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专家揭秘海南卫星星座 十颗遥感卫星组成“自拍神器”

2017-12-18 05:27:32

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  具备低纬度优势,拥有文昌航天发射中心,海南发展商业航天大有可为

  中科院院士揭秘海南卫星星座

  ■ 本报记者 王玉洁 孙婧 通讯员 文丽琛

  对于太空,人类的向往和探索从未止步。

  北纬18°,南海之滨,这里是三亚。今天,当“2019年,海南将发射‘海南一号’卫星”的消息从这里传来时,从全国各地赶来的商业航天领域专家、卫星制造应用领域专家又一次看到了海南发展商业航天的巨大潜力。

  “海南不仅具备发展商业航天产业的低纬度优势,还拥有文昌航天发射中心,发展商业航天大有可为。”中国科学院院士、遥感学专家徐冠华的话掷地有声,“海南要建卫星星座,这让每个航天人感到鼓舞和振奋!”

  “海南一号”将带着怎样的“使命”上天?海南卫星星座建成后,各种系列的卫星要如何各司其职?它们的出现,将给我们的生产生活带来怎样的改变?

  为何建海南卫星星座?

  对全海南进行全天候不间断观测

海南卫星星座运行轨道模拟图。(三亚中科遥感所供图)
海南卫星星座运行轨道模拟图。(三亚中科遥感所供图)

  在海南管辖的海域上,如有一艘石油运输船发生意外,燃油料泄漏,给海洋造成大面积污染。而此时想要采取及时有效的应对措施,要靠什么?

  答案是:依靠遥感卫星实时观测得出的数据进行追踪。

  三亚中科遥感所的遥感卫星地面接收站,目前接收着国内外20余颗卫星的观测数据,“我们接收的大部分数据是卫星观测其他区域的数据。其中观测海南区域的数据,无法达到实时、全覆盖观测,那么有关部门就无法利用这些数据对污染海面进行及时清污工作。”三亚中科遥感所研究人员、海南卫星星座项目研发负责人李晓明说。

  “想要对海南陆地和海洋进行多次、实时、重点的全覆盖观测,只有研发海南区域的观测卫星。”李晓明说,基于这个实际生产需求,又因海南地处低纬区域,三亚中科遥感所组织航天专家经过反复模拟和推断,最终形成了“低纬度区域动态监测卫星研制和应用”可行性研究报告,成功申报了2017年海南省重大科技计划项目,发射以30°低倾角(轨道面和赤道面夹角)为运行轨迹的卫星,发展海南商业航天。

  那么,海南卫星星座项目的启动,就为海南环保监测、海洋监管等领域提供了数据支持。

  李晓明介绍,低纬度区域动态监测卫星,可以实现对全海南区域进行每天一次,重点区域多次的全覆盖观测,并与遥感卫星地面接收站快速组成动态观测和应用体系。“海南卫星星座建成后,则将辅助地面接收站形成全球低纬度地区无缝观测和接收能力,助力‘一带一路’建设。”

  “三兄弟”各司其职,精诚合作

  海南卫星星座共有10颗遥感卫星。为什么是10颗?这是航天专家反复模拟和推算的结果。

  中科院院士、遥感专家郭华东介绍,他们发现,用3颗卫星组成的低纬度观测星座,就可以对热带亚热带区域进行每天一次的全覆盖观测,在重点区域还可以进行每天多次观测,“如果星座内卫星增加到8至10颗,那么就可以进行每天不间断的全覆盖观测,这其中就包括21世纪丝绸之路沿线国家和地区。”但这10颗卫星可不是随意搭配的,其中有6颗光学卫星(“海南一号”)、2颗多光谱卫星(“三亚一号”)、2颗雷达卫星(“三沙一号”)。三种卫星如同一个大家族里的“三兄弟”,精诚合作,使得海南卫星星座具备完整的卫星测控、卫星遥感数据接收、处理和遥感信息应用服务的能力。

  “从光学卫星,到多光谱卫星,再到雷达卫星,这三者是进阶的发展关系。”李晓明说,三种卫星的区别在于传感器的不同。

  以观测海南海域中的一艘船为例,通过光学卫星观测的数据,能分析出这是一艘船,但船体的具体构成部分则无法获悉;而通过多光谱卫星观测的数据,便能看出船体的具体构造,不过一旦出现云、雨、雾的遮挡,雷达卫星就起了作用。

  “通过组合搭载,海南卫星星座便可以在黑夜、在多云天气等光线不充足的时间段完成观测,还可以借助雷达传感器监测农作物种植面积、长势、收成情况,理论上也可以实现矿产探测功能,支撑我国在海上丝路沿线的投资和经济活动,并服务海洋航运、海洋减灾、可持续发展等全球性热点问题的解决。”李晓明说。

  给“海南”来一张自拍照

  “海南一号”光学卫星重约30公斤,“三亚一号”多光谱卫星重约50公斤,而“三沙一号”雷达卫星重约三四百公斤,一经发射成功,立方体两侧的太阳能板就会弹出,以补充能量。

  在三亚中科遥感所,记者看到了一幅幅通过卫星传回的“三亚自拍照”,其中的海洋、房屋、植物都清晰可见。

  当海南卫星星座建成后,“海南”就相当于手握一个“自拍神器”。“通俗地讲,‘海南一号’光学卫星携带的传感器就是一个拥有强大功能的相机。”“海南一号”卫星项目总指挥、中科院遥感地球所三亚研究中心主任杨天梁解释,它的平台控制和指挥传感器工作,命令它何时拍、拍何处。不仅如此,卫星上的平台还负责将拍摄的“照片”传回位于三亚中科遥感所的地面数据接收处理系统,以供地面接收和分析,生产产品。

  海南卫星星座背后的“蓝海”――商业航天产业

  海南发展商业航天产业,拥有毋庸置疑的绝佳优势

  “海南实施卫星星座计划,对积极探索军民融合,推动航天技术的商业转化和航天事业的产业化,具有重要示范作用。”郭华东指出。

  而海南卫星星座在明确低成本、产业化的建设导向背后,也蕴藏着商业航天产业这片巨大“蓝海”。但究竟商业航天意味着什么?这一产业的运转,又与海南经济社会发展、与我们的生活有怎样的联系?

  在随后召开的海南商业航天创新发展研讨会中,多名航天发射和卫星遥感领域的创业企业和专家代表,围绕海南航天强省的建设展开了深入研讨。

  据悉,商业航天产业,是以民间资本为主,或由政府与民间合作投资航天活动、产品、服务并进行商业化应用的产业。随着我国航天科技的不断进步和经济社会的快速发展,各细分领域对航天商业化应用提出了更广泛的需求。

  杨天梁解释,比如在卫星导航应用方面,交通运输、公共安全、防灾减灾等行业领域提出了更为可靠、更高精度、跨界融合的创新服务需求;在卫星遥感应用方面,国土、测绘、海洋、气象等领域提出了更为精细化、多样化、高时效性的观测需求;在卫星通信广播电视应用方面,广电、通信等行业领域提出了更大容量、更广覆盖、更高安全性的迫切需求,这些需求,为商业航天产业提供需求动力。而商业航天所拥有的巨大产业带动力,亦是有目共睹。

  中国航天科工董事长高红卫曾透露,商业航天领域每投入1美元,可带来7美元至14美元的回报。记者从论坛中专家们分享的案例获悉,当前国际上,以美国太空探索公司spaceX为代表的一大批商业航天公司已然崛起。其中SpaceX的“猎鹰”9号运载火箭,是全球首个可重复发射的火箭,发射一次费用6500万美元。相对低廉的成本,使它在2017年接到了近20个发射订单,2018年预计还有30个发射订单。

  在商业航天风起云涌的全球市场上,海南,能否从中分一杯羹?

  关于这一点,论坛中的专家学者,以及众多商业航天领域创业人士达成共识:海南发展商业航天产业,拥有毋庸置疑的绝佳优势。

  其中海南的低纬度地理位置以及广袤无边的海洋,就为商业航天奠定了低成本和低风险的发展基础。

  此外,海南还储备了层次丰富的航天技术体系。当前,我省已形成“北有文昌航天发射,南有三亚卫星应用”的航天产业格局。其中海南文昌发射基地,属于世界一流的现代化新型航天发射场。而位于海南南部的中国科学院遥感与数字地球研究所三亚研究中心,则具备了全天候、全天时、多种分辨率卫星的接收能力,使海南卫星数据接收、处理和应用的科研能力位居国内外前列。这些成熟的产业基础,都是商业航天产业发展的重要承托。

  同时,海南还是海上丝绸之路的前沿,这让商业航天产业可以立足海南,不仅满足国内需求,还能放眼全球,为周边国家和地区提供航天发射和卫星遥感数据应用等服务,构建海南参与全球商业航天产业角逐的核心竞争力。

  不仅如此,海南作为旅游大省,现有的观光游、度假游、疗养游等项目已日趋传统,在始终追求新奇体验的市场需求面前,也迫切需要新的产品和体验来转型升级。这就为航天科技的融入提供了广阔“接口”。比如太空体验馆、航天主题公园、火箭发射观光游、低空旅游甚至太空旅游项目,在提高海南旅游产品层次时,也将带动太空育种、航天食品及保健产品、太空医疗康复等衍生技术的发展,为海南催生出更多经济增长极。

  在政策和政府层面,航天商业化应用也得到了广泛支持。如发改委、财政部、国防科工局会同有关部门联合印发了《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》,提出“支持民间资本投资卫星研制和系统建设”“公益与商业兼顾类项目实行国家与社会投资相结合,商业类项目以社会投资为主”“鼓励并支持有资质的企业投资建设规划内的卫星”等内容,为商业航天发展提供了政策引导。

  省第七次党代会报告提出,要大力发展航空航天、深海科技、遥感信息等军民融合产业。

  以上种种,都是海南为商业航天发展提供的绝佳孕育土壤。“海南以其独特的区位优势在航天科技领域确立了自己的重要地位,接下来应该理清思路制定措施,找准发力点,努力在商业航天方面有所作为,建设商业航天强省。”“海南一号”卫星项目专家委员会主任、中科院院士徐冠华认为。

  破解海南商业航天产业发展难题

  用政策优势聚拢航天产业资源,并搭建航天科技人才的引进平台

  尽管前景美好、蓝海广阔,海南要真正发展商业航天产业,落到一步步的脚下时,仍面临着重重困难。首先就是资金和人才短板问题。

  中国空间技术研究院研究员、航天五院“空间创客”负责人何宝善指出,航天是高投入、高风险行业,大多数民营企业没有足够的资金,而海南教育科研机构偏少,亦缺乏发展商业航天需要的高科技人才储备。

  对于专家的疑虑,杨天梁抱有信心:“海南可以以卫星星座研发为抓手,逐渐培养起海南卫星数据接收、处理和应用的团队和企业,为商业航天产业的发展储备人才。”

  并且,更清晰的解题思路,已经成型于他的脑海:“海南发展商业航天的路径,是建设航天卫星应用产业园集群,实现北部以文昌航天发射场为核心,形成航天科研、重装航天器制造及发射、航天器发射观光、航天科普的产业集群;南部以三亚遥感信息产业园为核心,形成航天技术转化与应用、科技交流、微小航天器制造与发射、太空旅游和娱乐的产业集群。

  专家们希望海南省政府将商业航天纳入全省重点产业规划中,用政策优势聚拢航天产业资源,比如鼓励民间机构、商业资本以更低的价格、更先进的技术从事一系列商业航天活动,从而在海南形成航天研发、生产、应用、服务等航天高新技术集群。

  建设航天专家社区和航天科技学校,搭建航天科技人才的引进平台,推进人才的教育与培养,使海南乃至我国的航天科技人才队伍充满活力地传承下去。

  可利用海南文昌航天发射场、中科院三亚遥感所等航天科研单位,建立航天科技馆,向大众推广普及航天科学知识,营造良好的航天文化氛围。

  人类对太空探索的脚步、对美好生活的向往从未停止。“商业航天产业在海南如能发展起来,给经济社会带来的不止是弯道超车,或许是指数型的增长。”郭华东院士表示。

  (本报三亚12月14日电)

  海南卫星星座建设路线图

  2017

  开展卫星的总体论证和各系统设计

  2018

  进行卫星系统、地面系统和应用系统研制和测试

  2019

  完成“海南一号”卫星一期三颗光学星发射

  2020

  完成“海南一号”二期3颗光学星及“三亚一号”2颗多光谱卫星发射

  2021

  完成“三沙一号”2颗SAR星发射

  制图/杨薇

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