中科院院士揭秘海南衛星星座

　　具備低緯度優勢，擁有文昌航天發射中心，海南發展商業航天大有可為

　　中科院院士揭秘海南衛星星座

　　海南衛星星座運行軌道模擬圖。(三亞中科遙感所供圖)

　　對於太空，人類的嚮往和探索從未止步。

　　北緯18°，南海之濱，這裡是三亞。今天，當“2019年，海南將發射‘海南一號’衛星”的消息從這裡傳來時，從全國各地趕來的商業航天領域專家、衛星製造應用領域專家又一次看到了海南發展商業航天的巨大潛力。

　　“海南不僅具備發展商業航天産業的低緯度優勢，還擁有文昌航天發射中心，發展商業航天大有可為。”中國科學院院士、遙感學專家徐冠華的話擲地有聲，“海南要建衛星星座，這讓每個航天人感到鼓舞和振奮!”

　　“海南一號”將帶著怎樣的“使命”上天?海南衛星星座建成後，各種系列的衛星要如何各司其職?它們的出現，將給我們的生産生活帶來怎樣的改變?

　　為何建海南衛星星座?

　　對全海南進行全天候不間斷觀測

　　在海南管轄的海域上，如有一艘石油運輸船發生意外，燃油料泄漏，給海洋造成大面積污染。而此時想要採取及時有效的應對措施，要靠什麼?

　　答案是：依靠遙感衛星實時觀測得出的數據進行追蹤。

　　三亞中科遙感所的遙感衛星地面接收站，目前接收著國內外20余顆衛星的觀測數據，“我們接收的大部分數據是衛星觀測其他區域的數據。其中觀測海南區域的數據，無法達到實時、全覆蓋觀測，那麼有關部門就無法利用這些數據對污染海面進行及時清污工作。”三亞中科遙感所研究人員、海南衛星星座項目研發負責人李曉明説。

　　“想要對海南陸地和海洋進行多次、實時、重點的全覆蓋觀測，只有研發海南區域的觀測衛星。”李曉明説，基於這個實際生産需求，又因海南地處低緯區域，三亞中科遙感所組織航天專家經過反復模擬和推斷，最終形成了“低緯度區域動態監測衛星研製和應用”可行性研究報告，成功申報了2017年海南省重大科技計劃項目，發射以30°低傾角(軌道面和赤道面夾角)為運行軌跡的衛星，發展海南商業航天。

　　那麼，海南衛星星座項目的啟動，就為海南環保監測、海洋監管等領域提供了數據支持。

　　李曉明介紹，低緯度區域動態監測衛星，可以實現對全海南區域進行每天一次，重點區域多次的全覆蓋觀測，並與遙感衛星地面接收站快速組成動態觀測和應用體系。“海南衛星星座建成後，則將輔助地面接收站形成全球低緯度地區無縫觀測和接收能力，助力‘一帶一路’建設。”

　　“三兄弟”各司其職，精誠合作

　　海南衛星星座共有10顆遙感衛星。為什麼是10顆?這是航天專家反復模擬和推算的結果。

　　中科院院士、遙感專家郭華東介紹，他們發現，用3顆衛星組成的低緯度觀測星座，就可以對熱帶亞熱帶區域進行每天一次的全覆蓋觀測，在重點區域還可以進行每天多次觀測，“如果星座內衛星增加到8至10顆，那麼就可以進行每天不間斷的全覆蓋觀測，這其中就包括21世紀絲綢之路沿線國家和地區。”但這10顆衛星可不是隨意搭配的，其中有6顆光學衛星(“海南一號”)、2顆多光譜衛星(“三亞一號”)、2顆雷達衛星(“三沙一號”)。三種衛星如同一個大家族裏的“三兄弟”，精誠合作，使得海南衛星星座具備完整的衛星測控、衛星遙感數據接收、處理和遙感信息應用服務的能力。

　　“從光學衛星，到多光譜衛星，再到雷達衛星，這三者是進階的發展關係。”李曉明説，三種衛星的區別在於感測器的不同。

　　以觀測海南海域中的一艘船為例，通過光學衛星觀測的數據，能分析出這是一艘船，但船體的具體構成部分則無法獲悉;而通過多光譜衛星觀測的數據，便能看出船體的具體構造，不過一旦出現雲、雨、霧的遮擋，雷達衛星就起了作用。

　　“通過組合搭載，海南衛星星座便可以在黑夜、在多雲天氣等光線不充足的時間段完成觀測，還可以借助雷達感測器監測農作物種植面積、長勢、收成情況，理論上也可以實現礦産探測功能，支撐我國在海上絲路沿線的投資和經濟活動，並服務海洋航運、海洋減災、可持續發展等全球性熱點問題的解決。”李曉明説。

　　給“海南”來一張自拍照

　　“海南一號”光學衛星重約30公斤，“三亞一號”多光譜衛星重約50公斤，而“三沙一號”雷達衛星重約三四百公斤，一經發射成功，立方體兩側的太陽能板就會彈出，以補充能量。

　　在三亞中科遙感所，記者看到了一幅幅通過衛星傳回的“三亞自拍照”，其中的海洋、房屋、植物都清晰可見。

　　當海南衛星星座建成後，“海南”就相當於手握一個“自拍神器”。“通俗地講，‘海南一號’光學衛星攜帶的感測器就是一個擁有強大功能的相機。”“海南一號”衛星項目總指揮、中科院遙感地球所三亞研究中心主任楊天梁解釋，它的平臺控制和指揮感測器工作，命令它何時拍、拍何處。不僅如此，衛星上的平臺還負責將拍攝的“照片”傳回位於三亞中科遙感所的地面數據接收處理系統，以供地面接收和分析，生産産品。

　　海南衛星星座背後的“藍海”——商業航天産業

　　海南發展商業航天産業，擁有毋庸置疑的絕佳優勢

　　“海南實施衛星星座計劃，對積極探索軍民融合，推動航天技術的商業轉化和航天事業的産業化，具有重要示範作用。”郭華東指出。

　　而海南衛星星座在明確低成本、産業化的建設導向背後，也蘊藏著商業航天産業這片巨大“藍海”。但究竟商業航天意味著什麼?這一産業的運轉，又與海南經濟社會發展、與我們的生活有怎樣的聯繫?

　　在隨後召開的海南商業航天創新發展研討會中，多名航天發射和衛星遙感領域的創業企業和專家代表，圍繞海南航天強省的建設展開了深入研討。

　　據悉，商業航天産業，是以民間資本為主，或由政府與民間合作投資航天活動、産品、服務並進行商業化應用的産業。隨著我國航天科技的不斷進步和經濟社會的快速發展，各細分領域對航天商業化應用提出了更廣泛的需求。

　　楊天梁解釋，比如在衛星導航應用方面，交通運輸、公共安全、防災減災等行業領域提出了更為可靠、更高精度、跨界融合的創新服務需求;在衛星遙感應用方面，國土、測繪、海洋、氣象等領域提出了更為精細化、多樣化、高時效性的觀測需求;在衛星通信廣播電視應用方面，廣電、通信等行業領域提出了更大容量、更廣覆蓋、更高安全性的迫切需求，這些需求，為商業航天産業提供需求動力。而商業航天所擁有的巨大産業帶動力，亦是有目共睹。

　　中國航天科工董事長高紅衛曾透露，商業航天領域每投入1美元，可帶來7美元至14美元的回報。記者從論壇中專家們分享的案例獲悉，當前國際上，以美國太空探索公司spaceX為代表的一大批商業航天公司已然崛起。其中SpaceX的“獵鷹”9號運載火箭，是全球首個可重復發射的火箭，發射一次費用6500萬美元。相對低廉的成本，使它在2017年接到了近20個發射訂單，2018年預計還有30個發射訂單。

　　在商業航天風起雲湧的全球市場上，海南，能否從中分一杯羹?

　　關於這一點，論壇中的專家學者，以及眾多商業航天領域創業人士達成共識：海南發展商業航天産業，擁有毋庸置疑的絕佳優勢。

　　其中海南的低緯度地理位置以及廣袤無邊的海洋，就為商業航天奠定了低成本和低風險的發展基礎。

　　此外，海南還儲備了層次豐富的航天技術體系。當前，海南省已形成“北有文昌航天發射，南有三亞衛星應用”的航天産業格局。其中海南文昌發射基地，屬於世界一流的現代化新型航天發射場。而位於海南南部的中國科學院遙感與數字地球研究所三亞研究中心，則具備了全天候、全天時、多種解析度衛星的接收能力，使海南衛星數據接收、處理和應用的科研能力位居國內外前列。這些成熟的産業基礎，都是商業航天産業發展的重要承托。

　　同時，海南還是海上絲綢之路的前沿，這讓商業航天産業可以立足海南，不僅滿足國內需求，還能放眼全球，為周邊國家和地區提供航天發射和衛星遙感數據應用等服務，構建海南參與全球商業航天産業角逐的核心競爭力。

　　不僅如此，海南作為旅遊大省，現有的觀光遊、度假遊、療養遊等項目已日趨傳統，在始終追求新奇體驗的市場需求面前，也迫切需要新的産品和體驗來轉型升級。這就為航天科技的融入提供了廣闊“介面”。比如太空體驗館、航天主題公園、火箭發射觀光遊、低空旅遊甚至太空旅遊項目，在提高海南旅遊産品層次時，也將帶動太空育種、航天食品及保健産品、太空醫療康復等衍生技術的發展，為海南催生出更多經濟增長極。

　　在政策和政府層面，航天商業化應用也得到了廣泛支持。如發改委、財政部、國防科工局會同有關部門聯合印發了《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》，提出“支持民間資本投資衛星研製和系統建設”“公益與商業兼顧類項目實行國家與社會投資相結合，商業類項目以社會投資為主”“鼓勵並支持有資質的企業投資建設規劃內的衛星”等內容，為商業航天發展提供了政策引導。

　　省第七次黨代會報告提出，要大力發展航空航天、深海科技、遙感信息等軍民融合産業。

　　以上種種，都是海南為商業航天發展提供的絕佳孕育土壤。“海南以其獨特的區位優勢在航天科技領域確立了自己的重要地位，接下來應該理清思路制定措施，找準發力點，努力在商業航天方面有所作為，建設商業航天強省。”“海南一號”衛星項目專家委員會主任、中科院院士徐冠華認為。

　　破解海南商業航天産業發展難題

　　用政策優勢聚攏航天産業資源，並搭建航天科技人才的引進平臺

　　儘管前景美好、藍海廣闊，海南要真正發展商業航天産業，落到一步步的腳下時，仍面臨著重重困難。首先就是資金和人才短板問題。

　　中國空間技術研究院研究員、航天五院“空間創客”負責人何寶善指出，航天是高投入、高風險行業，大多數民營企業沒有足夠的資金，而海南教育科研機構偏少，亦缺乏發展商業航天需要的高科技人才儲備。

　　對於專家的疑慮，楊天梁抱有信心：“海南可以以衛星星座研發為抓手，逐漸培養起海南衛星數據接收、處理和應用的團隊和企業，為商業航天産業的發展儲備人才。”

　　並且，更清晰的解題思路，已經成型于他的腦海：“海南發展商業航天的路徑，是建設航天衛星應用産業園集群，實現北部以文昌航天發射場為核心，形成航天科研、重裝航天器製造及發射、航天器發射觀光、航天科普的産業集群;南部以三亞遙感信息産業園為核心，形成航天技術轉化與應用、科技交流、微小航天器製造與發射、太空旅遊和娛樂的産業集群。

　　專家們希望海南省政府將商業航天納入全省重點産業規劃中，用政策優勢聚攏航天産業資源，比如鼓勵民間機構、商業資本以更低的價格、更先進的技術從事一系列商業航天活動，從而在海南形成航天研發、生産、應用、服務等航天高新技術集群。

　　建設航天專家社區和航天科技學校，搭建航天科技人才的引進平臺，推進人才的教育與培養，使海南乃至我國的航天科技人才隊伍充滿活力地傳承下去。

　　可利用海南文昌航天發射場、中科院三亞遙感所等航天科研單位，建立航天科技館，向大眾推廣普及航天科學知識，營造良好的航天文化氛圍。

　　人類對太空探索的腳步、對美好生活的嚮往從未停止。“商業航天産業在海南如能發展起來，給經濟社會帶來的不止是彎道超車，或許是指數型的增長。”郭華東院士表示。(記者王玉潔孫婧 通訊員文麗琛)

　　海南衛星星座建設路線圖

　　2017

　　開展衛星的總體論證和各系統設計

　　2018

　　進行衛星系統、地面系統和應用系統研製和測試

　　2019

　　完成“海南一號”衛星一期三顆光學星發射

　　2020

　　完成“海南一號”二期3顆光學星及“三亞一號”2顆多光譜衛星發射

　　2021

　　完成“三沙一號”2顆SAR星發射

　　製圖/楊薇