氣象星座計(jì)劃

邸明偉

我們的項(xiàng)目為“基于立方星實(shí)現(xiàn)全球氣候變化監(jiān)測”，解決了北京未來宇航空間科技研究院有限公司發(fā)布的產(chǎn)業(yè)命題。未來宇航研究院是國內(nèi)首家商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái)，致力于推動(dòng)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

立方星是一種小衛(wèi)星，廣泛用于大學(xué)的航天科學(xué)教育與研究，立方星組網(wǎng)后形成星座，可實(shí)現(xiàn)對海洋、大氣環(huán)境、船舶、航空飛行器等的監(jiān)測，因此被廣泛應(yīng)用到空間成像、通信、大氣研究、生物學(xué)研究等領(lǐng)域。命題中的“立方108計(jì)劃”是國內(nèi)首個(gè)基于掩星進(jìn)行氣象探測的衛(wèi)星星座計(jì)劃。

命題希望利用“掩星探測技術(shù)”，推動(dòng)空間氣象探測研究。掩星探測技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)前大氣探測中最具潛力的方式之一，可以全天候提供全球的中性大氣和電離層信息，在電離層環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報(bào)、提高數(shù)值天氣預(yù)報(bào)精度、提升臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)能力、臨近空間環(huán)境監(jiān)測、航空氣象等方面具有應(yīng)用前景。

我們團(tuán)隊(duì)較早地進(jìn)行了商業(yè)GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）探測載荷研制，載荷是指在航天器上裝載的為實(shí)現(xiàn)航天器在軌運(yùn)行任務(wù)的儀器、設(shè)備、人員、試驗(yàn)生物及試件等，是航天器發(fā)揮航天使命的重要系統(tǒng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)核心成員曾參與研制了國內(nèi)首顆商業(yè)GNSS探測載荷并成功發(fā)射，結(jié)束了中國商業(yè)氣象衛(wèi)星探測零的歷史。目前，團(tuán)隊(duì)一共參與了8次發(fā)射，成功搭載了14顆衛(wèi)星。其中，團(tuán)隊(duì)成功發(fā)射的“濱海一號”和“天大一號”?衛(wèi)星，是分別以天津和天津大學(xué)命名的自研衛(wèi)星，衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量評估報(bào)告各項(xiàng)參數(shù)符合要求。

我們計(jì)劃對在12個(gè)軌道的108顆衛(wèi)星進(jìn)行氣象組網(wǎng)探測，為各行業(yè)提供精準(zhǔn)氣象服務(wù)。其實(shí)，氣象服務(wù)不僅只用于天氣預(yù)報(bào)，它在大行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用更為重要。在飛機(jī)和遠(yuǎn)洋游輪上，精準(zhǔn)的氣象產(chǎn)品是標(biāo)配。在智慧農(nóng)業(yè)和國際工程等方面?，精準(zhǔn)的氣象監(jiān)測需求也在日益增長。

目前，我國自主研發(fā)的氣象衛(wèi)星太少，直接導(dǎo)致國內(nèi)的全球氣象更新慢、數(shù)據(jù)少。超出我國境內(nèi)的航海、航空等行業(yè)的氣象領(lǐng)域被他國長期壟斷。比如，我國每年每艘遠(yuǎn)洋游輪要支付給國外氣象公司至少數(shù)萬美金的服務(wù)費(fèi)，航海這個(gè)領(lǐng)域每年流失百億市場。

我們團(tuán)隊(duì)提出GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）“氣象星座計(jì)劃”，自主研制了探測載荷搭乘衛(wèi)星，計(jì)劃完成氣象衛(wèi)星的快速組網(wǎng)。組網(wǎng)結(jié)束后，檢測成本將降低，數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，且全球氣象數(shù)據(jù)更新時(shí)間將縮短為10分鐘，比現(xiàn)有技術(shù)提升24倍。

我們研制的掩星探測系統(tǒng)重量不到2公斤，功耗不到8瓦特，可以在任何微小衛(wèi)星平臺(tái)上加裝。我們的開環(huán)跟蹤等三項(xiàng)核心技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，解決了3千米以下信號抖動(dòng)這一世界性難題。

團(tuán)隊(duì)成員來自航空航天、精密儀器、自動(dòng)化、材料、微電子、機(jī)械、測繪與地理信息等專業(yè)，平均有8年的航天工作經(jīng)驗(yàn)。2021年11月，我們成立了公司。目前，公司的盈利模式主要是“數(shù)據(jù)和服務(wù)”，數(shù)據(jù)主要用戶是中國氣象局、各地方氣象局等，服務(wù)客戶是航海航空公司、氣象應(yīng)用公司等。數(shù)據(jù)銷售價(jià)格僅為美國定價(jià)的1/7，服務(wù)費(fèi)也按照現(xiàn)有市場的20%-50%定價(jià)。

項(xiàng)目衛(wèi)星組網(wǎng)后，數(shù)據(jù)將向高校師生開放，讓高校師生提交了解商業(yè)氣象數(shù)據(jù)的服務(wù)需求，引導(dǎo)相關(guān)專業(yè)同學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

責(zé)任編輯：張琦