“北京”系列衛(wèi)星：開創(chuàng)我國(guó)商業(yè)小衛(wèi)星先河

文/ 趙志遠(yuǎn)

2021年6月11日，北京三號(hào)衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心，搭乘長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功發(fā)射入軌。這是“北京”系列衛(wèi)星第三次發(fā)射，衛(wèi)星將用于資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市精細(xì)管理、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，提高我國(guó)高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)供給能力。

國(guó)際合作研制，市場(chǎng)機(jī)制探索

新世紀(jì)之初，隨著技術(shù)發(fā)展，小衛(wèi)星成為航天領(lǐng)域發(fā)展的前沿方向，優(yōu)點(diǎn)在于能夠以較小的成本、較高的時(shí)間和空間分辨率對(duì)地球環(huán)境進(jìn)行觀察和監(jiān)測(cè)，獲取高質(zhì)量遙感影像?！熬盼濉逼陂g，我國(guó)有關(guān)部門和專家已經(jīng)對(duì)用于環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)的高性能遙感小衛(wèi)星進(jìn)行了前期方案論證和關(guān)鍵技術(shù)研究。

為了引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的小衛(wèi)星技術(shù)，形成遙感小衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取及運(yùn)行推廣應(yīng)用體系，推動(dòng)遙感數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。2002年11月，“高性能對(duì)地觀測(cè)微小衛(wèi)星技術(shù)與應(yīng)用研究”被列為“十五”科技攻關(guān)和國(guó)家863高新技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目，這就是北京一號(hào)小衛(wèi)星計(jì)劃。

“北京一號(hào)”同時(shí)還面向2008年北京奧運(yùn)會(huì)的應(yīng)用需求，面向北京市開展城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、工程設(shè)計(jì)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面對(duì)高分辨率遙感影像的迫切需求。在國(guó)家機(jī)關(guān)部門指導(dǎo)下，“北京一號(hào)”在研制、發(fā)射和運(yùn)行體制上均采用了市場(chǎng)機(jī)制組織和運(yùn)作，由北京21世紀(jì)空間技術(shù)公司（以下簡(jiǎn)稱世紀(jì)空間公司）與英國(guó)薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司（以下簡(jiǎn)稱薩瑞公司），通過(guò)國(guó)際合作的方式組織衛(wèi)星研制，并于2005年l0月27日在俄羅斯普列謝斯克發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射。衛(wèi)星服役7年多時(shí)間，數(shù)據(jù)產(chǎn)品出口40多個(gè)國(guó)家，應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域。

北京二號(hào)衛(wèi)星

在此基礎(chǔ)上，兩家公司繼續(xù)合作，建設(shè)北京二號(hào)遙感衛(wèi)星星座。這是我國(guó)首個(gè)民用商業(yè)遙感衛(wèi)星星座，同樣由薩瑞公司承擔(dān)衛(wèi)星研制，世紀(jì)空間公司承擔(dān)星座在軌測(cè)控、衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收等的運(yùn)行管理，并生產(chǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品和提供相關(guān)服務(wù)。

2015年7月11日，北京二號(hào)遙感星座在印度斯里赫里戈達(dá)島發(fā)射升空，順利進(jìn)入預(yù)定軌道，并在2016年開始面向全球提供商業(yè)遙感影像，成為國(guó)際商業(yè)遙感市場(chǎng)的重要參與者。

北京三號(hào)衛(wèi)星是由航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，由世紀(jì)空間公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。北京三號(hào)衛(wèi)星與在軌運(yùn)行的北京二號(hào)遙感衛(wèi)星星座系統(tǒng)協(xié)同工作，極大提升對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取能力?！氨本┤?hào)”將主要用于資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市精細(xì)管理、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域，服務(wù)北京冬奧會(huì)、雄安新區(qū)等重大工程建設(shè)和國(guó)家發(fā)展規(guī)劃，繼續(xù)北京系列遙感衛(wèi)星及應(yīng)用服務(wù)品牌的良好口碑。

性能先進(jìn)，應(yīng)用廣泛

“北京”系列遙感衛(wèi)星均屬于對(duì)地觀測(cè)小衛(wèi)星?！氨本┮惶?hào)”采用薩瑞公司MicroSat-l00小衛(wèi)星通用平臺(tái)，進(jìn)行了改造性設(shè)計(jì)，重量166.4千克，運(yùn)行在686千米的太陽(yáng)同步軌道，搭載中高分辨率雙遙感器。其中，中分辨率遙感器為32米多光譜傳感器(綠、紅、近紅外)，幅寬600千米，是當(dāng)時(shí)在軌衛(wèi)星幅寬最寬的中分辨率多光譜相機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱點(diǎn)地區(qū)的重點(diǎn)觀測(cè)；高分辨率遙感器為4米全色傳感器，幅寬24千米。此外，衛(wèi)星存儲(chǔ)容量244G，具有側(cè)擺功能，在軌壽命5年。

“北京一號(hào)”具備較高的數(shù)據(jù)獲取及實(shí)時(shí)、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)能力，遙感檢測(cè)范圍大、速度快、數(shù)據(jù)可靠。在軌運(yùn)行7年時(shí)間，衛(wèi)星獲取全球近10億平方千米的遙感數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源管理、農(nóng)業(yè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)測(cè)、城市精細(xì)化管理等重要領(lǐng)域和國(guó)務(wù)院空間信息系統(tǒng)、全國(guó)土地調(diào)查等數(shù)百個(gè)項(xiàng)目，并為北京市國(guó)土資源管理、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、水資源調(diào)查等提供數(shù)據(jù)支持，是北京市遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部分。

2008年汶川地震中，“北京一號(hào)”利用小衛(wèi)星靈活機(jī)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，為抗震救災(zāi)提供遙感信息服務(wù)，向多個(gè)部門提供了大量地震災(zāi)區(qū)的中分辨率多光譜和高分辨全色衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，有力支援了災(zāi)害救援和評(píng)估活動(dòng)。

“北京二號(hào)”所拍攝廣州電視塔影像

北京二號(hào)衛(wèi)星星座由3顆高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星組成。衛(wèi)星重約450千克，采用薩瑞公司SSTL-300S1敏捷平臺(tái)，可在軌實(shí)現(xiàn)多景、條帶、沿軌立體、跨軌立體和區(qū)域5種成像模式。遙感載荷在軌提供幅寬約24千米、0.8米分辨率全色和3.2米分辨率的藍(lán)、綠、紅、近紅外多光譜圖像。衛(wèi)星影像質(zhì)量?jī)?yōu)異，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)獲取、系統(tǒng)快速反應(yīng)和大區(qū)域覆蓋能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全球任意地點(diǎn)1～2天的重訪能力。

北京三號(hào)衛(wèi)星

星座運(yùn)行以來(lái)，遙感數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于國(guó)家重大需求、資源調(diào)查、生態(tài)保護(hù)、城市精細(xì)化管理、災(zāi)害應(yīng)急等重要領(lǐng)域，打破了國(guó)際商業(yè)遙感數(shù)據(jù)市場(chǎng)中美、歐公司的壟斷地位，構(gòu)建起全球化營(yíng)銷代理網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了遙感衛(wèi)星應(yīng)用商業(yè)化和國(guó)際合作推廣。

“北京三號(hào)”拍攝的柏林市貌

北京三號(hào)衛(wèi)星裝載了高分辨率大幅寬全色/多光譜雙相機(jī)組合體，可獲取星下點(diǎn)地面成像像元分辨率全色0.5米/多光譜2.0米，雙相機(jī)合成幅寬優(yōu)于22千米的高精度影像，實(shí)現(xiàn)了超高敏捷、超高穩(wěn)定、超高精度的觀測(cè)能力，同時(shí)具備智能任務(wù)規(guī)劃、智能圖像處理和智能復(fù)合控制的技術(shù)。這些創(chuàng)新技術(shù)使得北京三號(hào)衛(wèi)星不僅具有強(qiáng)大的圖像獲取能力,同時(shí)還能夠提供獨(dú)特的成像模式,后續(xù)將為國(guó)土資源管理、農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市綜合應(yīng)用等領(lǐng)域提供空間信息支持。

“北京”系列一步一個(gè)臺(tái)階，三型衛(wèi)星技術(shù)能力都達(dá)到當(dāng)時(shí)世界的領(lǐng)先水平，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域發(fā)揮顯著作用。

未來(lái)發(fā)展

“北京”系列衛(wèi)星探索了我國(guó)地方政府與商業(yè)公司運(yùn)營(yíng)小衛(wèi)星，并推動(dòng)衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路，為小衛(wèi)星技術(shù)和商業(yè)航天發(fā)展提供了重要經(jīng)驗(yàn)。

自2006年起，“北京”系列衛(wèi)星在全國(guó)多地開展了創(chuàng)新性的政府業(yè)務(wù)化遙感應(yīng)用服務(wù)，持續(xù)為自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、應(yīng)急管理部等十余個(gè)國(guó)家部委、國(guó)內(nèi)及全球用戶提供可持續(xù)運(yùn)行、安全穩(wěn)定可靠的衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)和空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)，形成了國(guó)內(nèi)外知名的北京系列遙感衛(wèi)星及應(yīng)用服務(wù)品牌。

“北京”之后，尤其是2014年國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會(huì)投資的指導(dǎo)意見》之后，民用和商業(yè)小衛(wèi)星迅速發(fā)展，應(yīng)用和商業(yè)模式不斷創(chuàng)新，向社會(huì)提供市場(chǎng)化、專業(yè)化服務(wù)。

此次北京三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射，“北京”系列遙感衛(wèi)星將繼續(xù)服務(wù)于國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化、資源環(huán)境監(jiān)測(cè)管理、生態(tài)文明建設(shè)、應(yīng)急管理、國(guó)家安全等國(guó)家重大需求，為北京冬奧會(huì)、雄安新區(qū)等重大工程建設(shè)和京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江大保護(hù)、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、“一帶一路”倡議等國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供及時(shí)自主的甚高分辨率空間大數(shù)據(jù)及空間信息綜合應(yīng)用服務(wù)，推動(dòng)綠色發(fā)展，助力山水林田湖草沙系統(tǒng)治理和國(guó)家糧食安全保障，更好服務(wù)于人類宜居、生態(tài)文明和全球可持續(xù)發(fā)展。

北京市商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，資源豐富，在產(chǎn)業(yè)決策、科研攻關(guān)、核心制造等環(huán)節(jié)優(yōu)勢(shì)明顯。今年1月，北京市政府下發(fā)《北京市支持衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施》，提出將以建設(shè)具有全球影響力的國(guó)際科技創(chuàng)新中心為引領(lǐng)，支持衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)企業(yè)發(fā)展和商業(yè)衛(wèi)星、地面終端、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為北京經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新高地。

未來(lái)幾年，以“北京”系列為代表的民用和商業(yè)衛(wèi)星將持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建起衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和綜合對(duì)地觀測(cè)體系，提供豐富的遙感、通信廣播、導(dǎo)航定位等產(chǎn)品與服務(wù)，為滿足行業(yè)和區(qū)域重大應(yīng)用需求、推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、建設(shè)信息化智能化現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)揮重要作用。