揭秘中國史上最強商業遙感衛星：分辨率達0.5米級

▼ 2016年12月28日高景一號01組兩顆衛星在太原衛星發射中心以一箭雙星方式成功發射。（新華社發）

2016年12月28日，我國高景一號01組兩顆衛星以一箭雙星方式成功發射。截至2017年1月10日，地面系統已成功接收處理了15軌1241景影像。從此，茫茫宇宙多了兩位中國籍“太空神探”。

作為我國首個自主研制的0.5米級高分辨率商業遙感衛星，高景一號身懷哪些獨門絕技，其發射升空又有何意義？請跟隨《經濟日報》記者的腳步，一起走近我國史上最強商業遙感小衛星。

突破遙感市場壟斷

一眼下去覆蓋800公里的“高分一號”，將中國遙感衛星空間分辨率帶進“亞米時代”的“高分二號”，能全天時全天候觀測成像的“高分三號”……

回望近年來發射的遙感衛星，很多人至今記憶猶新。不過，今天要出場的“主角”高景一號雖同屬遙感大家庭，卻更接地氣。“過去，我國遙感衛星多為政府等部門提供公益性服務，高景一號則將為各類商業用戶提供更專業、定量化的遙感數據。”中國航天科技集團公司旗下專業公司中國四維測繪技術有限公司（該公司負責高景一號商業化運營）總經理徐文表示。

這樣的定位既是實現數據自主供給的要求，也有著現實考量。隨著技術應用的不斷開發，遙感的價值不斷被發掘。而幾經市場洗禮脫穎而出的數字地球、空中客車等商業遙感衛星公司，已對我國高分辨率商業遙感市場形成壟斷。

根據徐文提供的數據，我國每年優于2.5米分辨率的衛星原始數據直接消費約為5億元，并保持約8%的增長率，其中國外衛星數據占據了75%的市場份額。更為棘手的是，在遙感數據市場，亞米級以上特別是優于0.5米分辨率的數據是主流的消費指標，但過去受制于自主商業遙感衛星的性能，我國沒有一顆商業遙感衛星的分辨率能夠達到0.5米。

21世紀，服務于國民經濟和社會發展各領域的遙感衛星應用產業正顯示出巨大成長性。徐文坦陳，因為沒有話語權，有時，即便花費大價錢也買不到急需的亞米級數據。

面對有些沉重的現實，2015年9月，經財政部批準，航天科技集團成立商業遙感衛星公司。此后，航天東方紅衛星有限公司用17個月完成了高景一號01組兩顆衛星的研制。2016年末，隨著這兩顆衛星在太原發射升空，我國商業遙感受制于人的局面宣告終結。

“高景一號的成功發射，實現了我國國產遙感衛星運營模式商業化的突破，中國從此擁有了自主的0.5米高分辨率遙感數據。”中國航天科技集團黨群工作部部長賈可表示。

0.5米的分辨率意味著什么？在全球高分辨率商業遙感衛星市場上，這是一個分水嶺。此前，僅有美國、韓國達到了這一水平。“而高景一號發射圓滿成功，標志著國產商業遙感衛星正式邁入國際一流行列。”航天東方紅衛星有限公司副總經理張曉敏說。

對普通公眾而言，最直觀的感受是衛星看得更細更小了。以農作物監測為例，除了能夠識別農作物長勢，還能分辨出不同時段農作物顏色之間的細微差異，清晰程度與普通遙感衛星相比，有如高清電視和普通電視的區別。

這一特殊之處決定了高景一號的與眾不同。“它不僅能夠采集到更細膩的地物細節，適用于高精度地圖制作、變化監測和影響深度分析，還可進行大幅寬拍攝，對大面積地表觀測和環境監測具有獨特優勢。”張曉敏說。

空間“體操”小能手

分辨率只是衡量衛星水平高低的參數之一。對衛星而言，能否根據實際需要進行大角度的姿態轉向，并迅速地恢復穩定，對目標進行成像，進而獲取高質量的圖像，同樣十分重要。

實現這一特性，需要衛星既能“轉得快”，又得“轉得穩”。不過，“魚”和“熊掌”兼得并非易事。要想轉得快，衛星的執行機構輸出的力矩就得大，可力矩大了慣量小，衛星不容易快速穩定，不能為高分辨率成像提供必備的姿態穩定度條件。

單顆星只有500公斤重的高景一號做到了。張曉敏說，高景一號采用了我國最新研發的變速控制力矩陀螺。以往，衛星姿態控制選用動量輪和控制力矩陀螺的組合方式。動量輪就像平衡木運動員張開的雙臂，通過調整內部高速旋轉的輪子的轉速來調整或穩定衛星的姿態，雖然精度高但力量小，調整速度慢；控制力矩陀螺通過調整高速旋轉的輪子的旋轉軸的方向來調整衛星的姿態，可以提供“洪荒之力”，加快調整速度，但精度稍差。

而變速控制力矩陀螺集合了兩者的優點，它既可以作為控制力矩陀螺使用，又可以作為動量輪使用。當工作在“控制力矩陀螺”模式時，可快速調整衛星姿態，工作在“動量輪”模式時，可精準穩住衛星，而且還可以在兩種模式間平滑切換。這樣一來，在姿態控制方面，高景一號就像一位全能的太空體操運動員，既可以“動如脫兔”，也可以瞬間“靜若處子”。

此次發射的兩顆衛星，只是高景一號家族的部分成員。按照既定計劃，高景一號02組兩顆衛星將在2017年中前完成建設并投入市場。“4顆空間分辨率達到0.5米級別的商業遙感衛星星座，這在全球尚屬首次。”徐文稱。

所謂星座，是相對于單顆衛星的叫法。這種多星組合意義何在？徐文有一個相對通俗的解釋：地球在轉，衛星也在轉，單顆衛星若想重復觀察同一地物通常需要好幾天。因為常見的遙感衛星為保證空間分辨率，多在低軌道運行，觀測面積相對狹小，無法對同一地點連續觀測，只能在經過該點上空時拍攝照片。而有了星座，短時間內重訪故地變得更加簡單。

徐文說，高景一號星座的設計旨在解決兩個主要問題，一是重復觀察同一地物，二是實現動態觀察，在災害與環境監測預報方面，0.5米的高分辨率遙感衛星星座更具優勢。比如地震發生時，過去可能要一天兩天之后才能接收到災區的數據，現在組成星座后，只需一兩個小時即可獲知災區的情況。

根據設計，2017年這4顆0.5米分辨率遙感衛星組網運營后，可實現對全球任意地點每天重訪1次，這就意味著，只要天氣狀況良好，全球任何一個區域的景觀都可盡收眼底。

走出國門將可期

不僅如此，在衛星數量、對地觀測類型、采集能力等方面，該星座也將具備國際一流水平：日采集能力達300萬平方公里，對國內十大城市（北京、上海、廣州、深圳、天津、重慶、沈陽、成都、西安、武漢）可實現3天覆蓋一次。

更重要的是，得益于星座的建設，屆時，高景一號空間分辨率或將由現在的0.5米提升至0.4米甚至0.3米。這一指標將逼近目前商業遙感衛星的最高水平，即0.31米。

當然，這只是第一步。根據中國航天科技集團公司宇航部處長楊亦可的說法，高景一號也只是商業遙感“16+4+4+X”系統建設第一階段的首發星。按照計劃，“16+4+4+X”商業遙感衛星系統將在2022年前后建成，該系統包括16顆0.5米分辨率高分光學衛星、4顆高端光學衛星、4顆合成孔徑雷達衛星和若干顆高光譜、視頻小衛星組合的遙感衛星星座。系統最終建成后，日采集能力將達到1200萬平方公里，可實現對國內十大城市1天覆蓋1次，配合雷達衛星的全天候全天時對地觀測能力，可實現小時級的高分辨率遙感數據獲取。

談及高景一號的未來，徐文表示，高景一號完成在軌測試后，將交付中國四維測繪技術有限公司下屬北京航天世景技術有限公司進行數據推廣。衛星將在國土資源調查、測繪、環境監測等方面提供優質服務，日后還可能在新的市場——城市建設規劃、房地產投資、工業設施評估、金融保險以及互聯網產業等多個方面大顯身手，為行業級和個人消費用戶提供衛星數據。比如在保險領域，數字地球已與合作伙伴共同努力，幫助保險公司在災害發生后，快速而準確地估算損失。

“得益于分辨率的提高，高景一號可以根據需要傳回一大批極具價值的高清遙感圖像，將社會大眾帶入太空讀圖時代。”徐文稱。

在鞏固國內市場的基礎上，高景一號也將積極走出國門。徐文透露，高景一號將為全球用戶提供全天候對地觀測的遙感數據服務和應用系統解決方案服務，加速現有國產遙感衛星向“市場業務型”轉變，帶動引領自主遙感衛星市場化、產業化、國際化發展潮流。未來也將向國內外客戶提供高質量的遙感衛星數據及增值服務。