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1、現代小衛星的概念
實際上,小衛星在航天事業的早期就有了,衛星發展最初就是從簡單小衛星起步的。即使在20世紀70年代和80年代大型衛星占據主導地位的時代,亦可發現小衛星的身影。最初的小衛星稱為簡單小衛星。從20世紀80年代中期開始,世界航天界興起了發展小衛星的熱潮。隨著對小衛星認識的不斷加深,小衛星的突出特點不斷顯現,令各國航天界刮目相看。最初,劃分大衛星、小衛星僅以重量作為依據,而隨著小衛星功能的不斷增強,甚至可以與大衛星相比,必須引入“功能密度”的概念。功能密度是指衛星每千克重量所能提供的功能。按照功能密度劃分,小衛星可劃分為簡單小衛星和現代小衛星兩種。由于功能密度高,技術性能強,現代小衛星又被譽為“高性能小衛星”。今天人們通常所說的小衛星即就是指此類衛星。故本文以下所指小衛星也就都是指現代小衛星。
美國航空航天公司在1993年對小衛星、微衛星和納衛星做了以下定義:小衛星是一種可用常規運載器發射的航天器,質量為10-500kg;微衛星是所有系統和子系統都全面體現了微型制造技術,并可實現一種功能,質量為0.1-10kg;納衛星是一種尺寸減小到最低限度的微衛星,其功能有賴于一種分布式星座結構來實現,質量小于0.1kg。
2、現代小衛星的特點
目前,小型衛星技術的發展如火如荼。現代小衛星具有許多大衛星所無法比擬的優點:
(1)發射方式靈活。它能夠機動發射、生存能力強、能適應未來戰術作戰的需要。
(2)體積小,重量輕,因此既可以利用大型衛星發射火箭的剩余能力進行搭載發射,也可以一箭多星發射或用廉價運載火箭發射,從而可以大大節約發射費用。
(3)研制發射成本低,系統投資少。采用成熟、先進的技術,運用科學的管理手段,加之可以多種方式發射,可以使小衛星的整個研制和發展成本得到降低。
(4)結構簡單、設計研制開發周期短、制造要求條件不高,可以采用標準化星體和模塊化設計,從而可以批量生產和儲存,便于即時發射和補充。國外一些航天大國的現代小衛星,從立項研制到發射,一般僅需要一到兩年的時間。
(5)技術性能高。主要體現在衛星各分系統本身和有效載荷兩方面。衛星分系統以“功能密度集”來表示技術水平,也就是每千克重量所能獲取的最大功能。有效載荷的功能密度隨著衛星應用的不同而有不同要求和指標。
更為重要的是,由小型衛星組成的星座,使大型衛星也甘拜下風。許多小型衛星的編隊飛行,相當于一個大型衛星。每一顆衛星既能獨立完成自己的任務,還可以在太空中對其進行改裝。
小型衛星星座的優點還體現在因成員衛星分散而帶來的基線的增大、編隊即時改編能力強等方面,必要時還可通過增大衛星數量完成原地升級。再者,由于組成衛星的編隊飛行,單顆衛星發生故障最多只會導致自身退役,而不會使整個星座徹底癱瘓,其余完好的衛星可以重新排列來彌補故障衛星的空缺,所以,整個系統的抗毀性很強。這一簡單的方法還使得地面控制人員只需要進行類似“撥入號碼”的操作就可以賦予系統新的任務。另外,通過衛星的重新分布,星座還可以組成適當規模和間距的衛星群以滿足特定的重訪率。
從上述種種優勢不難看出,小衛星走俏太空是航天技術發展的必然。
小衛星應用于通信
小衛星一般在低軌道使用,成本低,特別適合稀路由,非實時、低成本的通信應用,在眾多的通信手段中具有很強的競爭力。非實時通信業務在人們的通信中占有非常大的比例。這里主要介紹小衛星是如何實現非實時通信及其在特殊環境下的應用。
1、用小衛星實現存儲-轉發通信
如果地球上的某位置A欲發給位置B信息,由于種種原因不能直接由A到達B,只有借助小衛星轉發,當小衛星運行到位置A時,地面站A將發給位置B的信息發給小衛星,小衛星將信息存儲在星上的存儲器中,當小衛星通過位置B時,將存儲在星上存儲器中的信息發給地面站B,這樣就完成了信息的存儲-轉發過程。
2、存儲-轉發通信在我國的應用
(1)農村郵電通信。我國約有24萬個行政村,目前仍有相當數量的行政村無法實現通電話,甚至有些邊遠地區無法通郵。采用小衛星存儲轉發技術可解決通郵問題。采用一顆小衛星就可以解決幾千萬甚至上億人的通信問題。
(2)邊防哨所的通信。我國的邊防線很長,大部分邊防線處在人煙稀少,甚至沒有人跡的山區,邊防哨所與總部通信相當困難,有時會因為突發事件,造成大的損失。解決邊防通信的最好辦法是在邊防哨所配備衛星終端設備,采用小衛星存儲轉發通信,可以解決邊防哨所的通信問題。
(3)大海、大江漁船的通信。茫茫大海看不到邊,滔滔江水望不到頭,遠洋船隊或出海漁船,需要時刻保持與陸地的聯系,否則船隊就像斷了線的風箏,船上出現問題,不堪設想。所以在船上安裝衛星通信終端,保持與陸地的通信聯系,甚至通過接收衛星遙感數據確定魚群的位置,提高生產效率。
(4)在勘探和探險中的通信。勘探隊和探險隊若采用衛星存儲轉發通信,可以及時將采集到的信息傳送到總部,并可及時得到總部的信息與指示。
(5)各種應急通信系統。對自然災害,如地震、水災、森林大火等,通過衛星存儲轉發通信系統可以立即架設通信終端,建立通信網絡,及時與外界建立通信聯系,以減少損失,及時取得外來援助。
(6)提供個性化服務。由于國家開放了數據業務的經營權,國內許多ISP公司向用戶提供因特網及其增值業務。例如,通過衛星可以對移動用戶、勘探隊、探險隊和臨時性用戶提供電子郵件存儲轉發業務及其他個。對一些商用網用戶還可提供專用組網工程。此外,對一些特殊用戶還可以采用會員制及各種臨時服務的方法,提供給用戶感興趣的地球遙感圖像和數據,如為登山隊及探險隊提供特定地區地面積雪的情況和水文情況等。
小衛星的發展前景
1、國外微小衛星近期發展狀況
據有關資料顯示,自八十年代以來,國際上微小衛星的發展十分迅速。目前世界上已經有十多個國家涉足小衛星研制領域,美國、俄羅斯、法國、英國和意大利都有了自己的小衛星平臺或星座。印度、韓國、瑞典、丹麥、巴西、西班牙和以色列等許多中小國家也都以研制小衛星為切入點,帶動航天技術的發展。
移動通信日益成為衛星應用的焦點。在這場通信衛星太空軌道爭奪戰中,小衛星風頭正勁。在廣袤的外層空間,小衛星通信網的建設熱潮涌動。以小衛星組成的星座,正在帶領人類走進通信新天地。
近幾年來風起云涌的移動雙向個人通信市場,推動著小衛星市場的飛速發展。利用由小衛星星座構成的通信衛星網實現個人手持機雙向移動通信,不僅可以用于話音通信,而且還可用于傳送數據、傳真、圖像和尋呼信息以及定位等。
另外,這種通訊方式還具有手持機發射功率低、延遲小、沒有死角等優點,市場應用前景十分廣闊。
顯然,今后若干年,研制和發射小衛星將肯定有利可圖,但目前這一市場尚未成熟,許多方面仍需要改進。AeroAstro公司認為,未來的衛星市場將是一個兩極分化的市場,衛星的有效載荷要么變得越來越小,要么變得越來越大,中等規模的衛星將會越來越少。
針對所謂“超小型衛星”的試驗,目前也正在進行之中。如果一切順利的話,三年后,制造商將會制定出可行的開發計劃。隨著政府機構、公司、大學、社區甚至富有的個人紛紛加入小衛星應用的行列,未來小衛星必將擁有無限風光。
2、國內對通信微小衛星的需求
(1)邊遠山區和農村通信落后亟待解決。我國國土面積大約一半是荒山林區,海邊防有6500多個島嶼。分布于上述地區的物資流動、人口流動、知識流動是國家經濟發展至關重要的環節。但由于作為上述流動的先決條件―――信息流動的落后,極大地制約著農村的經濟發展。
自農村經濟改革后,我國鄉村較早重視了公路建設,但由于對信息的重要性認識不足,所以導致了通信設施建設落后于公路建設的特殊現象。利用衛星解決農村通信,具有快速擴大覆蓋面、無線路投資和成本與通信距離無關等優勢,是我國盡快解決農村通信落后問題的理想途徑。
(2)根據移動通信與鄉村通信的稀路由特點, 利用幾顆小衛星組成的星座具有優勢。稀路由是一種用戶密度概念,通話量收入與通信設施投資比值低,稱為稀路由,反之稱為密路由。我國邊遠地區和鄉村處于通信需求的初級階段,通信設施落后,經濟承受能力低,每個用戶利用通信設施進行的通話量也很低,這是我國鄉村通信具有稀路由特點的重要原因。
但我國邊遠地區和鄉村通信又具有住地分散、用戶總數規模大的特點。如果以縣、村通信為重點,先解決村用公用端機的普及問題,目前既可使用戶能承受較低通話費,也可在面向全國的情況下充分利用衛星信道,實現分散化和稀路由的集中管理,這對我國通信業的發展可以說是進入良性循環的開端。
(3)我國經濟的快速發展,將加快稀路由向密路由的過渡,所以采用可逐步增加數量的小衛星群更加合適。稀路由向密路由過渡,是通信隨著經濟發展而必然產生的現象。一方面,在國家逐步加強農村改革開放力度、不斷增加農業基礎設施投入的過程中,隨著通信設施的更加完善和通信需求的增加,各地區實際上處于稀路由向密路由過渡的過程。另一方面,通信本身是使物資流動、人口流動和知識流動不斷受益的媒體,從中獲得效益后會提出對通信的更大需求,也會形成從稀路由向密路由自然過渡的過程。
由小衛星組成的星座,可先發射幾顆衛星,再增加幾顆,既能發揮小衛星成本低、周期短的優勢,又可適應稀路由向密路由過渡通信需求的增長。將稀路由用戶集中起來,用小衛星星座方式邁出商業經營的一步,就會跨越傳統通信網需要多年才能邁出的很多步。
3、我國對通信應用技術的研究
(1)系統設計和終端技術。此方面是指包括由微小衛星星座組成中、低軌道移動通信系統技術,特別是微小衛星星群區域覆蓋、區域移動通信系統設計技術,以及地面站和終端技術。對于微小衛星實現實時通信的途徑,理所當然的是采用多星組成星座,但是在具體的部署建設中,如何采用最少的星,實現對局部地區的覆蓋,這是一個需要研究的問題。
(2)高速數據傳輸技術。在大衛星中普遍采用的功率和頻譜效率都比較高的QPSK技術是否可以用于微小衛星通信系統中,這也是需要探討的一個問題。從技術角度講,應該來說此方案是可行的,但是需要在復雜性、可靠性和成本之間作一個平衡折衷。如果采用這個技術,將可以減小便攜地面站的體積和提高通信的速率。
(3)傳輸容量優化設計。對于存儲轉發業務,一顆衛星可以服務多少用戶需要科學計算。具體的做法是:根據用戶的類型與分布、業務的類型與模式以及所要求的服務質量,可以對衛星傳輸速率和星上的存儲單元容量進行科學的估算,從而為衛星的總體設計提供可靠的依據。
小衛星的未來展望
關鍵詞:物流運輸;問題;對策
中圖分類號:F50 文獻標識碼:A 文章編號:1001-828X(2013)10-0-01
一、引言
物流運輸是指物的載運及輸送,它是在不同地域范圍間,如兩個城市,兩個工廠之間,或一個較大的企業內相距較遠的兩車間之間,對物進行空間位移,以改變物的空間位置為目的的活動。其中包括集貨、分配、搬運、中轉、裝入、卸下、分散箋一系列操作。在物流的諸多環節中,運輸和倉儲是兩個主要環節,特別是運輸占有中心的地位。它們雖然不產生新的物質產品,但卻能實現物品在空間的轉移或時間上的轉移,創造場所性和時間性價值,可以說,運輸是物流過程中最主要的增值活動。而研究當前我國物流運輸相關問題,有利于我們彌補當前物流運輸的不足,進一步提高物流運輸效率,從而促進我國物流運輸行業的發展。
二、當前我國物流運輸存在的問題
(一)綜合運輸大通道能力不足
綜合運輸大通道缺少必要的能力儲備,運輸剛性很強,滿足需要的服務水平低,承受需求波動的彈性較小,運輸能力明顯不適應市場需求,對國民經濟和社會發展的保障能力十分脆弱。煤炭、石油、糧食、集裝箱、鋼鐵、水泥、“三農”物資等貨運量大幅增加,使原本運能緊張的綜合運輸大通道的供求矛盾再度加劇。尤其是承擔跨區物資調運任務的主力鐵路,運輸能力不足的矛盾非常突出,貨運請求車滿足率僅約1/3,進而也影響到港口大宗物資的集、疏、運,導致港口供求矛盾顯現。
(二)綜合交通網絡總量不足
目前,我國不僅跨區域交通運輸能力不足、運輸成本高、運輸服務質量低,制約了交換能力和市場范圍,而且區域內部交通基礎設施的通達度、網絡密度不夠,總體質量等級低,便捷性、暢通性不能較好地滿足貨物運輸的需要。與發達國家相比,在交通網絡的密度、通達度、服務水平等各個方面,我國都存在相當大的差距。我國國土面積與美國相當,而鐵路里程只有美國的l/3左右,公路總里程和高速公路里程只為美國的28%,機場數量只是美國的1/38。
(三)物流運輸信息化建設滯后
當前,我國鐵路、公路、水路、航空和管道等各個運輸部門雖然都在致力于信息化建設,但是在綜合運輸管理信息化方面卻幾乎還是空白,即使是在大城市和特大城市,交通控制管理和交通安全管理的現代化設施也很少。就北京與東京比較,兩幣都有一個交通管制中心,但北京交通控制中心控制的交叉口數只有東京的3%,人行天橋是東京的4.8%,地下人行道是東京的5%,每公里交通標志只有東京的15%。北京在全國城市中交通管理設施應該是最好的,其他城市更可見一斑。[1]
(四)各種運輸方式銜接配合差
長期以來,各種運輸方式只注重自身運輸作業場所的建設,而對綜合運輸樞紐的規劃和建設重視不夠,樞紐設施配置不合理,各種運輸工具及其與城市交通結合不好,貨物運輸不方便,不暢通,甚至一邊擴大樞紐建設規模,一邊交通擁堵加劇,影響綜合運輸體系效率的提高。在很多地區和大城市,各種交通方式之間的銜接問題,已成為阻礙交通運輸發展的主要瓶頸之一。各種場站沒有合理的規劃和統一布局,相互間的銜接不能實現快速、高效,無論是客流還是貨流,交通方式的銜接問題成為影響運行效率的主要因素,制約了綜合交通運輸體系效率的發揮,導致了資源的浪費和效率的低下。
運輸是物流機能中一個最基本的機能,是物流過程中最主要的增值活動。運輸雖然從行為上表現為貨物在空間上的單純移動,但在實際經濟運行過程中,作為物流基本機能的運輸有著多種多樣的形態。運輸是銷售物流的一個重要組成部分,在產品銷售過程中創造時間和空間效用,運輸提供了銷售生產成果的手段,[2]企業通過運輸改變產成品的空間位置,運到所需要的地方進行銷售。高效的運輸能使商品得到及時供應,這在日益激烈的市場競爭中越來越重要。因此,能否提高物流運輸效率在很大程度上關系到企業在市場競爭中的地位。
三、提高物流運輸效率的途徑
(一)實行積極的交通政策,支持各種運輸方式共同發展
國家應大幅度提升物流運輸的供給能力,解決網絡結構層次性矛盾和縮小地區間發展差距,全面提高我國物流運輸的機動性和通達性。積極的交通政策主要包括:在制定產、比發展序列上,繼續把物流運輸業排在優先發展的前列;國家采取向交通運輸傾斜的發展政策,進一步加大中央和地方財政資金投入交通基礎設施的力度,確保財政資金所占比重穩步提高;積極拓寬交通基礎設施投融資渠道,確保交通基本建設投資占全社會基本建設投資總額的比重達到l8%以上。
(二)全面推進綜合交通運輸體系建設
交通運輸要以鐵路改革為突破口,增加運力供給,改善農村交通條件,提高服務質量,全面推進綜合交通運輸體系建設。在加快報進鐵路發展的同時,繼續保持高速公路建設的良好勢頭,搞好油氣管道、內河主航道、港口主樞紐、干線機場的建設;同時,要抓好農村交通、三大城市圈(二大重點區域)和特大城市的交通發展,加快與綜合運輸大通道連接的次干線和支線的建設,提高網絡密度,進一步完善網絡結構層次,促進運輸大通道、三大城市圈和特大城市以及農村交通的全面發展。交通運輸要擴大服務范圍,提高普遍服務水平。交通運輸發展應加強引進和吸收當代交通運輸高新技術,建立和完善運營管理信息系統,提高運輸管理現代化水平。
(三)以運輸大通道為重點,突出鐵路發展
以綜合運輸大通道為重點,按照各種運輸方式的合理分工與協作,以適應需求和引導需求為政策目標,加快符合未來發展方向的主導運輸方式的發展,通過增量的調整和存量升級,大幅度增強戰略物資的運輸能力,緩解運輸大通道運輸供求緊張的矛盾。同時,支持具有國土開發、國防功能的運輸通道建設,帶動中西部地區和我國邊防地區的發展。
綜合運輸大通道建設,應按照效能優先原則,整合各種交通資源,加快和強化鐵路的發展。一要加快高速鐵路(鐵路客運專線)的建設,實現客貨分線運輸,大幅度提高鐵路主干線運輸能力,以適應快速化、高服務質量的運輸要求。二要以引導需求為政策目標,積極修建區域間、城際間鐵路,以適應都市圈和城市帶經濟發展及城市空間布局擴展。三要抓好煤炭運輸通道建設,提高“山西”煤炭外運能力,保障經濟生產所需煤炭的及時、足量運輸。同時,應繼續保持高速公路發展的良好勢頭,完成高速公路通車里程15000公里以上,建成五縱七橫公路主骨架,進一步拓展干線公路網絡;圍繞長江三角洲、珠江三角洲、渤海灣等三大地區,建設集裝箱、原油、礦石等大型專業化深水碼頭,改善進出口條件;加大干線機場的改擴建力度;大幅度提升油氣長輸管道里程。按照一體化運輸的理念和“無縫銜接”、“零換乘”的思想,大力加強交通運輸樞紐和貨物集散中心的建設,強化多種運載工具運作過程連續、方便、高效地實現旅客、貨物的換乘與換裝,改善中心城市的樞紐和場站布局,充分保障各種運輸方式之間以及與城市內部交通之間物理上和邏輯上的緊密聯系,促進綜合運輸體系效益和效率的提升。[3]
(四)推進交通運輸信息化和智能化建設
隨著經濟的發展和社會的進步,運輸基礎設施能力與使用者需求之間的矛盾日益突出,單靠過去擴大外延式的增長方式已經無法解決問題,需要依靠科技進步,采用現代化的裝備和管理技術,改進整個交通運輸系統的運行組織方式,大力推進信息化和智能化建設,大幅度提高交通基礎設施的使用效率和安全性。[4]
我國在繼續擴大運輸基礎設施建設規模的同時,要積極發展、應用高新技術,保證運輸安全。提高運輸效率,加快智能交通的研究開發和推廣應用。運輸技術裝備建設應堅持自主創新與引進國外先進技術相結合,在不同區域和不同方面采用不同層次的技術裝備,逐步形成綜合運輸能力強、管理技術水平高、貨物運輸成本低、安全質量效益好,具有我國特點的技術裝備體系。
四、結語
綜上所述,物流運輸在國民經濟中發揮著重要作用,它是生產過程在流通領域內的繼續,是聯結產銷、溝通城鄉的紐帶,是社會再生產不斷進行的條件,是實現社會生產目的的基本條件。提高物流運輸效率有利于降低社會物流總成本,促進我國物流業的快速發展。面對當前存在的綜合運輸大通道能力不足、綜合交通網絡總量不足、信息化建設滯后等問題,應該采取積極的交通政策、全面推進綜合交通運輸體系建設、突出鐵路建設等措施,從而不斷推進我國物流運輸業的發展。
參考文獻:
[1]王恒,楊巧麗,王俊紅,李海明.提高公路物流運輸中空車利用率的研究[J].交通標準化,2007(Z1).
[2]徐敏.我國物流業發展存在的問題及對策[J].江蘇商論,2003(12).