新气象 | 航天“星”科技走进大众生活

　　原标题：新气象 | 航天“星”科技走进大众生活

　　中央纪委国家监委网站 初英杰

行云工程系统运行示意图。 （航天科工行云公司供图）

　　湖北武汉。一辆班列行驶在“一带一路”上，列车集装箱的实时数据，回传至航天科工行云公司测运控中心。通过“行云工程”的卫星，可以实时跟踪了解集装箱的位置、温湿度、开关门状态等信息。

　　江苏无锡锡山区。6辆全自动无人驾驶小巴，顺利地完成地铁站到居民区的人员接驳。借助基于卫星数据的车联网，小巴能自主完成行驶途中控制车速、超车变道、避让行人等行驶行为，目前已实现常态化运行。

　　“天问”登火、“羲和”探日、“天宫”揽胜……2021年，中国航天事业飞速发展。在拥抱星辰大海的同时，天上的卫星，如何日益密切与大众生活的关系，不再遥不可及？日前，记者就此进行了采访。

　　天基物联网：平均每30分钟一次卫星过顶，开启万物互联“星”时代

　　与互联网把人连接起来不同，物联网是把人与物、物与物都进行连接。生活中常见的共享单车、智能家居、自动贩卖机等，都是物联网为我们带来的便利。

　　地面物联网是基于地面通信基站的通信，主要用于人口稠密地区。受地面环境所限，全球依然有超过80%的陆地以及95%以上的海洋处于通信盲区。

　　“行云工程”有望改写这一局面，海洋、岛屿、沙漠等地或能轻松互联。

　　“行云工程”又称天基物联网、卫星物联网，通过发射行云卫星上天组网，以80颗常态化运行的覆盖全球的低轨卫星为基站，组成“天基”，实现地面通信全球覆盖，为地面用户提供物联网服务。

　　它不仅填补了陆地和海洋的通信盲区，还是我国首个投资建设的低轨窄带通信卫星星座。

　　中国航天科工集团“行云工程”总设计师刘萧磊介绍：“低轨道的通信卫星能够弥补高轨卫星的不足，通过赤道平面‘极轨道’的形式，为高纬度区域和两极提供较好的信号覆盖，让卫星的覆盖面积更广。‘窄带’，能以较低耗能提供长时间的通信服务，保证卫星运行的稳定性，降低设备日常维护成本。这两重特性使得天基物联网与地面物联网形成了强有力的互补关系。”

　　2020年5月12日，随着“行云二号”01、02号星成功发射，“行云工程”第一阶段建设已完成。在轨一年多来，两颗“行云二号”卫星成功验证了多项关键核心技术。

　　在空间段方面，这两颗卫星首次实现了我国低轨卫星星间激光通信。简单来说，两颗卫星不需要地面的基站进行信息“转述”，通过激光通信技术，就可以在太空中直接“打招呼”、传信息。

　　这打通了物联网卫星之间空间信息传输的瓶颈，提高了卫星通信的实时性，意味着在全球范围内的各种定位信息、图片信息的传递速度会更快、稳定性会更好。

　　行云卫星还首次采用了星载数字多波束通信载荷，通过自主创新的先进通信协议，实现了单颗卫星每小时服务25万个应用终端的海量短数据接入。

　　正是通过突破以这两项为主的关键核心技术，“行云工程”跨越山川和大海，致力于让通信信号无死角，从而实现“万物皆可互联”。

　　当前，行云卫星已经量产。“行云工程”第二阶段的首批6颗小卫星均已投产，预计2022年完成第二阶段共12颗卫星的发射任务。

　　航天科工行云公司董事长钱微介绍，第二阶段建设完成后，将实现小规模组网，在空间段、地面段及用户段再次提升多项关键核心技术。届时，中国及中国周边区域可以达到平均每30分钟就有一次卫星过顶、提供一次卫星通信服务的能力。这一阶段将在国内重点城市及“一带一路”沿线国家，航海、气象、环保、应急等10多个重点行业领域规模化推广应用，实现从“试用”到“实用”的跨越。

　　在珍稀动物保护和研究中，天基物联网能在不打扰它们的情况下，以有效的通信手段，向研究所回传数据；在地质灾害发生后，地面基站损毁，地面网络覆盖不足的情况下，天基物联网能提供有效补充，为灾情研究及救援提供帮助；在未来的城市生活中，天基物联网可以使无人机摆脱地面信号覆盖不到的苦恼，人们可以真正体验无人机快递上门……“万物皆可互联”，将为人们生产生活、经济社会发展带来更多便利。

　　即时遥感星座：任意地点分钟级观测

　　“中国杂粮之都”，山西忻州。

　　冬日严寒，国家级忻州杂粮市场的交易却十分火热。

　　市场有个特优农产品数字化种植基地监测平台。这个平台可不一般。

　　中国航天科工集团第三研究院航天海鹰卫星运营事业部总经理助理赵敏向记者介绍：“它利用遥感卫星数据和地面物联网设备监测、采集杂粮全生命周期相关信息，实现‘空天地’一体化监测。不仅能够提供市场内交易农作物分类和交易经营主体信息，还能提供微观和宏观结合的农作物种植、产量情况分析，以及田间设备的状态。”

　　杂粮怎样种植？忻州山大沟深、气候干旱，农作物生长环境算不上得天独厚。相比过去，如今当地很多种植企业和农业合作社在种植时省心很多。依托监测平台，人们通过终端操作，就可以直观地看到指定农场、指定农作物种植区域的土壤墒情、农作物生长状况、病虫害分析、农业设备等情况，及时调整应对措施。

　　杂粮怎么买卖？同样是通过监测平台，不仅交易公司可以动态掌握杂粮商品交易数据，对杂粮种植与产量波动、重大灾害、环境变动等引起的杂粮商品供应波动情况及时发布预警并做出交易决策，交易双方也可以快捷了解杂粮供需、成交等信息，提高交易效率，降低交易风险。玉米、小米、藜麦、莜麦、荞麦等杂粮，就这样销往山外。

　　全球首批国际湿地城市之一，江苏常熟。

　　自今年10月27日在酒泉卫星发射中心发射升空以来，“航天星云·常熟一号”一直在轨稳定运行。根据轨道预报，每当它掠出地平线，位于常熟南湖湿地公园内的常熟卫星地面接收站就能精准捕捉到它，开始进行跟踪交互。

　　目前，航天海鹰卫星运营事业部正在为常熟构建市级遥感卫星综合服务平台——“城市监测一张图系统”，从卫星图像上研究自然资源、规划建设、管理运营、生态等多方面城市治理数字化建设关键信息。

　　“航天星云·常熟一号”卫星与常熟卫星地面接收站的合作，可支撑常熟及长三角区域自然资源调查、生态环境监测、城市综合治理以及防灾减灾等领域的卫星应用。

　　农田什么时候灌溉，灌溉量多大，该使用哪些肥料？自然灾害位置在哪儿、损害程度如何、是否还会有次生灾害……越来越多的领域，需要对地球实时监测的信息来帮助人们决策、辅助人们行动。“即时遥感星座”应运而生。

　　“如果说遥感卫星是能给地球拍照的‘照相机’，那么‘星座’就是很多‘照相机’的集合。”赵敏打了个比方。

　　“即时遥感星座”，通常融合星上智能处理、星间链通信等多种高精尖技术，因而能实现任意目标分钟级重访，任意地区遥感数据小时级获取。

　　在今年11月召开的第七届中国（国际）商业航天高峰论坛上，航天科工集团第三研究院提出构建航天星云即时遥感星座（简称“星云星座”）计划，打造由卫星系统、地面系统和应用系统组成，智能、弹性的即时遥感星座。

　　与其它遥感星座不同，“星云星座”采用多元投资、分散建设、统一运营新模式。围绕灾害应急、生态环保、交通监管、自然资源管理等场景的全天候、全天时信息获取需求，以卫星协同组网实现全球快速覆盖。

　　“星云星座”具备什么特点？

　　“准实时、广覆盖、多谱段、高智能、强自主、云应用。”赵敏介绍，即时遥感卫星能够提供分钟级高分数据、高光谱数据、微光数据、红外数据和SAR数据，基于航天星云·卫星资源共享服务平台，实现分钟级（快速）和小时级（常规）的信息提取、分发与共享。

　　应用在灾害应急领域，“星云星座”可以满足灾害监测全过程各个关键时间点信息的即时获取需求，为建设全生命周期应急数据库提供数据支撑，为承灾体调查、灾害风险与损失评估、灾后恢复重建等应急场景的应急监测、指挥调度提供重要决策依据，有效降低生命财产损失。

　　应用在生态环保领域，“星云星座”丰富多源的卫星数据，可为生态红线与自然保护地监管、大气污染监测、水环境污染监测等生态环保日常监管和保护督查等工作，提供技术支持和问题线索。

　　应用在交通监管领域，“星云星座”可实现对舰船、大型车辆等重点目标以及公路稳定性调查、桥梁形变监测、海上搜救等场景的连续监测，有效提升交通运输部门应对突发事件的快速反应能力与决策指挥能力。

　　智能生产线：为小卫星组网提供量产能力

　　建设天基物联网、“星云星座”，都需要卫星量产规模的保障。

　　武汉卫星产业园内，今年5月首星下线、全面投入使用的国内首条小卫星智能生产线，正在有序生产。它把卫星制造从传统人工生产，转变为机器人流水线式制造，为低轨小卫星组网提供了量产能力。

　　“相对传统小卫星制造，效率提高了70%至80%，成本也降低了20%至30%。”航天科工空间工程公司武汉智能制造中心主任沈文发介绍，小卫星智能生产线的设计产能是每年240颗卫星，在国际上处于先进水平。

　　怎样提高卫星生产效率、提升卫星智能制造能力？空间工程公司在卫星柔性智能生产线建设上下足了功夫。

　　自2019年启动建设以来，空间工程公司突破了适应多品种变批量需求的可重构技术等11项关键技术。这些关键技术，可实现生产过程中精准感知、关键工序质量实时控制、制造全过程数据采集与控制等功能，全面提高了小卫星批量生产效率。

　　该产线由仓储与配送系统、部装系统、总装系统、测试系统和试验系统组成，具有“柔性智能化、数字孪生、云制造”的特点。通过“信息软件柔性+设备硬件柔性”，提高产线柔性智能化生产能力，实现不同产品的柔性共线生产；通过打通系统设计制造一体化流程，实现由物理现实中试错生产向虚拟空间优化迭代的研制生产模式转变，打造“数字孪生”；产线采用国际领先的云制造模式，强化资源的共享和协同，实现产业链上下游企业数字化集成，打造“三公里产业生态圈”。

　　批量生产的小卫星，逐渐揭去人们心中航天科技神秘的面纱。

　　如今，随处可见的卫星服务，正在与国计民生息息相关的众多领域发挥着重要作用。面向交通安全智能化监管应用需求，航天系统公司构建的基于北斗的车辆监管应用，通过“北斗+视频+大数据”形式，实现了对客运车辆状态、路段风险和17项不安全驾驶行为的实时预警和闭环监管，降低交通事故发生概率；运用“车联网+北斗高精度定位+AI人工智能”技术构建的“缓堵”生态系统，有效提升行车速度；构建的“空天地海一体化”卫星数据处理与应用服务体系，面向测绘、水利、环保、林草、海洋、农业、国土等行业领域，提供了全面的空间信息综合服务解决方案。

　　从气象卫星、导航系统，到国土资源监测、生态环境保护，再到应急救援、生物科技，航天“星”技术及其产品的应用，早已深入人们生产生活的各个方面。它们拥抱星辰大海，也帮助我们创造美好生活。

中国公众网摘编：亓荃鹏