10月9日，委內(nèi)瑞拉遙感二號(hào)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱“委遙二號(hào)”)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。委遙二號(hào)是我國(guó)向委內(nèi)瑞拉出口的第二顆遙感衛(wèi)星，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院抓總研制，又名“蘇克雷”衛(wèi)星，由委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅命名，以紀(jì)念蘇克雷將軍。這是我國(guó)遙感衛(wèi)星“走出去”的新突破。

　　遙感衛(wèi)星被稱為觀察世界的“天眼”。作為我國(guó)遙感衛(wèi)星“走出去”的新突破，委遙二號(hào)衛(wèi)星將進(jìn)一步帶動(dòng)我國(guó)遙感衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、遙感地面應(yīng)用、遙感數(shù)據(jù)和圖像服務(wù)等國(guó)際化產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展。那么，“蘇克雷”又有著怎樣智慧而深邃的“目光”?

　　看得更清更真更廣

　　——重任在身，“蘇克雷”之眼實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，搭載了高清“神器”

　　委內(nèi)瑞拉遙感一號(hào)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱“委遙一號(hào)”)于2012年9月成功發(fā)射，現(xiàn)已在軌穩(wěn)定運(yùn)行5年。委遙二號(hào)將接替委遙一號(hào)，應(yīng)用于委內(nèi)瑞拉國(guó)土資源調(diào)查、評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理、資源利用與城市建設(shè)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。重任在身，“蘇克雷”之眼需要看得更清、更真、更廣。

　　“委遙二號(hào)衛(wèi)星搭載了高分辨率相機(jī)和紅外相機(jī)，可以拍攝到地面1米范圍之內(nèi)的事物，比如清楚地看到地面上的汽車。”中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者，相機(jī)作為委遙二號(hào)衛(wèi)星的“眼睛”，是衛(wèi)星發(fā)揮功能的主要有效載荷。委遙二號(hào)衛(wèi)星同時(shí)裝載了1臺(tái)全色/多光譜高分辨率相機(jī)和1臺(tái)具有短波和長(zhǎng)波的紅外相機(jī)，實(shí)現(xiàn)了全色、多光譜、短波譜段、長(zhǎng)波譜段組合的多譜段、大視場(chǎng)、聯(lián)合對(duì)地遙感成像能力，融合幅寬大于30km。

　　“要保證兩臺(tái)相機(jī)融合圖像幅寬大于30km，要求在成像過(guò)程中兩臺(tái)相機(jī)視軸一致，這給研制團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)技術(shù)難題。”相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，為解決這個(gè)難題，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)反復(fù)論證和試驗(yàn)，在兩臺(tái)相機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)以及總裝過(guò)程中均采取了一系列的控制措施，確保了兩臺(tái)相機(jī)視軸一致，完美實(shí)現(xiàn)了融合圖像幅寬大于30km的設(shè)計(jì)需求。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院508所相關(guān)技術(shù)人員介紹：“委遙二號(hào)衛(wèi)星上的高分相機(jī)個(gè)頭和小學(xué)生的課桌差不多，高分相機(jī)分辨率優(yōu)于1米，與我國(guó)高分二號(hào)衛(wèi)星相機(jī)的分辨率相當(dāng)。與委遙一號(hào)上的全色多光譜相機(jī)相比，它的分辨率提升了一倍多。視力提高了，看得就更清晰了。”在600多公里的軌道高度運(yùn)行，高分相機(jī)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，分辨出公交車與小轎車，開(kāi)啟了我國(guó)出口國(guó)外遙感衛(wèi)星的“亞米級(jí)”時(shí)代。高分相機(jī)“咔嚓”一下，就能把相當(dāng)于北京城五環(huán)內(nèi)的景象盡收眼底。

　　“蘇克雷”的“目光”中流淌的是中委航天情誼。“委遙二號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)對(duì)外合作小衛(wèi)星中外方人員參與程度最深的一顆衛(wèi)星。”相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在委遙二號(hào)研制過(guò)程中，委方設(shè)計(jì)師在衛(wèi)星系統(tǒng)層面全部參加，與中方設(shè)計(jì)師聯(lián)合開(kāi)展工作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)等崗位上實(shí)行人員的“中委雙方1∶1”配比方式，建立“委遙二號(hào)衛(wèi)星聯(lián)合研制團(tuán)隊(duì)”，共同進(jìn)行衛(wèi)星的“聯(lián)合設(shè)計(jì)”“聯(lián)合AIT”“聯(lián)合發(fā)射”，委方人員約30人全程參與了委遙二號(hào)正樣衛(wèi)星所有系統(tǒng)級(jí)研制工作。

　　“中委雙方深度合作的方式也為中國(guó)航天創(chuàng)新合作模式提供了良好借鑒。”相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

　　首次出口的“夜視眼”

　　——委遙二號(hào)的紅外相機(jī)是國(guó)內(nèi)小衛(wèi)星中性能最為優(yōu)越的最新產(chǎn)品，可以不分晝夜地工作

　　“委遙二號(hào)首次選用了推掃型紅外相機(jī)作為出口衛(wèi)星的有效載荷。委遙二號(hào)的紅外相機(jī)是迄今為止應(yīng)用在國(guó)內(nèi)小衛(wèi)星上的性能最為優(yōu)越的最新產(chǎn)品。”相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，委遙二號(hào)紅外相機(jī)是一臺(tái)同時(shí)具有短波紅外三譜段和長(zhǎng)波紅外雙譜段成像能力的中分辨率多光譜相機(jī)。短波紅外譜段分辨率與當(dāng)前國(guó)際主流陸地資源衛(wèi)星相當(dāng)，長(zhǎng)波紅外譜段空間分辨率提升了三分之一，對(duì)被攝物體的溫度感知靈敏度也有了很大提升。委遙二號(hào)紅外相機(jī)的體積僅相當(dāng)于一臺(tái)A3打印機(jī)。

　　“紅外相機(jī)可以不分晝夜地工作，即使在夜間也可以準(zhǔn)確將溫度差為0.2攝氏度的兩個(gè)目標(biāo)識(shí)別出來(lái)。”中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院508所相關(guān)技術(shù)人員介紹，研制團(tuán)隊(duì)給委遙二號(hào)紅外相機(jī)進(jìn)行了一處名為“分裂窗”的獨(dú)特設(shè)計(jì)，這也是首次在國(guó)內(nèi)對(duì)地遙感載荷上采用該設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單說(shuō)，這相當(dāng)于為委遙二號(hào)紅外相機(jī)佩戴了一副特殊“眼鏡”，能夠幫助它剔除目標(biāo)觀測(cè)時(shí)受到的水汽影響，使它精確“看”出各種地物的溫度，準(zhǔn)確判斷城市建筑、流向河海中的污水、石油管道等目標(biāo)的熱輻射狀態(tài)，在城市建設(shè)、國(guó)土資源、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域大顯身手。

　　委遙二號(hào)紅外相機(jī)是位喜安靜的“冷美人”。為保證正常工作，需利用制冷機(jī)使其保持在零下215攝氏度的低溫環(huán)境中。此外，衛(wèi)星平臺(tái)的穩(wěn)定度需求也對(duì)制冷機(jī)的極微小振動(dòng)提出極高要求。為達(dá)到這些需求，科研人員首次研制了具有高制冷能力、低微振動(dòng)的斯特林制冷機(jī)。不過(guò)，制冷機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的微振動(dòng)會(huì)對(duì)高分相機(jī)的像質(zhì)產(chǎn)生影響。為降低影響，科研人員采取了相機(jī)與衛(wèi)星一體化設(shè)計(jì)，將該制冷機(jī)的微振動(dòng)輸出降低為同類制冷機(jī)的四分之一，確保了高分相機(jī)和紅外相機(jī)能同時(shí)成像，且成像質(zhì)量良好。

　　委遙二號(hào)紅外相機(jī)還擁有短波紅外通道，具備“穿煙透霧”“識(shí)云辨雪”的能力，它和高分相機(jī)合作，可識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)多種作物病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)，精確判斷農(nóng)作物所受病害程度，開(kāi)展農(nóng)作物水量監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)分析，進(jìn)行作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)等。此外，它還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)林火、野火和監(jiān)測(cè)石油管道等功能。

　　為提升相機(jī)集成度，航天五院研發(fā)人員為紅外相機(jī)配備了短波與長(zhǎng)波紅外一體化的三反離軸光學(xué)鏡頭，可以同時(shí)獲取地面目標(biāo)的反射太陽(yáng)信息和表面發(fā)射的溫度信息，實(shí)現(xiàn)白天、黑夜的全天候成像。

　　智能的“眼神”傳遞

　　——數(shù)傳系統(tǒng)關(guān)系到整星工作，科研人員為此搭建了數(shù)據(jù)傳輸通暢可靠的“天地智能高速公路”

　　“蘇克雷”眼中的豐富所見(jiàn)需要及時(shí)傳遞給需要的人。委遙二號(hào)成功發(fā)射升空后，隨著數(shù)傳天線展開(kāi)，作為關(guān)鍵載荷的數(shù)傳分系統(tǒng)將開(kāi)始數(shù)據(jù)回傳業(yè)務(wù)。在隨后的飛行任務(wù)中，衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)會(huì)將衛(wèi)星相機(jī)拍攝的圖像傳回地面，這標(biāo)志著委遙二號(hào)正式開(kāi)始工作。

　　“在遙感衛(wèi)星中，數(shù)傳系統(tǒng)的研制水平直接關(guān)系到整個(gè)衛(wèi)星的工作能力。如何傳輸高質(zhì)量的相機(jī)畫(huà)面，對(duì)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力提出了很高的要求。”中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院相關(guān)專家介紹，與委遙一號(hào)相比，委遙二號(hào)上使用的數(shù)傳分系統(tǒng)，功能和性能有了大幅提高。

　　相比委遙一號(hào)，研制人員為委遙二號(hào)新研制了兩副數(shù)傳天線，使數(shù)據(jù)傳輸能力提高了兩倍多，碼數(shù)率由之前的雙通道380兆提升到900兆，為遙感衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸搭建了“智能高速公路”。

　　相關(guān)專家介紹，當(dāng)衛(wèi)星在夜晚過(guò)境時(shí)，只有紅外相機(jī)工作，因而占用信道資源比較少。為提高信道利用率，衛(wèi)星上新增了紅外實(shí)時(shí)傳輸加同時(shí)回放固存數(shù)據(jù)的功能。在夜晚進(jìn)行紅外實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，可以對(duì)之前存儲(chǔ)于固態(tài)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行地面回放。固態(tài)存儲(chǔ)器的容量可以達(dá)到1Tbps，對(duì)于選擇存儲(chǔ)什么內(nèi)容，什么時(shí)候開(kāi)始存儲(chǔ)，都做到了智能管理，這些都是通過(guò)發(fā)送地面指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芄芾?，安裝在數(shù)傳分系統(tǒng)上的開(kāi)關(guān)矩陣事關(guān)重大。通過(guò)多種切換方式，開(kāi)關(guān)矩陣可提供多通道的數(shù)據(jù)傳輸途徑，并對(duì)數(shù)據(jù)傳輸途徑有效備份，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。開(kāi)關(guān)矩陣的國(guó)產(chǎn)化，成為衛(wèi)星的又一亮點(diǎn)。3只首次在軌使用的國(guó)產(chǎn)化小功率微波開(kāi)關(guān)在設(shè)計(jì)之初，就通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，做到了“減重瘦身”，實(shí)現(xiàn)了小型化應(yīng)用。為提升國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品的性能，在設(shè)計(jì)仿真過(guò)程中，科研人員還實(shí)現(xiàn)了對(duì)整機(jī)整體性能的電磁聯(lián)合仿真，確保了產(chǎn)品本身性能的可靠性。

　　據(jù)了解，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院研究人員從2015年正式開(kāi)始數(shù)傳分系統(tǒng)的研制任務(wù)，期間經(jīng)歷了從方案設(shè)計(jì)、初樣到正樣的研制階段。在研制中，克服了相機(jī)變化、接口復(fù)雜程度高等難關(guān)，進(jìn)行了大量適應(yīng)性修改，歷經(jīng)了高低溫試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、熱真空試驗(yàn)以及老煉試驗(yàn)等重重考驗(yàn)，打造出通暢可靠的“天地智能高速公路”。

　　5年來(lái)，委遙一號(hào)衛(wèi)星服務(wù)惠及民生，在委內(nèi)瑞拉環(huán)保、通訊、測(cè)繪、醫(yī)療、偏遠(yuǎn)地區(qū)教育等領(lǐng)域發(fā)揮出重要作用，已使近800萬(wàn)委內(nèi)瑞拉民眾受益。接棒委遙一號(hào)，“蘇克雷”必將更深情地“守望”委內(nèi)瑞拉。