近年來大規(guī)模的衛(wèi)星星座成為航天界發(fā)展的重點領(lǐng)域之一?！董h(huán)球時報》記者7月13日在第九屆中國(國際)商業(yè)航天高峰論壇上獲悉，中國航天科工空間工程總體部當(dāng)天宣布，將正式啟動超低軌通信、遙感一體星座建設(shè)。這個最終規(guī)模達(dá)到300余顆衛(wèi)星的大型星座系統(tǒng)在最終建成后，將具備“全球任一地點10分鐘內(nèi)查訪”的即時業(yè)務(wù)響應(yīng)和服務(wù)能力，這將為全球應(yīng)急救援、火情監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域更加有效的數(shù)據(jù)和能力支撐。
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　　超低軌衛(wèi)星星座優(yōu)勢在哪里

　　中國航天科工空間工程總體部超低軌通遙一體星座總設(shè)計師張楠7月13日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時介紹稱：“超低軌的概念主要還是從距離地面的高度來劃分的。”他表示，通常而言，低軌是指距離地面500-2000公里的軌道高度，遙感衛(wèi)星一般在距離地面500-600公里的高度運行，我國正在建設(shè)的低軌寬帶通信衛(wèi)星一般在距離地面1000公里的軌道高度運行。中國空間站則位于距離地面400公里的軌道。美國“星鏈”互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星星座的主要運行高度在550公里左右。而超低軌距離地面更近，軌道高度通常在300公里以下，未來中國超低軌通遙一體星座想要應(yīng)用的空域范圍計劃將在150公里到300公里之間。

　　從國外和國內(nèi)的情況來看，超低軌目前尚未大規(guī)模的開發(fā)應(yīng)用，此前只開展過一些科學(xué)應(yīng)用試驗。張楠表示，這是因為在該軌道高度上有殘留的空氣，它會對衛(wèi)星的運行產(chǎn)生阻力，衛(wèi)星想要在這個軌道上長時間運行，必然需要消耗更多的燃料，付出額外的代價才能抵消大氣阻力的作用。

　　張楠解釋稱：“相較于傳統(tǒng)軌道，超低軌的動力學(xué)環(huán)境復(fù)雜，稀薄大氣阻力、原子氧通量隨軌道降低以近指數(shù)規(guī)律增長，維持衛(wèi)星長期穩(wěn)定可靠運行，需要抵消衛(wèi)星軌道由于更高的大氣阻力而快速衰減的影響，長期運行需要面對諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。”

　　盡管超低軌長期運行需要面對諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，目前尚未規(guī)?；瘧?yīng)用開發(fā)，但投資價值巨大，美國、日本以及一些歐洲國家均已啟動相關(guān)商業(yè)或科學(xué)探空活動。

　　張楠介紹稱，“超低軌衛(wèi)星因為距離地面更近，因此能夠處理一些微弱信號，而在對地觀測的層面，距離地面更近也意味著對地觀測時看得更清楚。”超低軌衛(wèi)星具有超高的價值，因軌道高度降低，對地“遙感”變?yōu)?ldquo;近端”而獲得更低的成本和更高的觀測分辨率、更短的傳輸時延等，可實現(xiàn)同等分辨率下光學(xué)載荷重量、成本降低50%，孔徑雷達(dá)(SAR)載荷重量、成本均降低40%。

　　可以搭載不同載荷

　　在談及開展這一極具前瞻性和戰(zhàn)略性大型星座建設(shè)計劃的初衷時，中國航天科工空間工程總體部副總經(jīng)理李艷彬向《環(huán)球時報》記者介紹稱，當(dāng)前我國的衛(wèi)星遙感存在“成本高、效率低、應(yīng)用少”等問題，無法全面保障搶險救災(zāi)、應(yīng)急調(diào)度等重大行動對關(guān)鍵信息時效性的迫切需求。因此，中國航天科工空間工程總體部提出超低軌通遙一體星座建設(shè)計劃，可利用超低軌衛(wèi)星有效載荷成本低、通信時延小、用戶終端小型化等優(yōu)勢，構(gòu)筑一個開放的分布式智能型網(wǎng)絡(luò)化超低軌空間基礎(chǔ)底座。這些衛(wèi)星可以搭載不同載荷，輔以先進(jìn)星載智能處理、星端直連、星間通信技術(shù)，從而能夠更為快速、精準(zhǔn)地獲取空間信息，滿足政府、企業(yè)甚至個人對于更高精度、高時效、高可靠空間決策信息方面的迫切需求。

　　據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，中國啟動建設(shè)的這套超低軌通遙一體星座系統(tǒng)的空間分辨率將達(dá)到0.5米，空間信息能在15分鐘內(nèi)直達(dá)用戶。通過星上的AI智能處理、衛(wèi)星與用戶終端直連、星間通信等功能，可省去大量的地面集中數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，實現(xiàn)空間信息直達(dá)用戶終端，孵化出一個衛(wèi)星直接服務(wù)于大眾的新型產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

　　李艷彬形象地介紹稱：“屆時我們能夠?qū)崿F(xiàn)第一顆衛(wèi)星接收用戶需求，第二顆衛(wèi)星拍攝所需信息，第三顆衛(wèi)星完成智能處理以及實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在軌實時處理與智能識別，并將結(jié)果通過星間鏈路傳輸、星端鏈路快速分發(fā)的應(yīng)用場景。”據(jù)介紹，這些能力可為應(yīng)急救援、火情監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域有效的數(shù)據(jù)和能力支撐，衛(wèi)星應(yīng)用服務(wù)平臺為用戶常態(tài)化的災(zāi)情監(jiān)測預(yù)警，應(yīng)急事件發(fā)生后，星間傳輸和星上智能處理可以高效拍攝和提取關(guān)鍵信息，依托自主網(wǎng)絡(luò)直傳至車載或便攜終端，在15分鐘內(nèi)為一線處置單元和前線指揮機(jī)構(gòu)高時效的災(zāi)區(qū)現(xiàn)場影像，高效支撐應(yīng)急救援和輔助決策。

　　就商業(yè)價值而言，一方面，這套超低軌通遙一體星座對熱點區(qū)域或重點目標(biāo)進(jìn)行高分辨率實時觀測和目標(biāo)特性獲取，通過衛(wèi)星及用戶終端產(chǎn)品(含軟件)、空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品及增值服務(wù)來獲取商業(yè)利潤。另一方面，通過構(gòu)建超低軌空間基礎(chǔ)底座打造新質(zhì)新域產(chǎn)業(yè)生態(tài)，面向社會征集搭載載荷，實現(xiàn)互利共贏。

　　需要突破諸多關(guān)鍵技術(shù)

　　不過，想要實現(xiàn)這些目標(biāo)，該項目團(tuán)隊需要突破星間協(xié)同高效觀測和星上智能處理等關(guān)鍵技術(shù)。張楠介紹稱，該項目計劃在2023年完成超低軌通遙一體星座首發(fā)星發(fā)射，2024年完成9星業(yè)務(wù)驗證星簇發(fā)射，同時完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺建設(shè)，構(gòu)建即時ToC遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用示范系統(tǒng)，1天級服務(wù)響應(yīng)能力和信息直達(dá)用戶大眾。2026-2030年間，該項目將進(jìn)入規(guī)模組網(wǎng)階段，計劃2030年完成300顆星在軌組網(wǎng)運行，可見光、SAR、高光譜、紅外多元服務(wù)體系，形成全球15分鐘響應(yīng)能力。到2030年以后，完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)全面建設(shè)，達(dá)到全球范圍10分鐘以內(nèi)的即時業(yè)務(wù)響應(yīng)和服務(wù)能力。

　　超低軌通遙一體星座衛(wèi)星的設(shè)計壽命為5年，為了保證衛(wèi)星能夠長期在軌運行，主要采用兩種途徑。張楠介紹稱，首先從衛(wèi)星的總體設(shè)計上，會對衛(wèi)星的外形進(jìn)行針對性的氣動設(shè)計，減少衛(wèi)星的阻力，這樣相對而言就能減少衛(wèi)星維持軌道高度所消耗的燃料量。而為了減少氣動對于衛(wèi)星姿態(tài)的影響，衛(wèi)星還將進(jìn)行增穩(wěn)設(shè)計，例如充分利用好衛(wèi)星的太陽翼，這樣就能夠讓衛(wèi)星飛得更穩(wěn)。此外，隨著電推進(jìn)技術(shù)的日漸成熟，相關(guān)產(chǎn)品也將應(yīng)用在超低軌通遙一體星座衛(wèi)星上。目前國內(nèi)已經(jīng)有很多商業(yè)公司在致力于開發(fā)小型電推產(chǎn)品，這些電推產(chǎn)品不僅價格更低，而且使用壽命和可靠性也在同步提升，在采用這種電推進(jìn)技術(shù)后，就能夠大幅減少衛(wèi)星維持軌道高度所消耗的燃料重量。

　　關(guān)于超低軌通信、遙感一體星座的具體研制情況，張楠透露稱，“目前超低軌通遙一體星座首發(fā)星已完成正樣產(chǎn)品設(shè)計與投產(chǎn)，首星將搭載光學(xué)遙感相機(jī)、星載智能處理設(shè)備、原子氧探測器等有效載荷，計劃12月發(fā)射。”
　　文章來源：http://www.cjgs.cn/html/keji/2023_07/14/188805.html

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