新年伊始，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的首發(fā)星高景一號(hào)首批影像向社會(huì)發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)完全自主研制的0.5米級(jí)高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星星座正式具備運(yùn)營(yíng)能力。

高分辨率、高圖像質(zhì)量、高敏捷機(jī)動(dòng)能力、多模式成像、長(zhǎng)壽命……甫一面世，高景一號(hào)便自帶一系列適應(yīng)商業(yè)市場(chǎng)的指標(biāo)“光環(huán)”，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)商業(yè)遙感數(shù)據(jù)水平正式邁入國(guó)際一流行列。

輕敏高景 豈止于高

商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)從建設(shè)之初就站在了高起點(diǎn)上。

“高景一號(hào)雖然是該系統(tǒng)的首發(fā)星，但卻是國(guó)內(nèi)第一顆面向商業(yè)用途的0.5米高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，其性能與國(guó)際先進(jìn)的Pleiades-1等商遙衛(wèi)星相比也毫不遜色。”衛(wèi)星研制方航天東方紅衛(wèi)星有限公司總經(jīng)理葛玉君說(shuō)。

早在升空前，高景一號(hào)便得到了國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)用戶的關(guān)注和期待。該衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)方中國(guó)四維測(cè)繪技術(shù)有限公司下屬的世景公司總經(jīng)理徐麗萍回憶道，在與用戶的業(yè)務(wù)互動(dòng)中，有人曾感慨說(shuō)：“一起步就是0.5米級(jí)分辨率，高景一號(hào)將使中國(guó)躋身國(guó)際商遙衛(wèi)星第一方陣。”

如何使產(chǎn)品的指標(biāo)和成本在未來(lái)的國(guó)內(nèi)外遙感衛(wèi)星市場(chǎng)上都極富競(jìng)爭(zhēng)力？研制團(tuán)隊(duì)在高景一號(hào)上采用全新研制的CAST3000B小衛(wèi)星平臺(tái)，來(lái)寄托他們的大目標(biāo)。

相較于普通遙感衛(wèi)星，高景一號(hào)具有高敏捷的機(jī)動(dòng)性能。為此，研制團(tuán)隊(duì)采用變速控制力矩陀螺方案（VSCMG），有機(jī)統(tǒng)一了衛(wèi)星姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)能力與高分成像所要求的高穩(wěn)定度。這也是國(guó)產(chǎn)小型化VSCMG產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的首次在軌應(yīng)用。

憑借出色的高敏捷機(jī)動(dòng)性能，高景一號(hào)可以為有著不同需求的用戶提供多達(dá)7種成像模式的選擇，包括五條帶拼接成像、三視角立體成像及同軌多目標(biāo)成像等。

五條帶拼接成像模式就是發(fā)揮衛(wèi)星姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)關(guān)注區(qū)域，例如某一大型城市，一次過(guò)頂時(shí)，利用俯仰和側(cè)擺機(jī)動(dòng)，掃描5個(gè)條帶，拼接形成60公里×70公里的圖像。

“這可以有效解決高分辨率衛(wèi)星幅寬較窄的應(yīng)用問(wèn)題。”高景一號(hào)總指揮兼總設(shè)計(jì)師趙志明介紹。

三視角立體成像模式是對(duì)指定區(qū)域，從不同視角進(jìn)行3次成像，形成立體圖像，可以滿足用戶立體成像和測(cè)繪制圖的需求。

而多目標(biāo)成像模式則通過(guò)按需設(shè)置成像條帶長(zhǎng)度，一軌內(nèi)可實(shí)現(xiàn)任意地區(qū)8個(gè)目標(biāo)的成像，大大提高衛(wèi)星的快速響應(yīng)能力，可以應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件和緊急任務(wù)需求，也能為有小區(qū)塊成像需求的用戶提供服務(wù)。

遙感衛(wèi)星要具備高敏捷機(jī)動(dòng)能力，就要嚴(yán)格控制自身的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高集成度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是要“減重瘦身”。

傳統(tǒng)小衛(wèi)星的星務(wù)分系統(tǒng)包括星務(wù)主機(jī)、熱控下位機(jī)、載荷下位機(jī)等四五臺(tái)設(shè)備，單機(jī)加電纜的總重接近30公斤。

CAST3000B平臺(tái)大量采用高度集成的SOC、SIP、MEU等智能芯片，把單機(jī)集成為單板、單板集成為芯片，用1臺(tái)不到5公斤的星務(wù)管理單元來(lái)完成原來(lái)5臺(tái)單機(jī)的功能。

同時(shí)，高景一號(hào)采用的小型化VSCMG產(chǎn)品每個(gè)重量只有8公斤，是國(guó)際上最輕的同類產(chǎn)品。研制團(tuán)隊(duì)還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行了電源管理和配電模塊集成、應(yīng)用小型化應(yīng)答機(jī)等設(shè)計(jì)。上述措施和新技術(shù)的采用使衛(wèi)星平臺(tái)的重量下降約50%。

“這些產(chǎn)品和配置的優(yōu)化，大幅提高了高景一號(hào)產(chǎn)品的智能化、自主化、標(biāo)準(zhǔn)化和輕量化，降低了研制成本，提高了調(diào)試過(guò)程的靈活性，為商遙衛(wèi)星系統(tǒng)星座后續(xù)大批量的生產(chǎn)研制，提供了很好的技術(shù)保障。”趙志明說(shuō)。

高景一號(hào)01、02星在軌組網(wǎng)后，可針對(duì)全球南北緯80度之間實(shí)現(xiàn)4天的重訪周期。待系統(tǒng)后續(xù)2顆衛(wèi)星2017年發(fā)射入軌后，4顆星實(shí)現(xiàn)全球任意地點(diǎn)重訪只需要1天時(shí)間。同時(shí)，衛(wèi)星提供X波段的下行數(shù)傳通道，傳輸碼速率每秒最高可達(dá)900兆。新衛(wèi)星平臺(tái)的高可靠性和抗輻射性等優(yōu)勢(shì)使衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命足夠有競(jìng)爭(zhēng)力。這些先進(jìn)性能都為高景一號(hào)的商業(yè)化運(yùn)作提供了條件。

友好商遙 質(zhì)高價(jià)優(yōu)

商業(yè)遙感衛(wèi)星，顧名思義，要講求商業(yè)回報(bào)。相較于一般衛(wèi)星，其研制成本直接關(guān)系到用戶收益，也關(guān)系到圖像產(chǎn)品的最終價(jià)格和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此對(duì)成本更為敏感。

面向市場(chǎng)，高景一號(hào)的研發(fā)運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)希望在“質(zhì)高”和“價(jià)優(yōu)”之間尋求到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)——既要轉(zhuǎn)變“唯技術(shù)指標(biāo)”和“不計(jì)成本”的傳統(tǒng)型號(hào)研制思維，又不能因降低成本而影響整體可靠性，以致于無(wú)法為市場(chǎng)長(zhǎng)期供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。

于是，在衛(wèi)星任務(wù)需求分析階段，航天東方紅公司和中國(guó)四維公司聯(lián)合組織專業(yè)技術(shù)人員，針對(duì)國(guó)際主流的商業(yè)遙感衛(wèi)星進(jìn)行了方案搜集、指標(biāo)分析、應(yīng)用和用戶調(diào)研。

“經(jīng)過(guò)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)0.5米級(jí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的需求非常旺盛，在不降低衛(wèi)星圖像品質(zhì)的前提下，我們要做的就是想盡一切辦法壓縮成本。”中國(guó)四維公司研究發(fā)展部高級(jí)研發(fā)經(jīng)理閆大鵬說(shuō)。

航天東方紅公司從衛(wèi)星的指標(biāo)滿足度、成本控制、冗余設(shè)計(jì)、研制流程優(yōu)化等多方面著手，形成了具有商業(yè)特點(diǎn)的衛(wèi)星研制模式——設(shè)計(jì)方面，在滿足用戶指標(biāo)要求的前提下，不追求單次或某幾次指標(biāo)最優(yōu)，而是力求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體指標(biāo)優(yōu)化；系統(tǒng)配置方面，大量采用新技術(shù)、新產(chǎn)品，提高集成度，避免過(guò)度冗余；采用“方案+正樣”、以仿真分析代替試驗(yàn)驗(yàn)證等手段，優(yōu)化研制流程；改變傳統(tǒng)的系統(tǒng)產(chǎn)品管理組織模式，設(shè)置“項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)”，將總設(shè)計(jì)師從抓衛(wèi)星生產(chǎn)管理執(zhí)行中解放出來(lái)，更側(cè)重核心設(shè)計(jì)……

在保證產(chǎn)品可靠性和任務(wù)成功的基礎(chǔ)上，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上“省空間”、從研制流程上“省時(shí)間”、從優(yōu)化系統(tǒng)配置上“省成本”這樣一系列“科學(xué)節(jié)省”的思路，創(chuàng)造了在17個(gè)月內(nèi)圓滿完成兩顆全新平臺(tái)衛(wèi)星研制的新紀(jì)錄，使高景一號(hào)成為國(guó)內(nèi)研制周期最短的光學(xué)遙感小衛(wèi)星。

“我們的最終目標(biāo)是為用戶提供‘好、快、省’的遙感小衛(wèi)星。”葛玉君說(shuō)。

對(duì)于一顆面向商業(yè)應(yīng)用的遙感衛(wèi)星，用戶需求始終是衛(wèi)星設(shè)計(jì)和研制的重要依據(jù)。因此，高景一號(hào)研發(fā)運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)還十分注重用戶體驗(yàn)。

與傳統(tǒng)型號(hào)任務(wù)中等到編寫(xiě)“用戶說(shuō)明”時(shí)才考慮用戶的需求不同，高景一號(hào)研制團(tuán)隊(duì)早在衛(wèi)星方案設(shè)計(jì)初期，就將用戶需求“消化”到設(shè)計(jì)的方方面面——衛(wèi)星平臺(tái)的所有CPU軟件都具有在軌修改和上注能力；用戶既無(wú)需關(guān)心成像任務(wù)中衛(wèi)星姿態(tài)具體需要完成哪些動(dòng)作，也不用知道相機(jī)和數(shù)傳應(yīng)用哪些指令，只要調(diào)用研制團(tuán)隊(duì)事先設(shè)計(jì)好的相應(yīng)指令模板，便可輕松完成任務(wù)；衛(wèi)星的測(cè)控、星務(wù)、姿控、電源等都具有自主健康檢查、故障自主診斷、隔離和恢復(fù)的功能，使得其在軌維護(hù)難度大大減輕……

這些細(xì)致入微的設(shè)計(jì)將高景一號(hào)打造為界面友好的商遙衛(wèi)星，幫助用戶方便地完成運(yùn)營(yíng)任務(wù)，從而更加充分地挖掘遙感衛(wèi)星的應(yīng)用價(jià)值。