【环球时报记者 范伟】近年来，大型卫星星座成为航天事业发展的重点领域之一。 环球时报记者7月13日在第九届中国（国际）商业航天高峰论坛上获悉，中国航天科工航天工程部当天宣布，将正式启动超低轨道通信工程建设和遥感综合星座。 这个最终规模超过300颗卫星的大型星座系统最终建成后，将具备“10分钟内走遍全球任何地方”的即时业务响应和服务能力，为全球提供应急救援、消防监控等服务。和防灾。 为减灾领域提供更有效的数据和能力支持。
超低轨道卫星星座示意图
相关卫星示意图
超低轨道卫星星座有哪些优势
中国航天科工空间工程部超低轨道与远程综合星座总设计师张楠7月13日接受《环球时报》记者采访时表示：“超低轨道的概念主要来自于距地面的高度。分开。” 他表示，一般来说，低轨是指距离地面500-2000公里的轨道高度，遥感卫星一般运行在距离地面500-600公里的高度，而在建的低轨宽带通信卫星我国一般运行在距地面1000公里的轨道高度，中国空间站位于距地面400公里的轨道，美国“星链”互联网卫星星座的主要运行高度约为550公里。超低轨道距离地面较近，轨道高度通常在300公里以下，未来我国超低轨道遥统星座想要应用的空域范围将在150公里至300公里之间。
从国内外情况来看，超低轨道尚未大规模研发和应用，此前仅进行了一些科学应用实验。 张楠表示，这是因为轨道高度处存在残余空气，会对卫星运行产生阻力。 卫星要想长期在这个轨道上运行，必然要消耗更多的燃料，付出额外的代价。 抵消大气阻力的影响。
张楠解释道：“与传统轨道相比，超低轨道的动态环境复杂，稀薄的大气阻力和原子氧的通量随着轨道的减小呈近指数规律增加，要保持长期稳定而卫星的可靠运行，由于受到更多大气阻力和快速衰减的影响，需要对卫星轨道进行偏移，长期运行需要面临诸多技术挑战。”
虽然长期超低轨道运行需要面临诸多技术挑战，且尚未大规模应用开发，但投资价值巨大。 美国、日本和一些欧洲国家都开展了相关的商业或科学探索活动。
张楠说，“因为超低轨道卫星距离地面更近，所以可以处理一些微弱的信号，而且在对地观测层面，距离地面更近也意味着在观测地球时可以看得更清楚” ”。 在轨卫星具有超高的价值。 由于轨道高度较低，地球的“遥感”变得“近端”，从而带来成本更低、观测分辨率更高、传输延迟更短等，并且可以实现同等分辨率的重量和成本光学负载降低50%，合成孔径雷达（SAR）负载重量和成本降低40%。
可承载不同负载
在谈及启动这一极具前瞻性、战略性的大型星座建设计划的初衷时，中国航天科工航天工程总体部副总经理李彦斌告诉《环球时报》记者，目前有我国卫星遥感的“成本”。 效率高、效率低、应用少”等问题，不能充分保证抢险救灾、应急调度等重大行动对关键信息及时性的迫切需求。 为此，中国航天科工航天工程总部提出了超低轨道与远程通信一体化星座建设方案。 它可以利用超低轨道卫星有效载荷成本低、通信延迟小、用户终端小型化的优势，构建开放的分布式系统。 智能网络化超低轨道空间基地。 这些卫星可承载不同负载，辅以先进的星载智能处理、星端直连、星间通信技术，使其能够更加快速、准确地获取空间信息，满足政府、企业乃至政府的需求。个人要求更高的精度和高时效性。 ，高可靠的航天决策信息迫切需要。
据《环球时报》记者了解，中国建设的这套超低轨道综合远程星座系统将具有0.5米的空间分辨率，空间信息可在15分钟内直达用户。 通过卫星上AI智能处理、卫星与用户终端直连、星间通信等功能，可以节省地面大量集中数据处理环节，将空间信息直接传输到用户终端，孵化卫星直接服务公共生态的新产业。
李彦斌形象地介绍道：“届时，我们将能够实现第一颗卫星接收用户需求，第二颗卫星捕获所需信息，第三颗卫星完成智能处理，实现实时处理和智能识别。”卫星间链路传输和星端链路快速分发的应用场景。 据介绍，这些能力可以为应急救援、火灾监测、防灾减灾等提供有效的数据和能力支撑，卫星应用服务平台为用户提供常态化的灾害监测预警，突发事件发生后，卫星传输和星上智能处理可高效捕获和提取关键信息，依靠自主网络直接传输至车载或便携式终端，15分钟内为一线处置单位和前线指挥机构提供高-灾区高效现场图像生活网资讯，高效支持应急救援、辅助决策。
从商业价值来看，一方面，这套超低轨道远程综合星座对热点区域或重点目标进行高分辨率实时观测和目标特征获取。 通过销售卫星及用户终端产品（包括软件）、空间数据产品和增值服务来获取商业利润。 另一方面，通过超低轨道航天基础基地建设，打造新品质、新领域产业生态，向社会集荷，实现互利共赢。
需要突破多项关键技术
但要实现这些目标，项目组需要在星间协同高效观测、星上智能处理等关键技术上取得突破。 张楠表示，该项目计划2023年完成超低轨综合遥感星座首颗卫星发射，2024年完成9星服务验证星座群发射。将完成卫星数据公共服务平台建设，建设即时ToC遥感业务应用示范系统，向公众提供1天服务响应和信息直接服务。 2026年至2030年，该项目将进入大规模组网阶段。 计划2030年完成300颗卫星在轨组网运行，提供可见光、SAR、高光谱、红外多业务系统，形成全球15分钟响应能力。 2030年后，完成业务体系全面建设，实现全球范围内10分钟即时业务响应和服务能力。
超低轨道综合遥远星座卫星设计寿命为5年。 为了保证卫星能够长期在轨运行，主要采用两种方法。 张楠表示，首先从卫星的整体设计来看，会对卫星的外形进行有针对性的空气动力学设计，以减少卫星的阻力，这样相对而言，卫星所消耗的燃料量就能维持在轨道高度可以降低。 为了减少空气动力学对卫星姿态的影响，卫星还会进行增加稳定性的设计，比如充分利用卫星的太阳翼，让卫星飞行得更加稳定。 此外，随着电推进技术的成熟，相关产品也将应用于远程、综合星座的超低轨道卫星。 目前，国内不少商业公司都在致力于小型电动推产品的开发。 这些电推产品不仅价格便宜，而且使用寿命和可靠性也同步提高。 采用这种电力推进技术后，可以大大减少卫星的数量。 维持轨道高度所消耗的燃料重量。
对于超低轨道通信与遥感综合星座的具体研制，张楠透露，“目前，超低轨道综合遥感星座首星已完成正面产品的设计和生产。第一颗星星将配备光学遥感相机、星上情报处理设备和原子氧探测器等有效载荷，计划于12月发射。”
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