中國航天技術進步的縮影
——委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號的技術與國際合作亮點解讀

□ 文 /郭倩 攝 /南勇

中國航天技術進步的縮影
——委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號的技術與國際合作亮點解讀

□ 文 /郭倩 攝 /南勇

2017年10月9日12時13分，長征二號丁運載火箭托舉著委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號（簡稱“委遙二號”），在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，委內(nèi)瑞拉有了第三顆人造地球衛(wèi)星。

▲ 星箭組合體吊裝

這顆衛(wèi)星由中國航天科技集團公司五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司（簡稱東方紅衛(wèi)星公司）研制，在委內(nèi)瑞拉被命名為“蘇克雷衛(wèi)星”，以紀念南美洲獨立領袖安東尼奧·何塞·蘇克雷。

委遙二號是我國遙感衛(wèi)星整星出口中性能最先進、合作研制程度最深的一顆衛(wèi)星，繼2008年委內(nèi)瑞拉一號通信衛(wèi)星和2012年委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星一號之后，中委兩國在航天領域再度攜手，推動合作邁上新臺階。

集兩臺先進載荷與多項創(chuàng)新技術于一身，委遙二號衛(wèi)星將對委內(nèi)瑞拉發(fā)展國民經(jīng)濟、改善人民生活、促進社會進步等產(chǎn)生積極作用的同時，也將為南美洲的發(fā)展帶來福音。

中委合作淵源長

航天合作見證并深化著中國與委內(nèi)瑞拉兩國之間的友誼。早在十幾年前，兩國間在航天領域的合作就已步入快車道。

2008年10月，委內(nèi)瑞拉一號通信衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，中國航天首次叩開拉丁美洲整星出口的市場。

2012年9月，長二丁火箭在酒泉成功發(fā)射委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星一號，這是中國航天出口的第一顆在軌交付的遙感衛(wèi)星，實現(xiàn)了我國遙感衛(wèi)星出口零的突破。

多年來，衛(wèi)星應用惠及委內(nèi)瑞拉經(jīng)濟發(fā)展與國計民生，為當?shù)赝ㄓ?、測繪、醫(yī)療、環(huán)保、偏遠地區(qū)教育等發(fā)展發(fā)揮了重要作用，使近800萬委內(nèi)瑞拉民眾受益。

2014年7月21日，委內(nèi)瑞拉首都加拉加斯，在中國國家主席習近平和委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅的共同見證下，中國航天科技集團公司董事長雷凡培與委內(nèi)瑞拉科技部部長馬努埃爾·費爾南德斯簽署了《關于委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號項目的協(xié)議》。兩個多月后，《委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號項目合同》簽署。

如今，委遙一號衛(wèi)星已經(jīng)在軌穩(wěn)定運行超過5年的設計壽命，為委方獲取了大量遙感數(shù)據(jù)，順利進入預定軌道的委遙二號衛(wèi)星將逐步代替超期服役的委遙一號衛(wèi)星，這顆看的更清、更真、更全的衛(wèi)星將在當?shù)貒临Y源普查、環(huán)境保護、災害監(jiān)測和管理、農(nóng)作物估產(chǎn)和城市規(guī)劃等領域發(fā)揮更加重要作用。

除了造福一國之外，衛(wèi)星上天更大的意義在于輻射一方區(qū)域的發(fā)展。委內(nèi)瑞拉一號通信衛(wèi)星的波束覆蓋拉丁美洲，據(jù)了解，烏拉圭等拉美國家正在使用這顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器提供的服務，從某種程度而言，這顆衛(wèi)星成為了帶動拉美及加勒比地區(qū)發(fā)展的重要引擎。

此次順利入軌的委遙二號衛(wèi)星，其性能指標在南美洲遙感衛(wèi)星應用領域頗具實力，在可以預見的未來里，將有更多拉美國家從中受益。

尖端科技于一身

委遙二號衛(wèi)星是我國出口的整星中性能指標最先進的一顆民用遙感衛(wèi)星。用衛(wèi)星總指揮趙鍵的話來說，它是近幾年中國航天技術進步的集大成者。

衛(wèi)星上裝有兩臺主要有效載荷——全色/多光譜高分辨率相機和短波/長波紅外相機。全色/多光譜高分辨率相機可以實現(xiàn)全色、多光譜對地觀測，這意味著在一定的譜段上，衛(wèi)星的這只“眼睛”可以從遙遠的太空中看到農(nóng)作物是否有病蟲害，也可以監(jiān)督城市的規(guī)劃與建設；而短波/長波紅外相機是我國首次將推掃型紅外相機作為出口衛(wèi)星的有效載荷，它使得對地觀測突破黑夜的限制，利用高精度溫度感知實現(xiàn)全天時成像能力。

裝在同一個衛(wèi)星平臺的兩只“眼睛”功能各異，要想看向同一個地方并不容易，研制期間，團隊突破了兩臺相機視軸一致的工程難題，衛(wèi)星實現(xiàn)了聯(lián)合對地遙感成像能力，融合幅寬大于30千米。

而這只是衛(wèi)星研制難題中的冰山一角，在衛(wèi)星總設計師崔玉福的印象里，“一路走來干了許多燒腦的事，創(chuàng)下了許多第一次?！?/p>

在紅外相機的成像過程中，大氣水汽是影響成像精度的重要因素，為降低水汽的影響，委遙二號衛(wèi)星紅外相機長波譜段采用了先進的分裂窗技術，進而大大提升對大氣水汽的剔除能力，讓紅外成像精度更高更準確。

此外，衛(wèi)星上的紅外相機是我國迄今為止應用在小衛(wèi)星上性能優(yōu)越的最新產(chǎn)品，其實現(xiàn)高質(zhì)量成像需要利用制冷機創(chuàng)造-213℃的超低溫工作環(huán)境，同時衛(wèi)星平臺需要提供高精度超穩(wěn)能力，這就要求制冷機工作時產(chǎn)生的微振動極其微小。為此，衛(wèi)星團隊首次研制了具有高制冷能力、低微振動的斯特林制冷機，并從源頭設計入手對制冷機進行全鏈路的振動控制，在最大程度上減小微振動對高分辨相機成像質(zhì)量的影響。

委遙二號衛(wèi)星采用東方紅衛(wèi)星公司自主開發(fā)的CAST2000小衛(wèi)星平臺，要集多種應用和功能于小衛(wèi)星平臺一身是個十足的難題，在崔玉福看來，首次在小衛(wèi)星上實現(xiàn)了亞米級成像相機、高性能紅外相機與制冷機一體化協(xié)調(diào)設計是委遙二號衛(wèi)星很大的技術亮點，也為未來衛(wèi)星的研制工作提供了許多可復制經(jīng)驗。

“如果不是近些年中國航天在技術領域的快速發(fā)展與積累沉淀，我們不可能在三年內(nèi)造出這樣一個衛(wèi)星?！壁w鍵說，委遙二號衛(wèi)星是一個縮影，映射出中國航天綜合實力的提升和進步。

▲ 委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號

人員1∶1的深度合作

委遙二號衛(wèi)星研制期間，走進東方紅衛(wèi)星公司，在衛(wèi)星的系統(tǒng)設計、AIT等崗位上，人們會看到一番不同尋常的工作景象——中委兩國的工作人員按照1∶1的人員比例共同奮戰(zhàn)在衛(wèi)星誕生的關鍵環(huán)節(jié)。

“這是我國出口衛(wèi)星中與國外合作程度最深、覆蓋范圍最廣、效果最為明顯的一次履約?！贝抻窀１硎荆b二號衛(wèi)星可以稱作是一次“標桿式”的對外合作。

按照約定，委遙二號衛(wèi)星的研制過程由委方設計師與中方設計師聯(lián)合開展系統(tǒng)層面的設計工作，按照雙方1∶1的人員比例建立“委遙二號衛(wèi)星聯(lián)合研制團隊”，進行衛(wèi)星的“聯(lián)合設計”“聯(lián)合AIT”“聯(lián)合發(fā)射”。

來自委內(nèi)瑞拉的馬里亞諾·因博特與中國航天結緣已久，本科畢業(yè)于北京航空航天大學的他現(xiàn)就職于委內(nèi)瑞拉航天局，是委遙二號衛(wèi)星的委方項目負責人。

馬里亞諾告訴記者，來自委內(nèi)瑞拉的約30人全程參與了正樣衛(wèi)星的所有系統(tǒng)級研制工作，先后有超過百人參與到衛(wèi)星研制的不同階段，雙方人員共同探討、共同設計、共同操作，“與中國技術人員的互動合作中，我們收獲了非常豐富的經(jīng)驗?！?/p>

相比委遙一號衛(wèi)星只向委方人員提供培訓，趙鍵表示這次雙方不僅僅是過去“教與學”的關系，更像是并肩作戰(zhàn)的“戰(zhàn)友”關系，研制期間，中方不是知識單向輸出的絕對權威，而是雙方對標國際標準，相互學習借鑒，“對方的一些技術想法，我們也會在充分溝通的基礎上予以采納?！壁w鍵說。

對委方人員而言，委遙一號衛(wèi)星研制中他們總是出現(xiàn)在“監(jiān)督”“驗收”的場合，這一次他們?nèi)鞒碳尤氲窖兄频年P鍵過程。從研制方案設計到最終發(fā)射，從雙方每周召開的例會到日常工作里羅列問題清單，無論重要會議還是尋常工作，都有委方工作人員的身影，他們會隨時提出事無巨細的各種問題，再由中方人員耐心細致地答疑解惑。期間，衛(wèi)星研制團隊向委方提供了幾百份文檔，全部采用中英文對照的方式編寫，不少文檔由設計師上陣完成。

此外，在中方的幫助下，委內(nèi)瑞拉AIT中心正在當?shù)亟ㄔO中，委遙二號衛(wèi)星的兩顆初樣衛(wèi)星將被送往當?shù)毓┘夹g人員進行試驗探索。未來，委內(nèi)瑞拉將具備衛(wèi)星的試驗和總裝能力，這將大大推動委內(nèi)瑞拉航天事業(yè)的發(fā)展。

馬里亞諾表示，此次合作是一次深入學習的過程，對委內(nèi)瑞拉的航天發(fā)展具有重要意義。“未來，我們希望可以自主研發(fā)人造地球衛(wèi)星，并推動委內(nèi)瑞拉的航天發(fā)展躋身南美洲第一梯隊?！?/p>

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心曾成功發(fā)射了我國第一顆人造衛(wèi)星，也相繼圓滿完成了13次載人航天發(fā)射，站在這里接受采訪時，馬里亞諾表示希望中委兩國在航天領域合作可以拓展到載人航天、空間站發(fā)展建設等更廣闊的領域，進而為委內(nèi)瑞拉的科技進步與經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造更多機會。

“我們十分希望中國送上太空的第一個外國航天員可以是委內(nèi)瑞拉人?！瘪R里亞諾說。

▲ 衛(wèi)星吊裝

▲ 中委雙方技術人員討論技術難題

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“三姐妹”即將退役 “兩兄弟”接棒擔當

2017年，環(huán)繞在太空中的委內(nèi)瑞拉遙感一號衛(wèi)星即將退役，發(fā)射至今，星上的兩臺全色多光譜相機和一臺寬幅相機如同“三姐妹”一般，已盡職盡責值勤5年。

如今，它們迎來了自己的繼任者——委內(nèi)瑞拉遙感二號衛(wèi)星（以下簡稱“委遙二號”）上的高分相機、紅外相機“兩兄弟”。

高分“大哥”視力提升“清又廣”

委遙二號上的高分相機個頭和小學生的課桌差不多，因為它比星上另一臺紅外相機的個頭大，權且稱它為高分“大哥”?！按蟾纭钡姆直媛蕛?yōu)于一米，比委遙一號衛(wèi)星上的全色多光譜相機提升了一倍多。

在600多千米的軌道高度運行，高分“大哥”不僅能夠清晰地看到地面上的斑馬線，還能夠較清楚地看出直行和拐彎，分清哪些是公交車、哪些是小轎車，開啟了我國出口國外遙感衛(wèi)星的“亞米級”時代。同時，高分“大哥”可實現(xiàn)優(yōu)于30千米的幅寬，“咔嚓眨個眼”，就能把相當于北京城五環(huán)內(nèi)的景象盡收眼底。

紅外“小弟”獨特設計有擔當

比起高分“大哥”來，體積相當于一臺A3打印機的紅外“小弟”則是“嬌小”了不少。不過，別看它個頭小，它可是我國首臺出口國外的紅外相機，是研制團隊結合委內(nèi)瑞拉氣候條件進行量身打造、全新研制的一套相機，而且賦予了它多項創(chuàng)新技術。

紅外“小弟”可以不分晝夜地工作，即使在夜間也可以準確地將溫度差為0.2℃的兩個目標識別出來。紅外相機研制團隊為它進行了一處名為“分裂窗”的獨特設計，這也是首次在國內(nèi)對地遙感載荷上采用該設計。簡單地說，就是相當于為紅外“小弟”佩戴了一副特殊的“眼鏡”，能夠幫助它剔除對目標觀測時受到的水汽影響，使它精確“看”出各種地物的溫度，準確判斷城市建筑、流向河海中的污水、石油管道、林火等目標的熱輻射狀態(tài)。在長波紅外譜段，研制團隊還利用多種較為成熟的技術，在探測器器件層面實現(xiàn)了多光譜的“瞄準”，其精度達到了人類頭發(fā)絲十分之一粗細，從而獲取目標觀測物的全方位信息。

“哥兒倆”齊力配合顯身手

為了讓紅外“小弟”更好地顯露本領，研制團隊還為它配備了一臺斯特林制冷機。相比同類產(chǎn)品，這臺制冷機的制冷效率有近一倍的提升，能夠幫助紅外“小弟”更好地成像。不過，制冷機工作時產(chǎn)生的微振動會對高分“大哥”的成像質(zhì)量造成影響。基于此，研制團隊采取了相機與衛(wèi)星一體化設計，將該制冷機的微振動輸出降低為同類制冷機的四分之一，確保了高分“大哥”和紅外“小弟”可同時成像，且成像質(zhì)量良好。

紅外“小弟”還擁有短波紅外通道，具備“穿煙透霧”“識云辨雪”“立體觀測”的能力，它和高分“大哥”通力合作，可識別農(nóng)作物、土壤等不同狀態(tài)反映出的不同譜段信息，幫助用戶實現(xiàn)對多種作物病蟲害的監(jiān)測，精確判斷農(nóng)作物所受病害程度，開展農(nóng)作物水量監(jiān)測和長勢監(jiān)測分析，進行作物產(chǎn)量統(tǒng)計等，共同在農(nóng)業(yè)調(diào)查領域大展身手。

責任編輯：薛滔