①海南一號衛(wèi)星項目整星方案評審會現(xiàn)場

②楊天梁在接受采訪

③海南衛(wèi)星星座構(gòu)成示意圖

④海南衛(wèi)星星座建設(shè)路線圖

　　在海南管轄的海域上，如果發(fā)生了海上事故，想要進行及時搜救并采取有效的措施，有什么快速準確的方法？答案是：依靠遙感衛(wèi)星的實時觀測數(shù)據(jù)進行追蹤。

　　近日，“海南一號”衛(wèi)星項目整星方案通過專家組評審，將按計劃進入衛(wèi)星正樣設(shè)計、總裝和綜合測試階段，預(yù)計于2019年下半年擇機發(fā)射。作為海南衛(wèi)星星座計劃的一部分，“海南一號”衛(wèi)星發(fā)射后，隨時可以監(jiān)控觀測，對保護漁民遠洋作業(yè)、及時完成海上事故搜救等意義重大。

　　三亞中科遙感研究所所長楊天梁對《中國科學(xué)報》記者說：“海南衛(wèi)星星座發(fā)射完成后，將形成一個‘罩’在南海上空的巨大天網(wǎng)，海南可通過該星座獲得南海及其周邊超大范圍的觀測能力，從而實現(xiàn)對實時動態(tài)觀測、南海地區(qū)開發(fā)和有效管控的重大需求，在突發(fā)事件發(fā)生時能夠準確、快速響應(yīng)，為實現(xiàn)海洋強國戰(zhàn)略提供重要保障。”

　　10顆遙感衛(wèi)星“精誠合作”

　　海南處于低緯度區(qū)域，還是全國擁有最大海洋國土的省份，在遼闊浩瀚的南海海洋上，散布著大小200多個島嶼礁灘。

　　“雖然國內(nèi)外有諸多遙感衛(wèi)星在軌運行，但是對包括南海在內(nèi)的低緯度地區(qū)的觀測覆蓋能力嚴重不足，加上天氣因素的影響，使得南海衛(wèi)星遙感信息的有效獲取能力極低。”三亞中科遙感研究所副所長王雷說。

　　從2015年起，三亞中科遙感研究所就開始籌劃衛(wèi)星項目，想要研發(fā)出針對海南特殊地理位置和氣候條件的海南衛(wèi)星星座。

　　“雖然我們可以接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，但對造衛(wèi)星這件事相當于從零開始。項目確定后，我們就開啟了高強度出差模式。”王雷說。

　　在楊天梁的帶領(lǐng)下，項目組成員在兩年的時間里，挨個拜訪有衛(wèi)星制造技術(shù)和運載火箭技術(shù)的單位，挨家對比制造方案，北至長春，南到深圳，各地都留下了他們的足跡。

　　經(jīng)過航天專家反復(fù)模擬和推算，最終確定海南衛(wèi)星星座由“海南一號”“三亞一號”和“三沙一號”系列衛(wèi)星組成，由三亞中科遙感研究所和遙感信息產(chǎn)業(yè)園入園企業(yè)——海南微星遙感技術(shù)服務(wù)有限公司共同研發(fā)。

　　楊天梁告訴記者，海南衛(wèi)星星座發(fā)射計劃在今后3年內(nèi)完成，2019年發(fā)射“海南一號”一期3顆光學(xué)衛(wèi)星；2020年發(fā)射“海南一號”二期3顆光學(xué)衛(wèi)星和“三亞一號”2顆高光譜衛(wèi)星；2021年發(fā)射“三沙一號”2顆合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星。

　　王雷說：“海南衛(wèi)星星座建成后，將使海南的衛(wèi)星研發(fā)、組裝、測控能力基本形成，同時解決南海空間信息獲取難題，同時促使海南的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基本成形。”

　　經(jīng)過論證，航天專家發(fā)現(xiàn)采用30度傾角和500公里的低傾角軌道，用3顆衛(wèi)星組成的低緯度觀測星座就可以對全南海海域進行每天一次、重點區(qū)域每天多次的全覆蓋觀測，并可與我國在三亞已經(jīng)部署的衛(wèi)星地面站來快速組成南海動態(tài)觀測和應(yīng)用體系。

　　為什么海南衛(wèi)星星座計劃要用10顆衛(wèi)星？楊天梁說：“如果星座內(nèi)衛(wèi)星增加到10顆，就可以對全球南北緯30度之間的全部熱帶和海洋區(qū)域進行每天不間斷全覆蓋觀測，星上還可以陸續(xù)組合搭載從光學(xué)到高光譜、雷達等多類型傳感器，其范圍涵蓋了絕大部分的海上絲綢之路區(qū)域。”

　　“自拍神器”顯神通

　　作為整體計劃的首發(fā)星，“海南一號”衛(wèi)星是針對南海海域動態(tài)監(jiān)測的遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，配備了5米、1.5米光學(xué)載荷和船舶自動識別系統(tǒng)載荷（簡稱AIS系統(tǒng)）。當“海南一號”衛(wèi)星發(fā)射后，南海的每一座島礁、每一艘船舶，都處于巨大的衛(wèi)星“保護罩”之中。

　　楊天梁表示，以“海南一號”3顆低緯度光學(xué)傳感器衛(wèi)星為例，利用它加上AIS船舶身份識別系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)對于南海的逐日覆蓋業(yè)務(wù)化觀測，甚至實現(xiàn)對于全球圍繞赤道的海洋航道上特定海區(qū)的快速大范圍覆蓋按需觀測，保障海南在海洋航運、島礁監(jiān)控、漁業(yè)信息服務(wù)等重點領(lǐng)域的空間數(shù)據(jù)需求。

　　“海南一號”的相機系統(tǒng)可以在500千米軌道高度，實現(xiàn)5米分辨率、幅寬不小于100千米，同時整星總質(zhì)量不超過50千克，這就相當于海南擁有了一個“自拍神器”。

　　“我們的技術(shù)方案增大了光學(xué)系統(tǒng)的視場角，滿足寬覆蓋的技術(shù)指標要求，同時對成像電路系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，從而實現(xiàn)輕型、低功耗、寬覆蓋成像電子學(xué)系統(tǒng)的研制。”王雷說。

　　楊天梁說：“我們率先采用覆蓋度優(yōu)先的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計思想，衛(wèi)星各個系統(tǒng)中的軌道參數(shù)、側(cè)擺能力、能源保障、傳感器幅寬、每軌可觀測時長、數(shù)據(jù)格式和下行速度、接收站布局等都圍繞區(qū)域覆蓋度進行設(shè)計，確保衛(wèi)星運行狀態(tài)下可以實際提供對于南海等區(qū)域的高頻次全覆蓋觀測和成像。”

　　不僅如此，“海南一號”還是通用型微納衛(wèi)星平臺，用“可見光+光譜+AIS”的組合模式，可以對船舶進行探測、識別以及動態(tài)信息的獲取，實現(xiàn)對海洋環(huán)境、海洋生態(tài)、島礁與海岸帶等多元要素觀測。

　　探索商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)“藍海”

　　當前，海南衛(wèi)星星座形成了低成本、產(chǎn)業(yè)化的建設(shè)導(dǎo)向，商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)這片巨大“藍海”的潛力也逐步得到重視。在國際上，以美國太空探索公司SpaceX為代表的一大批商業(yè)航天公司已然崛起。

　　海南與中國的航天科技聯(lián)系緊密，不到十年的時間，海南以其獨特的區(qū)位優(yōu)勢在航天科技領(lǐng)域確立了自己的重要地位，具備了“北有文昌航天發(fā)射，南有三亞衛(wèi)星應(yīng)用”的航天、衛(wèi)星、遙感產(chǎn)業(yè)新格局，這里發(fā)展商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)具有獨特的優(yōu)勢。

　　楊天梁表示，由中科院遙感與數(shù)字地球研究所與海南省科技廳、三亞市人民政府共同建設(shè)的三亞遙感信息產(chǎn)業(yè)園也將為海南“海陸空”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的實施和三亞商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出重要的貢獻。

　　“三亞遙感信息產(chǎn)業(yè)園的發(fā)展目標是形成集衛(wèi)星遙感技術(shù)研發(fā)、航空航天傳感器研發(fā)、無人機研發(fā)和遙感數(shù)據(jù)接收、處理、分發(fā)、應(yīng)用、教育一體化的產(chǎn)業(yè)集群，具有覆蓋三亞、海南、南海、全國以及東南亞區(qū)域‘天、空、地’一體化遙感動態(tài)監(jiān)測能力，為政府、教育、科研及企業(yè)單位和公眾提供遙感與空間信息服務(wù)能力的信息產(chǎn)業(yè)園區(qū)。”楊天梁解釋道。

　　建成后的三亞遙感信息產(chǎn)業(yè)園，將不斷吸引和凝聚國際國內(nèi)該領(lǐng)域的最新研究成果與先進技術(shù)加盟，形成航空航天對地觀測應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域的國際知名基地，在航天平臺、航空平臺以及應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域形成國際化、規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)基地，推動海南航天遙感信息產(chǎn)業(yè)布局。（作者：高雅麗，《中國科學(xué)報》)