降低采用 COTS 元件的 LEO 卫星的成本

直到最近，大多数卫星都是为地球同步赤道轨道 (GEO) 或地球静止轨道设计和制造的。这些卫星位于赤道上方约 36,000 公里的位置，能够以与地球相同的速度和方向旋转。这种固定定位可确保卫星传输保持一致并聚焦地球的特定区域。GEO 卫星的重量为 1 到 5 吨，成本在 1 亿到 4 亿美元之间，需要三到五年的时间来设计和制造。它们通常是为特定目的而制造的，这需要定制解决方案，以便能够在卫星 25 到 30 年的功能生命周期内承受太空极端环境的考验。由于时间和成本高，每年只发射一到三颗 GEO 卫星。

如今，大多数卫星制造都集中在低地球轨道 (LEO) 卫星方面，这些卫星通常距离地球 160 至 1,900 公里。LEO 卫星不固定在一个点上，而是持续绕地球运行。可能需要数百颗 LEO 卫星组成的星座才能完全覆盖整个地球。

LEO 卫星系列包括 100 公斤的小型设备，可以使用 10 厘米的立方体快速组装这些设备，这些立方体包含消费级计算机硬件，以及主要使用 COTS 元件专门制造的大型卫星。更大、更常见的 LEO 卫星重量在 100 到 1,000 公斤之间。它们的平均成本是 50 万美元，从设计到成品卫星，大约需要 18 个月就能生产出来。与 GEO 相比，这种更加敏捷的生产流程和时间表加上更低的发射成本，正在推动 LEO 卫星的繁荣发展，使其几乎每天都能发射。

LEO 卫星可提供高带宽和低延迟，这使它们成为向地球表面发送信号和从地球表面接收信号的理想选择。因此，LEO 卫星的应用数量不断增加。目前，它们主要用于实现全球互联和观察地球上的各种现象：

全球互联

• 为无法访问地面电信基础设施的偏远地区的人们提供宽带互联网连接。在飞机上建立互联网连接，为乘客和机组人员提供机上娱乐和其他服务。
• 通过互连住宅、商业、工业和防务用“智能”设备、家用电器和装置来实现物联网 (IoT)。

观察和数据收集

• 监测环境状况，包括当前天气数据、地球表面温度、波高、湿度水平、风速或花粉数量，并使用这些数据来跟踪环境灾害的影响。
• 通过获取低成本的卫星数据来改善农业生产，帮助农民确定合适的作物种植时间，并在作物生长时提供实时更新。
• 通过跟踪卡车、轮船、飞机和其他车辆来估计到达时间并帮助确定更有效的路线，从而优化陆地、海上和空中运输。

LEO 卫星也非常适合快速发展的空对空经济，这是一种将数据从太空卫星传输到太空中另一个物体，而不是传输到地球上物体的战略。这对于支持轨道转移、加油站、数据中心等至关重要。

随着通信、成像和 LEO 卫星应用领域的增加，通过更大的近地轨道卫星网络扩大覆盖范围的需求也在增加。设计人员和制造商将需要依靠 COTS 解决方案来满足对更多、更便宜的 LEO 卫星的需求。

COTS 元件是现成的产品，可用于成品的制造或组装。COTS+ 是指针对特定应用或为承受严苛太空环境考验而经过略微改造的现成元件。COTS+ 元件经过额外的测试和/或物理升级，可满足 LEO 的需求。这些产品已经过验证，可以在太空环境中工作。

然而，设计师和制造商在寻找低成本解决方案时不能牺牲性能或耐用性。LEO 卫星必须足够坚固，能够承受极端温度变化并承受高振动，特别是在发射时。因此，大多数包含 COTS 和 COTS+ 元件的 LEO 卫星也需要按照更严格的 VITA 和 SOSA 太空级标准制造的元件，来满足关键任务要求。

卫星数量

• 由数十或数百颗 LEO 卫星组成的星座能够收集大量数据，并为世界各地的客户提供可靠的服务。例如，几家领先的卫星互联网服务提供商每周生产和发射数十颗 LEO 卫星，并计划最终将数万颗卫星送入轨道。

寿命短

• 每颗 LEO 卫星的寿命只有三到五年。在严苛的深空环境中，设计人员不必担心宇宙太阳辐射、原子氧侵蚀和其他可能限制硬件生命周期的因素。因此，对更坚固的太空级硬件的需求变得不那么重要了。

持续改进

• LEO 卫星的设计是不断演变的，旨在通过逐步的软件更新和技术的渐进式变化来改进现有功能或增加新功能。可以使用满足当今需求并能够预测未来技术进步的最新技术来制造新卫星。

与 GEO 卫星集成

• 对于需要低延迟和高处理能力的场景（例如流媒体视频服务），LEO 卫星可以与现有的 GEO 卫星协同工作，以提供出色的连接。

行业市场趋势

• 随着行业的发展和趋于成熟，卫星公司之间的合并和合作越来越多。当两家公司的产品都使用通用的现成元件时，将这两家公司的产品集成起来会更加顺畅。

经济承受能力和客户满意度

• 使用 COTS 部件有助于加快新卫星的组装速度并降低生产成本。因此，依赖 LEO 卫星的互联网或电话服务提供商有机会以更低的价格向更多用户提供服务。

TE Connectivity (TE) 提供广泛的太空就绪型产品组合，包括电线、电缆、继电器、接触器、传感器和连接器，这些产品非常符合 LEO 卫星应用的严苛要求，其中包括以下现成的解决方案：

• STRADA Whisper 高速背板连接器专为高性能、高带宽系统设计。其颠覆性设计使数据传输速度高达 112 Gbps，能够实现高效的未来系统升级，而无需重新设计昂贵的背板或中板。
• Micro-D 和 D-Sub-Subminiature 后盖能够满足质量和经济性至关重要的航天器应用领域的功能、材料和性能要求。
• 光纤组件减小了尺寸、重量和功耗 (SWaP)，符合高密度和抗电磁干扰 (EMI) 要求，能够完全支持高速通信、数据和有效载荷系统架构。
• 与传统的无源铜缆解决方案和新兴的有源铜缆 (ACC/AEC) 解决方案相比，有源光缆组件具有更大的电缆灵活性和覆盖范围。它们支持高性能计算、数据中心和网络互连应用。
• 369 小尺寸连接器是一系列可靠性高、轻量、紧凑且具有成本效益的连接器，适用于严苛环境应用。

除了产品之外，TE 工程师还拥有丰富的经验和专业知识，可以帮助您为下一个 LEO 卫星设计找到理想的 COTS 元件或 COTS+ 解决方案。

• 从一次性专用 GEO 卫星到大规模生产的 LEO 卫星的转变，导致对商用现货 (COTS) 和 COTS+ 元件的需求不断增加，这些元件有助于降低生产成本并缩短交货时间。
• LEO 卫星距离地球 160 至 1,900 公里，可提供高带宽和低延迟，以实现全球连接并观察地球上的各种现象。
• 卫星设计人员和制造商越来越依靠 COTS 部件来满足对更便宜的 LEO 卫星的需求。
• TE Connectivity (TE) 提供广泛、可靠的现成解决方案组合，完全符合 LEO 卫星应用的严苛要求。