些對商用航天衛(wèi)星行業(yè)產生了重大影響，令衛(wèi)星的部署速度更快，過程更加靈活。SpaceX、OneWeb、Telesat和Amazon等新太空私有企業(yè)計劃在未來十年內發(fā)射數千顆近地軌道(LEO)衛(wèi)星，從而組成巨型衛(wèi)星群，以便提供全球性的互聯網絡，甚至覆蓋世界上的無網絡地區(qū)。
商業(yè)航天衛(wèi)星市場*（主要為低成本近地軌道衛(wèi)星）快速擴張，現已成為市場發(fā)展的驅動力，與之形成對比的是限制多、成本高、海拔高的地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星。隨著市場變化，最主要問題之一是需要多少抗輻射加固。如今，大量商業(yè)航天市場不能承擔成本較高、要求嚴格、耐輻射，并且符合航天標準的"傳統(tǒng)"芯片、元件和設備，并且通常也不需要。
對于高可靠性的傳統(tǒng)產品，其初始的設計目的是為了在惡劣的太空環(huán)境中使用數十年，搭載的則是高地球軌道的GEO電信衛(wèi)星。在那種環(huán)境里，輻射更加強烈，同時也會對航天器的電子裝置產生危害。現在，在衛(wèi)星市場中，15至20年的抗輻射飛行任務的市場份額只占一小部分。今天的新太空商業(yè)市場有著不同的結構--任務持續(xù)時間只有幾年，甚至幾個月，因此在太空輻射威脅相對較低的地方輻射加固水平的要求也更低。
太空輻射
衛(wèi)星和航天器電子系統(tǒng)的主要威脅是輻射。輻射產生的影響包括臨時故障、長期退化、災難性故障等。適用的防御措施是使用經過輻射加固和測試的電子設備，它們經過專門的輻射性能和生存能力測試。
推動商業(yè)航天衛(wèi)星產業(yè)發(fā)展的因素
· 更低的發(fā)射成本
· 體積更小、重量更輕、價格更加低廉的航天器
· 對現代IC技術和新功能的需求
· 對近地軌道任務和更大衛(wèi)星群的重視
· 需要縮短產品上市時間
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“97%的航天行業(yè)收入中，‘地球太空’經濟貢獻了3660億美元。”?
哈佛商業(yè)評論，2021年2月12日
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巨型衛(wèi)星群
商業(yè)航天行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，這讓太空登錄這件事變得比以往任何時候都更加容易。由數千顆衛(wèi)星組成的低成本近地軌道巨型衛(wèi)星群已經開始部署。
作為商業(yè)航天衛(wèi)星領域的領導企業(yè)，SpaceX正在重復使用其F9火箭助推器，同時將多達60顆更輕、更經濟的衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道。共乘和推進器的重復使用降低了發(fā)射成本，使每顆衛(wèi)星的價格降至100萬美元。這些近地軌道衛(wèi)星在341英里（550千米）的高度上環(huán)繞地球運行，高度大約是地球同步軌道距離的3%。
近地軌道信號延遲更低，為關鍵業(yè)務通信、遠程機器人手術、金融交易和游戲等應用場合提供更快的響應速度。不過，相比在傳統(tǒng)地球同步軌道高度運行，較低的軌道上的這些衛(wèi)星觀察到的地球表面范圍更小，因此需要更多的衛(wèi)星才能實現相同的地球表面覆蓋范圍。
小型衛(wèi)星和巨型衛(wèi)星群的應用正在普及開來，預計每年會發(fā)射1000多顆近地衛(wèi)星。
由于超大型衛(wèi)星群中擁有如此多的衛(wèi)星，商業(yè)企業(yè)不可能同時讓多顆衛(wèi)星維持運行，并為每套傳統(tǒng)器件支付數千美元的費用。對于在商業(yè)太空衛(wèi)星行業(yè)開展業(yè)務的新太空企業(yè)，需要一個切實可行、經濟實惠，并且適合用來平衡任務和風險的解決方案。
巨型衛(wèi)星群業(yè)務
新太空是一個新興的全球性私營航天器產業(yè)，致力于尋求體積較小、功能較強、具有成本效益的抗輻射技術，以滿足低輻射或相對良性輻射環(huán)境和短時任務的需要。
目標
· 降低準入門檻
· 提供體積更小、價格更低、重量為500公斤以下的衛(wèi)星來執(zhí)行單一任務
· 近地軌道高度僅為地球同步軌道的3%，且處于較低的輻射環(huán)境中
· 需要更復雜的通信網絡
彌合差距的商業(yè)解決方案
今天的小型衛(wèi)星需要創(chuàng)新的設計解決方案，減小尺寸、重量、功率和成本，這是傳統(tǒng)器件所不具備的。在太空應用中使用價格較低的商用現成(COTS)器件有許多益處，可享受先進的技術、更高的集成度、更高的性能和更好的SWaP。不過，僅使用COTS器件可能無法滿足許多新航天事業(yè)的保護、測試和可靠性需求。
如今，ADI公司的商業(yè)航天產品彌合了低端COTS器件與傳統(tǒng)全航天級氣密QML V產品之間的差距。商業(yè)航天產品實現了可靠性與低成本之間的平衡，以達到可接受的風險水平。其他功能包括晶圓批次統(tǒng)一性和可追溯性、輻射監(jiān)測器和強化測試，以及COTS商用級產品不支持的功能。
ADI航空航天、防務和RF產品總經理Chris Chipman表示：“一家巨型衛(wèi)星群企業(yè)可以決定在其衛(wèi)星上使用標準的塑料COTS器件，沒有輻射要求，也不需要任何資質。但信號鏈的其他部分可能會承受更高的風險。這些器件不能發(fā)生故障，因為它們調節(jié)著關鍵的飛行系統(tǒng)，比如對實際無線電本身的遙測控制。若讓服務長期脫機，企業(yè)則不能承擔起這筆費用，因此需要考慮較高級別的組件?！?br/>
產品等級評估表
ADI兩類新商業(yè)航天產品概述
ADI公司建立了兩個新的產品等級組合，以滿足新興商業(yè)航天衛(wèi)星行業(yè)的廣泛需求。該行業(yè)主要研究在低輻射環(huán)境中運行的近地衛(wèi)星和巨型衛(wèi)星群，以及傳統(tǒng)地球同步軌道衛(wèi)星不斷變化的成本壓力。憑借四十多年以來積累的航天級部件制造知識，ADI公司專注于開發(fā)符合靈活性、可靠性和質量要求的產品，以適用于任何任務。
商用航天低軌道衛(wèi)星(CSL)
商用航天低軌道衛(wèi)星是為了滿足成本限制或高容量的需求，它提供了適合在低輻射環(huán)境中繞軌道運行的近地軌道衛(wèi)星群的基本測試和篩選服務。
商用航天高軌道衛(wèi)星(CSH)
專為需要高可靠性、比傳統(tǒng)產品成本更低、功能更先進的客戶而設計。商用航天高軌道衛(wèi)星具備較高水平的篩選和輻射鑒定能力，并提供了嚴格的測試?？稍跊]有氣密包裝的情況下使用（相當于使用SAE AS6294作為指南的QML V）。CSH包含CSL所能提供的一切功能，另外還可提供高可靠性的篩選和質量合格檢驗服務。
改善生活的新產品
COTS器件、CSL和CSH不僅是實現更好的SWaP、更小體積衛(wèi)星和巨型衛(wèi)星群的技術，而且是提高生活質量和拯救生命的工具。
鑒于商業(yè)太空衛(wèi)星產品的創(chuàng)新，以及勇于開拓的新太空企業(yè)在實現星際遠航方面付出的努力，所有這一切目標，甚至是更多的目標都有可能實現。
地球觀測衛(wèi)星提供的數據將有助于提供有價值的見解，讓我們更好地了解地球的河流、海洋、森林和基礎設施，從而提高農業(yè)生產效率，改善水、資源和野生動物管理。
由于氣候變化，颶風和森林大火等災害正在增多。通過寬帶連接覆蓋地球的衛(wèi)星系統(tǒng)，可以降低災害影響。比如，華盛頓莫爾登鎮(zhèn)曾發(fā)生了火災，緊急救援人員將太空聯網用于網絡恢復，有效地幫助了人們的災后重建工作。
這樣的技術也可以在許多小城中應用，如位于西得克薩斯州?？送锌h的敖德薩。在這片荒涼、平坦、干燥的土地上，近40%的家庭反映寬帶服務不可靠，或根本未提供寬帶服務。太空"飛行路由器"的波束連接可以幫助孩子們遠程在線觀看學校課程，在家繼續(xù)接受教育。
文內注釋：
*美國銀行預計太空經濟投入資金將在2030年達到1.4萬億美元，相比于2019年的4240億美元，增幅達到了230%，這主要得益于企業(yè)之間投資以及政府私人投資機會的增多。CNBC，2020年10月4日。
?包括電信、互聯網基礎設施、地球觀測能力和國家安全衛(wèi)星。
