“一箭41星”创造我国航天单次发射卫星数量新纪录 聚星成链

2023-06-16 10:36:05 来源:中央纪委国家监委网站

中央纪委国家监委网站 管筱璞

6月15日13时30分,我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将吉林一号高分06A星等41颗卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。这批卫星主要用于提供商业遥感服务及相关技术验证。 新华社发(郑斌 摄)


(资料图片)

“遥测数据接收成功。卫星在轨运行正常。”6月15日下午,长光卫星技术股份有限公司(以下简称“长光卫星”)运控指挥大厅,掌声雷动。

当天下午13时30分,由长光卫星研制的“吉林一号”高分06A系列卫星、“吉林一号”高分03D19-26星、“吉林一号”平台02A01-02星及“霍尔果斯一号”“哈测农遥一号”等41颗卫星,在中国太原卫星发射中心搭载长征二号丁运载火箭发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

这次发射,创下我国航天单次发射卫星数量之最。作为我国第一家商业遥感卫星公司,长光卫星2014年底由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、吉林省政府以及社会资本组建而成。创立不到9年,已成为东北地区首家独角兽企业。

卫星越做越小、越做越精,这为“一箭41星”、甚至是一箭更多星创造了可能

长光卫星数据中心三室主任朱瑞飞的办公室里有一个玻璃柜,里面珍藏着许多外形各异的纪念章。每一枚都刻有具体日期,这是岁月的见证。“我们每发射一个型号卫星,就会制作一批纪念章。”

2015年10月7日,同样由长征二号丁运载火箭,以“一箭4星”的形式将4颗“吉林一号”卫星送入太空,开创了我国商业卫星应用的先河。业内人士介绍,一箭多星的发射,一方面取决于火箭的最大运载能力,另一方面也取决于搭载载荷的重量。同一型号的火箭,所搭载的卫星为什么能从4颗增至41颗?

“卫星越做越小、越做越精,这为‘一箭41星’、甚至是一箭更多星创造了可能。”长光卫星党委书记贾宏光给出了答案。8年来,长光卫星在星载一体化整星设计制造技术方面不断升级优化,既保证卫星分辨率、幅宽等指标不降低,同时又进一步降低整星质量,从初代卫星的400公斤级降到了今天“吉林一号”高分06星的20公斤级,单星的研发成本从千万级降到了百万级,这也为“吉林一号”星座的快速组网建设打下了坚实基础。

发射点火只是一瞬间,背后付出的却是持久艰辛的努力。此前,长光卫星的最高纪录是“一箭16星”,这次卫星数量提升数倍,而且涉及多个卫星型号,对测控、数据传输资源、软件系统开发及人员等要求都提升了不少。

让长光卫星宣传负责人张宜坤印象最深的是,需要“照顾”的卫星太多了,比值班的人多、比操作工位多,甚至比测控站天线还要多。不同于过去很多人、很多资源围绕一颗或几颗卫星保障,这次必须采用一个人、一套设备保障多颗星的方式,这要求运管系统必须具备更强的自动化、智能化研判能力。为此,公司对系统进行了升级,可以第一时间完成41颗卫星的关键状态研判,人工判读仅针对疑似异常情况开展,有效解决了保障资源挤兑的问题。

“‘一箭41星’对运管系统提出了前所未有的挑战。同事们从去年年底就开始了紧锣密鼓的准备工作,在公司内外协调、对接,近期顺利完成了系统开发以及三轮运管系统的联试,涉及3个大的软件系统、4个卫星型号、41颗卫星、50套天线设备,确认了各系统功能、性能和接口匹配情况。”长光卫星卫星运管技术研究室主任李峰表示,由于突破了大规模卫星遥测数据并行接收解析与可视化、卫星轨道确定并行与自动化、测控数传资源分布式计算与自动化等关键技术难题,为一箭多星发射的并行运管做好了技术和系统性准备。

“根据国际电信联盟有关规定,卫星频率和轨道资源的使用权先到先得、先占永得。对于这类有限资源,国外抢占布局较早,我们也得奋起直追。”张宜坤告诉记者,由于高度和频率要求,卫星轨道资源总数有限,为了不“撞车”,每圈轨道必须按照一定间隔、一定角度均匀放下一定数量的卫星,目前最抢手的地球静止轨道早已超过容量,其他轨道距离“客满”尚有一定空间。

“吉林一号”卫星星座可对全球任意地点实现每天35至37次重访

我国第一颗以省冠名的卫星,国际上第一颗亚米级超大幅宽光学遥感卫星(图像分辨率0.5m,幅宽150km),我国第一次在海上进行发射的卫星,我国第一颗超轻量化光学遥感卫星(图像分辨率0.75m、幅宽17km、重量40kg)……“吉林一号”卫星曾创下多项“第一”纪录。

此次发射的41颗卫星(包含36颗“吉林一号”卫星星座组网遥感卫星)入轨后,将与在轨的72颗“吉林一号”卫星组网,至此,“吉林一号”在轨卫星数量增至108颗,标志着卫星组网工程成功实现“百星飞天”的阶段性目标。

“一箭多星的形式,无疑会助力公司早日实现卫星组网的目标。”贾宏光表示,作为国内规模最大的遥感卫星星座、全球最大的亚米级商业遥感卫星星座,“吉林一号”卫星星座组网可以提高卫星系统的灵活性和可靠性,实现卫星系统的全球覆盖和无缝衔接,以更高的时间分辨率、空间分辨率提供更加多样化、高效的应用服务。

以现有在轨卫星测算,“吉林一号”卫星星座可对全球任意地点实现每天35至37次重访,可为农业、林业、气象、海洋、资源、环保、城市建设以及科学试验等领域提供更加丰富的遥感数据和产品服务,对数字中国建设具有重要意义。

张宜坤介绍,“吉林一号”高分03系列卫星具有低成本、低功耗、低重量、高指标的特点。“吉林一号”高分06系列卫星采用了新一代高性能成像技术和全自主研发的中心机系统,在有效提升卫星成像动态范围和系统集成度的同时,重量、体积大幅降低,具有快速批产、智能运行、图美价廉的“快智廉”优势。“吉林一号”平台02系列卫星则在设计理念上区别于传统卫星平台,具有独立的业务能力,通过搭载服务与搭载用户共享卫星平台资源,分摊卫星研制成本,提高卫星的效费比。

未来,长光卫星将以安装一个全球无死角、全天时、全天候的太空监测网为目标,预计2023年底前实现138颗卫星在轨,具备全球任意点10分钟的重访能力;2025年底前实现300颗卫星在轨,具备每天(24小时)覆盖全球1次的能力,同时进一步拓展高分辨红外、高光谱、SAR等多种观测手段,为客户提供更为丰富的遥感数据产品。

从区域自然资源一张图到城市土地利用变化监测,从秸秆焚烧火点监测到水源地周边生态环境评价,应用场景不胜枚举

按照功能划分,人造地球卫星大致分为四类:通信卫星、导航卫星、遥感卫星和科学实验卫星。长光卫星深耕的是遥感卫星中的光学卫星,通过光学成像卫星获取地面的光学影像,可以拍摄静态影像和视频影像,也可以拍摄月球等天体的卫星影像。从区域自然资源一张图到城市土地利用变化监测,从秸秆焚烧火点监测到水源地周边生态环境评价,它的应用场景不胜枚举。

2022年8月17日晚,重庆涪陵北山坪突发山火。长光卫星迅速统筹调度“吉林一号”系列卫星资源,第一时间响应重庆应急观测需求,于18日在重庆涪陵区长江两岸拍摄到多处山火正在燃烧的画面。此后累计提供观测数据30余景,数据量超过40G,为救援提供第一手决策参考资料。

“当时,火区火势太大,人进不去,浓烟密布,无人机也很难飞,卫星在天上飞,能精确地看到火点、火势的发展趋向,有利于提前做出消防灭火的部署安排。”“吉林一号”高分03系列常务副总师邹吉炜说。

“不仅如此,‘吉林一号’在农业和林业中也很有帮助。”邹吉炜介绍,比如大片农田中有一小块发黄,可以看它是干旱、虫害或其他原因,从而精准施治。再比如,入侵物种松材线虫破坏性强,容易引发松树“癌症”,通过对人难以进入的密林深处拍摄,发现哪块颜色异常,就可以获知哪里被污染了,从而采取相应的防治措施。

“简单来说,我们的工作就是制造一台大号摄像机拍摄地球。”长光卫星光电成像第一研究室工程师闫磊说,做科研其实是一项“接地气”的工作,每一项科研攻关都是为了服务地面、服务百姓,造福人类。

“作为青年一代航天人,我相信心所往、星所至。在长光卫星,我们所有人都在织一张网、圆一个梦。”闫磊说,这张网就是“吉林一号”卫星的星座网,这个梦就是航天强国梦。

我国商业航天市场前景广阔,正在加快成为航天强国建设的重要力量

当前,商业航天产业体系和市场体系初步形成,由基础制造、产品研发为主的阶段进入应用牵引、市场主导的新发展阶段,商业航天正在加快成为航天强国建设的重要力量。

《中国航天科技活动蓝皮书(2022年)》显示,我国商业卫星研制领域迅猛发展,卫星数量大幅增长。2022年,国有企业、民营企业、科研院所和高校等近20家机构,研制发射了百余颗商业卫星。

作为航天产业的重要组成部分,商业航天可以为国家的经济发展和科技进步注入新的动力,二者紧密相连、彼此促进。有业内人士表示,商业航天的市场份额巨大,其本身所具有的灵活运营管理优势和快速市场响应能力,又会促进产业围绕市场需求进行革命性技术创新,提升我国在全球航天领域的竞争力。

在贾宏光看来,我国商业航天的机遇主要体现在市场需求增长和政策支持两方面。随着社会各领域对高品质、高精度的通信、导航、遥感等服务的需求越来越大,商业航天市场前景广阔。此外,国家也出台了一系列政策支持和保障商业航天的发展。比如工信部印发《众消费领域北斗推广应用的若干意见》,推动北斗在大众消费领域的规模化应用。北京、上海、山东、河南、湖北、广东、海南、黑龙江等多地出台意见、办法,持续推动商业航天产业布局落实落地。

“与此同时,商业航天也面临一些挑战。”贾宏光认为,首先是技术挑战,商业航天需要具备高可靠性、高精度、高效能的技术,这对技术研发和创新能力提出了更高要求;其次是市场竞争,中国商业航天未来的发展趋势主要集中在行业下游、服务大众化市场化等领域,必然导致市场竞争激烈、优胜劣汰,只有拥有更好的产品、服务和营销策略,才能赢得市场份额;最后是资金支持,商业航天需要大量资金支持,这需要企业拥有更强的资金实力和融资能力。

从上游的研制、发射到下游的运营、应用,一条航天产业链牵涉环节众多。位于上游的制造环节,可分为卫星总体制造和卫星配套制造,发射环节可分为火箭总体制造、火箭配套制造、卫星发射服务等,产业链下游又可细分为通信、导航、遥感应用等。可以说,几乎每一个环节,都能创造一个巨大的蓝海市场。

以长光卫星为例,依托“星载一体化”核心关键技术,长光卫星建立了从卫星研发生产到遥感信息服务的完整产业链,带动上下游近700余家企业发展。

蓝皮书显示,2022年,我国商业航天市场持续活跃,市场主体活力竞相迸发,市场融资总额首次超百亿元,社会资本向优势领域和头部企业集中。这一年,我国共成功开展了21次商业发射服务。长征系列运载火箭作为国内商业发射服务市场的主力军,共实施了15次商业发射任务。商业航天基础设施建设持续推进,研产、发射、测控全链条能力不断增强。天津航天产业基地卫星柔性智造中心全面建成,具备年产200颗卫星的“脉动式”生产能力。我国首个商业航天发射场在海南文昌开工建设,计划2024年实现常态化发射,提升民商运载火箭发射能力。卫星导航提供泛在化高精度服务,卫星物联网服务持续增长,遥感卫星数据市场采购常态化,商业航天服务能力显著增强,应用场景进一步拓展。

星河浩渺,中国商业航天市场将带来更多惊喜。

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