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這個(gè)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(diǎn)10分鐘內(nèi)查訪”的即時(shí)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)域提供更加有效的數(shù)據(jù)和能力支撐。

超低軌衛(wèi)星星座示意圖

相關(guān)衛(wèi)星示意圖

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(jì)師張楠7月13日在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)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?！彼硎荆ǔ６?，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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jì)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(yàn)。張楠表示，這是因?yàn)樵谠撥壍栏叨壬嫌袣埩舻目諝猓鼤?huì)對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)行產(chǎn)生阻力，衛(wèi)星想要在這個(gè)軌道上長時(shí)間運(yùn)行，必然需要消耗更多的燃料，付出額外的代價(jià)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(dòng)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(yùn)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(yùn)行需要面對(duì)諸多技術(shù)挑戰(zhàn)?！?/p>

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

張楠介紹稱，“超低軌衛(wèi)星因?yàn)榫嚯x地面更近，因此能夠處理一些微弱信號(hào)，而在對(duì)地觀測的層面，距離地面更近也意味著對(duì)地觀測時(shí)看得更清楚?！背蛙壭l(wèi)星具有超高的價(jià)值，因軌道高度降低，對(duì)地“遙感”變?yōu)椤敖恕倍@得更低的成本和更高的觀測分辨率、更短的傳輸時(shí)延等，可實(shí)現(xiàn)同等分辨率下光學(xué)載荷重量、成本降低50%，合成孔徑雷達(dá)（SAR）載荷重量、成本均降低40%。

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(jì)劃的初衷時(shí)，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(shí)報(bào)》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(xiǎn)救災(zāi)、應(yīng)急調(diào)度等重大行動(dòng)對(duì)關(guān)鍵信息時(shí)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(jì)劃，可利用超低軌衛(wèi)星有效載荷成本低、通信時(shí)延小、用戶終端小型化等優(yōu)勢，構(gòu)筑一個(gè)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(gè)人對(duì)于更高精度、高時(shí)效、高可靠空間決策信息方面的迫切需求。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，中國啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)空間信息直達(dá)用戶終端，孵化出一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)在軌實(shí)時(shí)處理與智能識(shí)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?！睋?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)域提供有效的數(shù)據(jù)和能力支撐，衛(wèi)星應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為用戶提供常態(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)提供高時(shí)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(jià)值而言，一方面，這套超低軌通遙一體星座對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域或重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行高分辨率實(shí)時(shí)觀測和目標(biāo)特性獲取，通過銷售衛(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(huì)征集搭載載荷，實(shí)現(xiàn)互利共贏。

不過，想要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目計(jì)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(yàn)證星簇發(fā)射，同時(shí)完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，構(gòu)建即時(shí)ToC遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用示范系統(tǒng)，提供1天級(jí)服務(wù)響應(yīng)能力和信息直達(dá)用戶大眾。2026-2030年間，該項(xiàng)目將進(jìn)入規(guī)模組網(wǎng)階段，計(jì)劃2030年完成300顆星在軌組網(wǎng)運(yùn)行，提供可見光、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(shí)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(jì)壽命為5年，為了保證衛(wèi)星能夠長期在軌運(yùn)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(jì)上，會(huì)對(duì)衛(wèi)星的外形進(jìn)行針對(duì)性的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，減少衛(wèi)星的阻力，這樣相對(duì)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(dòng)對(duì)于衛(wèi)星姿態(tài)的影響，衛(wèi)星還將進(jìn)行增穩(wěn)設(shè)計(jì)，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(jià)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(jì)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(jì)劃12月發(fā)射?！?/p>