VLEO，Very low Earth orbit，極低地球軌域。
極低地球軌域（VLEO）是指距離地球表面250至450公裏的軌域。 VLEO 可實作更清晰的分辨率和更快捷的通訊，但是會面臨大氣阻力等挑戰。
美國Skeyeon 公司行政總裁朗·裏迪 (Ron Reedy) 知道在低空飛行衛星可以削減星座的成本。「我要求團隊證明它行不通，這對企業家來說有點倒退，」裏迪說。「一年多後，他們說，'我們不僅不能證明它行不通，我們認為我們證明了它會行得通。'」
那是 2017 年。 從那時起，總部位於聖地亞哥的 Skeyeon（發音為 sky-on）一直在開發和測試一組小型衛星的關鍵元件，以從大約 250 公裏的高度提供高分辨率的日常地球影像。
在確定遠低於傳統地球成像衛星的軌域套用方面，Skeyeon 並不是唯一一家。總部位於舊金山的 Earth Observant 和德克薩斯州柯士甸的 Albedo 也在籌集資金將衛星發送到極低地球軌域 (VLEO)。
與此同時，歐盟向 Discoverer 投入了 570 萬歐元（670 萬美元），這是一項地平線 2020 研究計劃，旨在「徹底重新設計」用於低空執行的地球觀測衛星。
為什麽大家都對 VLEO 感興趣？最主要的原因是成本問題，衛星成本通常隨著它們的軌域高度提升而上升。
靠近觀測物體會降低望遠鏡光學系統的成本。靠近地面站會減少對無線電功率的需求，從而減少對大型太陽能電池板的需求。對於通訊任務，較低的軌域意味著較低的數據傳輸延遲。此外，VLEO 使衛星暴露在更少的輻射下，為更多現成的航天器元件掃清了道路。
「這一切都不是一件容易的事，但如果你能讓這些想法付諸實踐，回報可能會非常顯著，」發現者科學協調員兼曼徹斯特大學航空航天研究所空間主題負責人彼得羅伯茨說。
Thales Alenia Space 在 2016 年的一篇論文中解釋說 ，將衛星的高度從 650 公裏降低到 160 公裏，「會導致雷達射頻功率降低 64 倍，通訊射頻功率降低 16 倍，光學孔徑直徑降低 4 倍，以實作相同的效能」。 Skimsats是最終法國-意大利公司按照 VLEO原則設計的小型衛星。
Cognitive Space 行政總裁兼前 BlackSky 技術長 Scott Herman 說：「為了獲得更高的分辨率並仍然在小衛星世界中發揮作用，你唯一的選擇就是降低軌域高度。」
需要提升嗎？
當然，也存在與 VLEO 相關的挑戰。在低於 450 公裏的高度，大氣阻力會縮短衛星的壽命，除非機載推進或外力將其推得更高。（例如：貨運飛船和姿態推進器幫助位於約 400 公裏處的國際太空站保持其高度。）
VLEO 衛星之前已經試驗成功過。歐洲航天局的重力場和穩態海洋環流探索者衛星GOCE，在氙氣燃料電動推進器的幫助下，從 2009 年到 2013 年保持在 240-280 公裏的高度。
2017 年至 2019 年，氙氣還為電力推進器提供動力，使日本宇宙航空研究開發機構的超低空試驗衛星 (SLATS) 保持在約 200 公裏的高度。
幸運的是，對於專註於 VLEO 的小公司來說，各種新型輕型電動推進器正在實驗室和軌域上試驗並取得成功。此外，德國史特加大學空間系統研究所獲得了探索者基金的資助，用於測試大氣電推進的關鍵技術，這是一種將大氣粒子轉化為 VLEO 衛星推進劑的推進器。
大氣阻力也不全是壞事。它限制了 VLEO 中的碎片，並確保衛星在不再有用時迅速重新進入地球大氣層。
不是想像的模樣的衛星
與在更高軌域上流行的四四方方衛星不同，VLEO 衛星可能是圓柱形的或像箭頭一樣尖的，以減少大氣阻力。
材料科學也開始發揮作用。
曼徹斯特大學的研究人員正在他們的稀有軌域空氣動力學研究設施和軌域空氣動力學研究 (SOAR) 軌域上的軌域衛星中測試減少地面阻力的材料，該衛星是 6 月從國際太空站放飛試驗立方體衛星。SOAR 配備了光譜儀來測量大氣密度和成分以及風速。三U立方星也有像飛機飛行控制面一樣的鰭。「我們有興趣使用控制面來執行一些空氣動力學控制操作，」軌域空氣動力學發現者研究員和曼徹斯特大學講師 Nicholas Crisp 說。「你可以在衛星上放置不同的附件來產生空氣動力扭矩。」
任何限制阻力的材料也必須證明對 VLEO 中高水平的原子氧具有彈性。
JAXA 的 400 公斤 SLATS 上的儀器測量原子氧並監測其對樣品材料的影響。類似的研究正在世界各地的實驗室中繼續進行。「在某一時刻，原子氧看起來像是致命問題，」裏迪說。然而，Skeyeon 後來在專用的原子氧測試設施中發現了有希望的樣品材料，該公司現在正在外部 ISS 平台上進行試驗。
削減成本
衛星星座營運商非常清楚 VLEO 的好處。
2019 年，Planet 將地球觀測 SkySat 的高度從 500 公裏降低到 450 公裏，以提高 SkySat 影像的分辨率。
根據美國聯邦通訊委員會於 2018 年批準的計劃，SpaceX 透露了將大約 7,500 顆 Starlink 衛星發送到 335 至 346 公裏高度的計劃。目前這個計劃正在穩步實施，其在軌星座已經達到了驚人的1685顆，實際在軌營運1420顆。
對於未來的其它星座，VLEO 將會節省很大成本。
「事實證明，海拔高度是成本的一個巨大決定因素，」裏迪說。「而成本是您可以放置的衛星數量的決定因素。」
每顆衛星 200,000 至 300,000 美元，一個由 100 顆衛星組成的星座以每像素一米的分辨率收集每日全球影像，將耗資 2000 萬至 3000 萬美元。
「如果這能讓我們在三年內每天以一米的分辨率重新成像，這是非常低的成本，」Reedy 說。
Earth Observant 正在開發一顆 VLEO 地球成像衛星，該衛星與 2020 年美國空軍小型企業創新研究合約簽訂。根據 http:// SBIR.gov 網站上釋出的摘要，合約資金用於一顆能夠收集 25 厘米分辨率影像並在幾分鐘內「直接向作戰人員」傳輸數據的衛星。
Earth Observant 聯合創始人兼行政總裁克里斯托弗·登 (Christopher Thein) 表示：「VLEO 可以以很少的成本實作地球觀測。」 「潛力巨大，因為人們想要更高分辨率的數據。」
A lbedo 行政總裁 Topher Haddad 並沒有專註於 VLEO，直到他開始尋找一種方法來獲取分辨率為每像素 10 厘米的地球影像。哈達德說，第一步是弄清楚「我們能飛多低」。
哈達德還沒有準備好分享答案，但該初創公司已經為一組冰箱大小的衛星籌集了 1000 萬美元，用於收集 10 厘米分辨率的光電影像和兩米分辨率的熱影像。
轉變心態
Airbus Defense and Space、BlackSky、Capella Space、Iceeye、Maxar Technologies、Planet 和 Satellogic 等公司已經使用傳統低地球和地球靜止軌域上的衛星收集了大量地球影像。盡管如此，目前的市場並不能滿足所有人。
例如，一位與 Skeyeon 聯系的牧場主無法找到價格合理、每天一米分辨率的影像，顯示他的牛群聚集在廣闊農場的數十個水坑進食的情況。
如果新的 VLEO 星座成功地為新星座籌集資金並應對各種技術挑戰，它們可能會填補這種新的市場空白。羅伯茨說：「極低地球軌域的許多問題通常正在改變那些在低地球軌域衛星方面更傳統的人的思維方式，並證明這裏有明確的好處，而且問題並非不可克服。 」
編譯：Space Doctor
