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天宣布，將正式啟動超低軌通信、遙感一體星座建設。這個最終規(guī)模達到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分鐘內查訪”的即時業(yè)務響應和服務能力，這將為全球應急救援、火情監(jiān)測、防災減災領域更加有效的數(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。

　　從國外和國內的情況來看，超低軌目前尚未大規(guī)模的開發(fā)應用，此前只開展過一些科學應用試驗。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，超低軌的動力學環(huán)境復雜，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挑戰(zhàn)。”

　　盡管超低軌長期運行需要面對諸多技術挑戰(zhàn)，目前尚未規(guī)?；瘧瞄_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商業(yè)或科學探空活動。

　　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)同等分辨率下光學載荷重量、成本降低50%，孔徑雷達(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)略性大型星座建設計劃的初衷時，中國航天科工空間工程總體部副總經理李艷彬向《環(huán)球時報》記者介紹稱，當前我國的衛(wèi)星遙感存在“成本高、效率低、應用少”等問題，無法全面保障搶險救災、應急調度等重大行動對關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，構筑一個開放的分布式智能型網絡化超低軌空間基礎底座。這些衛(wèi)星可以搭載不同載荷，輔以先進星載智能處理、星端直連、星間通信技術，從而能夠更為快速、精準地獲取空間信息，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，中國啟動建設的這套超低軌通遙一體星座系統(tǒng)的空間分辨率將達到0.5米，空間信息能在15分鐘內直達用戶。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)空間信息直達用戶終端，孵化出一個衛(wèi)星直接服務于大眾的新型產業(yè)生態(tài)。

　　李艷彬形象地介紹稱：“屆時我們能夠實現(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，并將結果通過星間鏈路傳輸、星端鏈路快速分發(fā)的應用場景。”據(jù)介紹，這些能力可為應急救援、火情監(jiān)測、防災減災領域有效的數(shù)據(jù)和能力支撐，衛(wèi)星應用服務平臺為用戶常態(tài)化的災情監(jiān)測預警，應急事件發(fā)生后，星間傳輸和星上智能處理可以高效拍攝和提取關鍵信息，依托自主網絡直傳至車載或便攜終端，在15分鐘內為一線處置單元和前線指揮機構高時效的災區(qū)現(xiàn)場影像，高效支撐應急救援和輔助決策。

　　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)域或重點目標進行高分辨率實時觀測和目標特性獲取，通過衛(wèi)星及用戶終端產品(含軟件)、空間數(shù)據(jù)產品及增值服務來獲取商業(yè)利潤。另一方面，通過構建超低軌空間基礎底座打造新質新域產業(yè)生態(tài)，面向社會征集搭載載荷，實現(xiàn)互利共贏。

　　需要突破諸多關鍵技術

　　不過，想要實現(xiàn)這些目標，該項目團隊需要突破星間協(xié)同高效觀測和星上智能處理等關鍵技術。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)務驗證星簇發(fā)射，同時完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)公共服務平臺建設，構建即時ToC遙感業(yè)務應用示范系統(tǒng)，1天級服務響應能力和信息直達用戶大眾。2026-2030年間，該項目將進入規(guī)模組網階段，計劃2030年完成300顆星在軌組網運行，可見光、SAR、高光譜、紅外多元服務體系，形成全球15分鐘響應能力。到2030年以后，完成業(yè)務系統(tǒng)全面建設，達到全球范圍10分鐘以內的即時業(yè)務響應和服務能力。

　　超低軌通遙一體星座衛(wèi)星的設計壽命為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)星的總體設計上，會對衛(wèi)星的外形進行針對性的氣動設計，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)星還將進行增穩(wěn)設計，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，隨著電推進技術的日漸成熟，相關產品也將應用在超低軌通遙一體星座衛(wèi)星上。目前國內已經有很多商業(yè)公司在致力于開發(fā)小型電推產品，這些電推產品不僅價格更低，而且使用壽命和可靠性也在同步提升，在采用這種電推進技術后，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)星已完成正樣產品設計與投產，首星將搭載光學遙感相機、星載智能處理設備、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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