小型衛星市場成長快速 散熱卻是成敗關鍵 - 工程師

小型衛星市場成長快速 散熱卻是成敗關鍵之一

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所謂小型衛星包括小型衛星、微型衛星(10~100公斤)、奈米衛星(1~10公斤)，重量通常不超過500公斤，主要用途於地球觀測與氣象，科學研究與探索，通信，監視與安全，測繪與導航，最終用戶於商業，軍事，公民/政府。

在全球小型衛星市場中，奈米衛星使用最廣泛，市場份額最大。因為奈米衛星質量小、體積小的特性，再加上SpaceX火箭回收發射再利用技術成熟，造成發射成本降低。另一方面，從商用需求的角度來看，由於商業服務增加，因此像是SpaceX、谷歌、亞馬遜和Facebook等需要衛星寬頻和網路的公司，也促使小型衛星的需求增加。

小型衛星重量220至500 kg之間，成功機率高達96%

近年來，隨著小型衛星可靠性提高而增加成功發射比例，因而造就市場上的小型衛星數量也大大增加，展現了該產業日益成熟度。自2013年起，每年至少有85%的小型衛星成功完成發射。

根據The Aerospace Corporation發表的研究顯示，2009年至2018年期間發射的小型衛星（重量不超過500公斤）有87%完成成功發射任務。而先前在2009年至2013年間，發現成功完成發射的小型衛星，不超過76%。

一般而言，較大的小型衛星相較小的小型衛星更可靠。該研究發現，重量落在220至500 kg之間的小型衛星，成功機率高達96%。

會失敗的小型衛星，通常是在執行任務初期就失敗，也就是若能克服前兩個月的嬰兒期階段，那麼很可能在整個設計過程中就降低失敗風險。其中，通訊和電力系統故障是小型衛星故障的主因，至少那些可以辨認根本原因的案例是這樣。尚有近四分之一的小型衛星故障是找不到原因的。

小型衛星可靠性的提高，是因為發射的小型衛星數量急速增加。最初的研究包括從2009年到2013年發射的244個小衛星；往後的五年，儘管中間因發射失敗出現下降，但還是發射了1,208個小衛星。

小型衛星的散熱能力成為棘手問題

隨著小型衛星功能越來越強大，更需要更好的電子管理系統來處理所產生的散熱問題。

小型衛星要處理的數據越來越多，無論是遙測影像收集或是地面感測器和智慧裝置的路由流量。例如Planet公司的光學成像立方衛星的機載記憶體（onboard memory），一個衛星從8年前16 GB增加到2020年的2 TB，成長了125倍，由於高功率衛星的運作，例如高資料傳輸率通訊，會產生大量的熱量，尤其在小型衛星很小的體積進行電子封裝，使得散熱非常困難。

製造商及其供應商正在開發新的方法來處理小型衛星上的多餘熱量：
1.美國喬治亞州亞特蘭大的新創公司Carbice，預計今年(2020)將在其衛星上搭載其新型奈米技術碳纖維熱管理材料。
2.美國研發公司Creare在NASA噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）的支持下也在研究開發儲熱系統。
3.Pumpkin公司與美國空軍研究實驗室共同開發的一種熱管理系統，該系統包括將熱量散佈到太空中的散熱器、設計用於在衛星內部傳遞熱量的管道以及儲熱組件。

隨著立方衛星和小型衛星的發展，太空新創公司正在尋求其他技術改進，例如：更好的太陽能電池板、改良的網路安全性和功能更強大的感測器。

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