中國第一家商業(yè)遙感衛(wèi)星公司如何給衛(wèi)星降成本？

瞭望 | 中國第一家商業(yè)遙感衛(wèi)星公司如何給衛(wèi)星降成本？

星載一體化技術、載荷平臺融合設計等，讓長光衛(wèi)星生產的衛(wèi)星“體重”大幅降低——“吉林一號”高分03星“體重”已降至40公斤，重量只有第一代衛(wèi)星的1/10

科學合理分解衛(wèi)星形成過程，對衛(wèi)星實施批量化生產，可進一步解放人力、降低成本?！斑^去在衛(wèi)星系統(tǒng)測試環(huán)節(jié)，一顆星需要兩個人、兩個月完成，如今6顆星并行測試，一個人、一個月即可完成?！?/p>

“吉林一號”星座可對全球任意地點實現每天23到25次重訪

從北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)到天問一號火星探測器，從嫦娥工程到中國空間站建設，從火箭不斷升級到頻繁成功發(fā)射各種各樣的衛(wèi)星，中國航天事業(yè)近年捷報頻傳，書寫著航天人的“中國夢”。

對很多人而言，包括衛(wèi)星在內的航空航天領域一直比較神秘，對其認知大都來自教科書、電視畫面、手機視頻。諸如一顆衛(wèi)星有多重、一顆衛(wèi)星值多少錢等問題，還沒有準確的答案。

作為中國第一家商業(yè)遙感衛(wèi)星公司，以及東北首家、吉林省唯一的獨角獸企業(yè)，年輕的高科技公司長光衛(wèi)星技術股份有限公司(下稱長光衛(wèi)星)，正在作出自己的回答。

“吉林一號”星座加速組網

8月10日12時50分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征六號遙十運載火箭，將眉山“天府星座”(“吉林一號”高分03D35-41星)、云遙一號04-08星(“吉林一號”紅外A01-05星)等16顆衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道，發(fā)射任務圓滿成功。

此次發(fā)射任務，創(chuàng)下單次發(fā)射“吉林一號”衛(wèi)星數量最多的紀錄。

16顆衛(wèi)星入軌后，將與在軌的54顆“吉林一號”衛(wèi)星組網。至此，“吉林一號”在軌衛(wèi)星數量增至70顆，標志著“吉林一號”星座第一階段建設任務圓滿完成。

據悉，這16顆衛(wèi)星的投入使用，將顯著提升“吉林一號”星座的數據獲取和信息服務能力。

“吉林一號”是我國首組自主研發(fā)的商用遙感衛(wèi)星星座，由長光衛(wèi)星自主研發(fā)運營。

長光衛(wèi)星是一家從科研院所——中國科學院長春光學精密機械與物理研究所(下稱長春光機所)走出的企業(yè)。

長春光機所始建于1952年，是新中國成立的第一個以光學為主要研究領域的科研機構。該所曾先后參加“兩彈一星”“載人航天工程”等多項國家重大工程項目，為我國國防建設、經濟發(fā)展和社會進步作出重要貢獻，被譽為中國“光學的搖籃”。

2005年，時任長春光機所所長的宣明跟大家分析，通過對國內外發(fā)展形勢的調研，航天事業(yè)一定會從計劃經濟走向市場經濟，以載荷為核心的整星設計技術就是走向市場的“敲門磚”，所里可通過相關技術積累，讓其產生更多經濟效益。

精于制造光學相機，但從未制造過衛(wèi)星，長春光機所要不要跨過這個關口？幾番討論，他們最終決定突破自我，爭取掌握“造衛(wèi)星”的核心技術。

此后十年，團隊摸著石頭過河，起早貪黑默默干，攻克了衛(wèi)星平臺和載荷結構一體化、熱控一體化、快速集成測試技術等一個個技術難關。

2014年，相關技術終于成熟，是考慮商業(yè)化運作的時候了。

這年12月，長光衛(wèi)星正式成立。公司由吉林省政府、長春光機所、社會資本及技術骨干等共同出資，總注冊資金19.7億元。

長光衛(wèi)星正式運行后，生產和發(fā)射小衛(wèi)星的工作緊鑼密鼓展開。2015年10月，公司自主研發(fā)的“吉林一號”組星成功發(fā)射，開創(chuàng)了我國商業(yè)衛(wèi)星應用的先河，同時也創(chuàng)造了由一個研發(fā)團隊一箭成功發(fā)射四星的歷史。

“吉林一號”衛(wèi)星是我國第一顆自主研發(fā)的商用高分辨率遙感衛(wèi)星，我國第一顆自主研發(fā)的“星載一體化”商用衛(wèi)星，我國第一顆自主研發(fā)的米級高清動態(tài)視頻衛(wèi)星，也是我國第一次以靈巧方式在軌成功成像、國產CMOS第一次在軌技術驗證。

自2015年10月一箭四星發(fā)射成功以來，“吉林一號”星座工程已進行21次發(fā)射。

給衛(wèi)星降“體重”

長光衛(wèi)星黨委書記、副總經理賈宏光介紹，2015年升空的一組四顆“吉林一號”衛(wèi)星的生產，跨過傳統(tǒng)的“平臺加載荷”設計方式，采用星載一體化技術。

賈宏光分析說，傳統(tǒng)的“平臺加載荷”設計，載荷和平臺界限分明，載荷要根據平臺的設計調整，衛(wèi)星的重量、體積難以靈活安排。而星載一體化技術增加了載荷設計的靈活性，重量、體積可通過設計進一步下降。“同樣一個亞米級衛(wèi)星，我們把重量控制到400多公斤，衛(wèi)星研制成本大約在8000萬元。”

這還遠遠不夠——對商業(yè)衛(wèi)星來說，成本依舊太高。據了解，“星載一體化”設計雖然實現了以載荷為中心，平臺圍繞載荷需求，但仍保留了較多獨立結構功能，電子學軟硬件也只是部分集成。

為符合商業(yè)化發(fā)展路線、進一步降低成本，長光衛(wèi)星以技術創(chuàng)新為手段，從星載一體化技術向載荷平臺融合設計邁進。

2019年發(fā)射的“吉林一號”高分03A星，第一次采用“載荷平臺融合設計”理念，大幅減少平臺結構，電子學軟硬件高度集成，有效載荷比顯著提升。

長光衛(wèi)星綜合電子研究室主任鄒吉煒介紹，從原始機理設計上，電子學很多部組件可共用一個處理器，確保電路上節(jié)省很多空間，進一步降低成本。從結構設計上，過去很多執(zhí)行單一結構功能的部組件被賦予更多功能。比如相機遮光罩既可作為相機系統(tǒng)隔離雜散光的遮光罩使用，同時還能作為整星承力結構進行整星部組件的安裝。

空間節(jié)省后，衛(wèi)星“體重”大幅降低。據悉，“吉林一號”高分03星“體重”已降至40公斤，重量只有第一代衛(wèi)星的1/10，但降重量不降指標，分辨率始終保持在0.75米的高水平。

“重量降低，火箭運載成本隨之減少。過去能發(fā)射一顆星的價格，如今可以發(fā)射10顆星?！辟Z宏光說。

從單星研制到批量生產

降成本的秘訣不光是給衛(wèi)星“減重”。

據了解，長光衛(wèi)星起初采用單星生產模式，即整個研發(fā)隊伍全部圍繞一顆星的各項工作從事研發(fā)、組裝、實驗等任務。

為進一步降低成本并提升星座規(guī)模，自2018年起，長光衛(wèi)星開始試水從單星研制到批量生產。

鄒吉煒說，實施批量化生產，要科學合理分解衛(wèi)星形成過程，具體可分為單機部組件生產、系統(tǒng)測試和總裝及環(huán)境試驗三個環(huán)節(jié)，總裝及環(huán)境試驗環(huán)節(jié)形成脈動流水化模式，進行批量化生產、測試，可進一步解放人力、降低成本。

鄒吉煒表示：“過去在衛(wèi)星系統(tǒng)測試環(huán)節(jié)，一顆星需要兩個人、兩個月完成，如今6顆星并行測試，一個人、一個月即可完成。生產效率大大提升?！?/p>

目前，隨著低軌衛(wèi)星互聯網建設，國內更多商業(yè)企業(yè)都已開啟批量化、低成本之路。

越來越廣泛的應用場景

如今，長光衛(wèi)星應用領域正在拓寬、社會需求持續(xù)走高。

近日，長光衛(wèi)星研發(fā)的共生地球APP正式上線。共生地球是“吉林一號”星座最新孵化的一款國產衛(wèi)星影像地理信息應用，受到用戶好評。

翱翔天空的“吉林一號”衛(wèi)星，活躍在農業(yè)生產領域。它時刻關注農作物的生長期，經過處理的衛(wèi)星影像，可對農作物進行長勢分析、墑情分析和受災情況判斷。據悉，長光衛(wèi)星已與吉林省梨樹縣等地合作，應用衛(wèi)星遙感技術助力農業(yè)高質量發(fā)展。

林業(yè)資源是我國最寶貴的自然資源之一。當前，衛(wèi)星遙感技術在林業(yè)應用的廣度和深度逐漸擴大，為我國林業(yè)資源的保護與管理提供了有力保障。比如，長光衛(wèi)星依托“吉林一號”衛(wèi)星星座全天時、全天候、全譜段數據獲取能力，充分利用衛(wèi)星遙感、大數據、人工智能技術及天空地一體化手段，開發(fā)林業(yè)資源分布與變化監(jiān)測、森林火災預警與監(jiān)測、森林病蟲害監(jiān)測等系列“吉林一號”林業(yè)遙感與林業(yè)業(yè)務深度融合的監(jiān)測服務產品，構建林業(yè)資源智能化監(jiān)測和智慧化管理服務體系。

最新成功發(fā)射的眉山“天府星座”東坡01-07號、“河南一號”“西安航投一號”“浦銀一號”輕小型高分辨光學遙感衛(wèi)星，具有低成本、低功耗、低重量、高分辨的特點。其中，眉山“天府星座”是中國首個以智慧城市為主題的衛(wèi)星星座，將廣泛用于農田水利、自然資源、交通建設、文化旅游、應急防災等領域，為智慧城市建設提供有力支撐和保障。

“天津濱海一號衛(wèi)星”“云遙一號”04-08星，是長光衛(wèi)星和天津云遙宇航科技有限公司聯合研制的新型觀測小衛(wèi)星，有效載荷為長波紅外相機，可對海洋、熱點目標及大氣層進行探測，獲取目標的輻射度信息，進而根據大氣、陸地及海洋等模型對目標實現紅外輻射特性的測量。據了解，這六顆衛(wèi)星具備研制周期短、集成度高、重量輕、體積小、性價比高的特點，在軌業(yè)務化運行后將廣泛應用于氣象預報、搜索跟蹤、火點監(jiān)測、大氣探測等方面。

賈宏光介紹，“吉林一號”星座可對全球任意地點實現每天23到25次重訪，可為農林生產、環(huán)境監(jiān)測、智慧城市、地理測繪、土地規(guī)劃等各領域提供高質量的遙感信息和產品服務。

這意味著，依托“吉林一號”遙感數據，長光衛(wèi)星利用人工智能算法，實現了全國地表分類的精準化、自動化更新，可以在線完成建筑、道路、水體、林木以及不同類型農作物的自動識別，識別精度超過95%。

“吉林一號”星座正按計劃擴大規(guī)模。賈宏光說，預計“十四五”期間，“吉林一號”將實現138顆衛(wèi)星組網?！皩脮r，‘吉林一號’衛(wèi)星星座的服務能力將大幅提升，為用戶提供更豐富、更高效的遙感信息服務，為大眾生活帶來更多便利?！?　(記者 張建 孟含琪)