“商業(yè)航天快速在國內(nèi)發(fā)展起來，武漢目前是底蘊最扎實的城市之一�！�
5月21日，“武漢一號”高精度智能遙感衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，該星依托武漢大學宇航科學與技術研究院設計研制，由中國科學院龔健雅院士擔任首席科學家。邵遠征作為團隊核心成員，全程參與了衛(wèi)星的研制過程。
他告訴澎湃新聞記者，入軌即工作，不到12小時，武漢大學遙感衛(wèi)星地面站成功接收衛(wèi)星獲取的首組影像�！拔錆h一號”目前處于在軌測試階段，各項功能正常，性能指標滿足任務要求�！拔錆h一號”衛(wèi)星由武漢大學宇航院高精度智能遙感衛(wèi)星團隊自主研制，副院長曾國強擔任衛(wèi)星總設計師。該星旨在用高性價比小衛(wèi)星驗證無地面控制的高精度幾何定位和星上智能處理技術。同時，具備對城市逐日觀測及業(yè)務化運行能力，其數(shù)傳達到每秒1.8G，在目前民用遙感衛(wèi)星中為最高，滿足實傳要求。
在完成科學試驗目標后，該衛(wèi)星將根據(jù)需要，設置為天回歸模式，每天對武漢都市圈進行持續(xù)觀測，屆時將重點為武漢市數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供高質(zhì)量高精度的空間信息底座。武漢將具備月度生產(chǎn)0.5米空間分辨率遙感影像一張圖的能力。這意味著，繪制完成一張覆蓋武漢全市域的圖像，只需要一個月時間。此前，同等觀測條件下，單顆遙感衛(wèi)星難以完成這一任務。
2024年5月21日中午12時15分武漢一號（珞珈三號02星）發(fā)射成功順利進入預定軌道后，入軌即工作，不到12小時，武漢大學遙感衛(wèi)星地面站成功接收衛(wèi)星獲取的首組影像，上圖為影像之一。受訪者供圖
托舉“武漢一號”衛(wèi)星的快舟十一號固體運載火箭，由武漢市新洲區(qū)的航天科工火箭技術有限公司設計生產(chǎn)，在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，順利發(fā)射，并將它送入預定軌道。
2016年，武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地由國家發(fā)改委批復。火箭產(chǎn)業(yè)園、衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園、磁電產(chǎn)業(yè)園……多個產(chǎn)業(yè)集群拔地而起，星羅棋布。基地的航天產(chǎn)業(yè)主鏈已經(jīng)基本成形，被命名為“中國星谷”。發(fā)展至今，武漢已經(jīng)搭建起了衛(wèi)星設計研制、整星交付、火箭發(fā)射、芯片研制、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)加工、下游行業(yè)應用的商業(yè)航天完整產(chǎn)業(yè)鏈。
武漢，不僅激光、汽車產(chǎn)業(yè)獨樹一幟，在商業(yè)航天領域也正成為中國城市中的佼佼者。
造火箭
2015年，中國開始發(fā)展商業(yè)航天，鼓勵民用航天單位參與國家的空間基礎設施建設。明確鼓勵民營企業(yè)發(fā)展商業(yè)航天，開啟了中國航天由單一政府主導向政府主導與市場推動相結(jié)合的轉(zhuǎn)變進程。業(yè)界普遍認為，2015年是中國商業(yè)航天元年。
在此背景下，湖北省積極推進商業(yè)航天的產(chǎn)業(yè)布局。航天科工和湖北省聯(lián)合向國家發(fā)改委申請國家級的航天產(chǎn)業(yè)基地，后落地新洲區(qū)，成為繼上海、西安之后的第三個國家級航天產(chǎn)業(yè)基地。
過去航天產(chǎn)業(yè)立足于探月工程、載人空間站、火星探測等國家重大科技專項和重大工程，與國民息息相關的衛(wèi)星數(shù)量較少。2015年的《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015—2025年）》出臺之后，涌現(xiàn)了一批商業(yè)應用方向的火箭公司。
2016年，航天科工火箭技術有限公司在國家航天產(chǎn)業(yè)基地注冊成立，同年4月24日簽訂了國內(nèi)首個商業(yè)航天發(fā)射服務合同，并于2017年1月9日完成我國純商業(yè)發(fā)射第一單，開創(chuàng)了商業(yè)航天發(fā)射先河。
“新洲號”火箭成功發(fā)射。航天科工火箭公司供圖
“武漢有高校和高科技產(chǎn)業(yè)方面的優(yōu)勢，制造業(yè)基礎也比較深厚。新洲區(qū)域有長江，旁邊就是武船。未來4米級可重復使用的液體火箭試制成功后，可以通過船運到海南文昌。”火箭公司副總經(jīng)理劉鑫告訴澎湃新聞記者。
民用衛(wèi)星的需求越來越多，火箭生命力的持續(xù)也要面向商業(yè)市場。作為中國商業(yè)航天的“先遣軍”，截至目前，快舟火箭已完成32次發(fā)射，是我國現(xiàn)役發(fā)射次數(shù)最多的固體運載火箭。
航天科工航天三江的快舟十一號火箭運載系數(shù)和快速響應能力國際領先，全箭主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維復合材料，入軌精度高，可實現(xiàn)大范圍軌道機動、一箭多星異軌部署，滿足星座組網(wǎng)、空間試驗任務需求。
運載火箭的主要技術指標有運載能力、入軌精度、可靠性等。為保證火箭承載更多的燃料，把有效載荷順利送入軌道，火箭外殼材料需要選用重量輕、強度高、耐腐蝕的材料。更為重要的是，火箭入軌的高度、長軸、傾角等精度和設計值理論值的偏差越小越好，這需要一步步去摸索驗證。
火箭研制里，即使小到一顆螺栓，也有講究，扭距需要反復測算。
火箭在飛行過程中與大氣摩擦，發(fā)動機不停燃燒，隨著脫節(jié)重量也在不斷減輕，伴隨著急劇的震動且頻率不同，螺栓如果不在一定扭矩范圍中，金屬材料組織結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變化，可能折斷松動，導致部件脫落斷裂，發(fā)射失敗。
螺栓的選擇，這樣一個小細節(jié)，都需要做大量的實驗，工藝操作人員擰好之后工藝要確認，反復檢驗。這些基礎技術難點，航天科工通過和高校聯(lián)合做實驗進行攻克�！耙部坷弦惠吙茖W家傳承，他們的經(jīng)驗和理論功底都非常深厚，知道最薄弱的環(huán)節(jié)在哪里。”
由于固體火箭燃料對材料形成燒損使得火箭無法重復使用，2019年航天科工提出設計研制可重復使用的液體火箭，通過液氧甲烷生成二氧化碳和水。面對國內(nèi)這一運載火箭研制的無人區(qū)，火箭公司聚力技術攻關，在發(fā)動機和火箭試驗箭兩條主線發(fā)力。
技術難點在于工程化的系統(tǒng)集成，交叉專業(yè)中尋找最優(yōu)解。尤其空間復雜情況的無法預測性，需要模擬實驗火箭承受的最惡劣環(huán)境。液體火箭里有大量的閥門，控制零下190度的低溫液體，閥門要達到精準的控制就需要電控，保證發(fā)動機的燃料供給恰當，否則可能熄火或爆炸，只有穩(wěn)定地燃燒才能持續(xù)供火。
“中國的航天事業(yè)在受制于人中開創(chuàng)出自己的天地。我們這一行是需要對事業(yè)有熱愛的，也需要做事的嚴謹性，穩(wěn)妥可靠，萬無一失，做精確的事�！眲Ⅵ握f。
湖北首臺液氧甲烷發(fā)動機鳴鳳一號于2022年通過長程熱試車；去年，鳴鳳二號70噸級液氧甲烷發(fā)動機通過長程熱試車；不久前，實現(xiàn)了“一小時內(nèi)多次點火、全部成功”的技術突破。今年年初，快舟可復用技術試驗箭垂直起降試驗成功，加速了快舟火箭型譜建設進程。
隨著航天科工火箭公司在武漢新洲的發(fā)展，原來在東湖高新區(qū)的湖南航天磁電公司也在新洲設立了產(chǎn)業(yè)園。此外，做火箭供應鏈產(chǎn)品的民營企業(yè)也在逐漸進入新洲區(qū)。
在快舟火箭近一年實施的8次發(fā)射任務中，有5次執(zhí)行的是“天目一號”星座批量發(fā)射任務，該星座總裝集成單位中國航天科工二院空間工程公司位于快舟火箭產(chǎn)業(yè)園對面的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園。相隔不到百米的距離，給任務溝通協(xié)調(diào)、星箭聯(lián)合試驗等帶來了極大便利。這樣的“群友”合作模式，成為區(qū)域航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的范本。
近年來，快舟火箭多型號研制任務并行，零部件、工裝和工藝加工需求直線上升。對此，武昌船舶重工、華夏精沖等多家傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)企業(yè)，以承攬工裝加工、工藝焊接等工作的方式加入航天“朋友圈”。立足固、液運載火箭技術，火箭公司正在結(jié)合區(qū)域內(nèi)航天、船舶、機械制造和激光等資源，建立產(chǎn)業(yè)鏈體系。
造衛(wèi)星
火箭將衛(wèi)星送入軌道，但由于衛(wèi)星在上空的飛行軌跡為條帶，依然需要更多的衛(wèi)星配合成圖。
“細分領域做解決方案，給它足夠多的彈藥，它總能想到一些新的打法�！鄙圻h征介紹，國內(nèi)過境武漢上空的遙感衛(wèi)星，空間分辨率、載荷類型、定位精度等存在差異。依靠單顆衛(wèi)星達到較高觀測頻次存在很大挑戰(zhàn)�！拔錆h一號”以空間換時間，具備優(yōu)先拍攝武漢區(qū)域的能力，保障武漢地區(qū)豐富的遙感數(shù)據(jù)資源，為新型智慧城市建設提供高質(zhì)量的時空數(shù)據(jù)底座。
武漢大學遙感技術學科連續(xù)七年排名世界第一�！皩W術傳承，人才輩出，凝聚學科生生不息、蓬勃發(fā)展的核心競爭力。”邵遠征告訴記者，在武漢大學，流傳著以測繪泰斗王之卓院士為前導，李德仁院士為中堅，龔健雅院士為后續(xù)的教學、科研、開發(fā)精英群體，其師生三代均為院士的測繪佳話。武漢大學測繪遙感學科的學術傳承和團隊建設，形成了“四世同堂”、“五代傳承”的人才隊伍，造就了一代又一代優(yōu)秀人才。也是在一代代的傳承下，武大建立了測繪、地理信息與遙感領域的科研優(yōu)勢。
武漢大學于2015年開始啟動“珞珈”系列科學試驗衛(wèi)星工程，組建了以李德仁院士、龔健雅院士為首席科學家的科學試驗衛(wèi)星研發(fā)團隊，其主要目的是驗證一體化建設PNTRC（定位、導航、授時、遙感、通信）天基信息服務系統(tǒng)的設想，圍繞衛(wèi)星影像在軌處理與實時智能服務技術驗證、高分辨率成像、高精度立體測繪、高光譜成像、夜光成像和視頻成像為一體化的智能遙感等系列科學問題開展科學試驗衛(wèi)星研制，著力解決天基信息智能服務中的系列前沿科學問題，培養(yǎng)了一批具有交叉學科研究能力的創(chuàng)新人才，推動空天信息、智能水利、生命大健康領域的科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應用，也推動商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)展。
“珞珈一號”01星是珞珈系列科學試驗衛(wèi)星的首顆衛(wèi)星，已于2018年6月成功發(fā)射并已順利完成夜光遙感和低軌導航增強技術驗證等在軌運行任務。近年來武漢大學依托測繪遙感信息工程國家重點實驗室、宇航科學與技術研究院、水資源與水電工程科學國家重點實驗室等單位陸續(xù)啟動了珞珈二號01星（光音二號）、珞珈三號01星（雙清一號）、珞珈三號02星（武漢一號）、珞珈四號01星（武漢大學人民醫(yī)院健康號）的研制工作。
其中，“武漢一號”從整星設計到分發(fā)服務全過程，均由武漢大學相關研究單位完成。宇航科學與技術研究院負責設計、研制、裝調(diào)、測試、運控，武漢大學衛(wèi)星地面站負責指令上傳和數(shù)據(jù)接收，測繪遙感信息工程國家重點實驗室和遙感信息工程學院負責數(shù)據(jù)處理與分發(fā)服務，衛(wèi)星導航定位技術研究中心負責衛(wèi)星精密定軌。
“從衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)的分辨率、紋理、色彩來看，已經(jīng)初步達到了設計指標。各種衛(wèi)星觀測模式都經(jīng)過了驗證�！鄙圻h征說，團隊目前正在做各項在軌測試，即衛(wèi)星發(fā)射后的調(diào)優(yōu)，通過輻射校正與幾何校正等流程進一步提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。
科教優(yōu)勢在湖北持續(xù)轉(zhuǎn)化為明顯的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。湖北全省擁有約15萬名地球空間信息產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人員，人才儲備豐厚。尤其依托武漢大學、中國地質(zhì)大學（武漢）等高校、科研院所，在地球空間信息相關行業(yè)的關鍵技術突破、數(shù)據(jù)增值服務及應用解決方案方面有著顯著的技術優(yōu)勢。
從科研鏈條的角度，武漢高校在遙感領域上游硬件、高端裝備的研制與關鍵技術突破方面尚有提升空間，在這一背景下，龔健雅院士倡議武漢大學設立宇航科學與技術研究院，邀請國防科技大學、長春光機所、西安光機所等國內(nèi)外知名的衛(wèi)星平臺和遙感載荷專家加盟。宇航院于2017年9月正式獲批成立，旨在推動航天與遙感等學科深度交叉融合，發(fā)揮優(yōu)勢學科示范輻射作用，提高學科整體建設水平， 在宇航科學與技術領域形成小衛(wèi)星設計與制造和遙感儀器特色鮮明的研究方向。隨著宇航院的快速發(fā)展，武漢大學在遙感技術學科鏈條的上游能力也越來越強。
從區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展來看，在遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈上游，武漢大學宇航院擅長做衛(wèi)星總體設計及遙感載荷研制，隸屬于航天科工集團第二研究院的航天科工空間工程發(fā)展有限公司聚焦衛(wèi)星的整星交付能力及通遙星座建設，航天科工火箭技術有限公司研制快舟系列商業(yè)火箭，構(gòu)建強大的發(fā)射能力。在武漢，業(yè)已形成商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)上游鏈條的充分閉環(huán)。
5月28日，“武漢一號”衛(wèi)星過境武漢上空，成功對武漢市局部區(qū)域進行拍攝并獲取高質(zhì)量的遙感影像數(shù)據(jù)，武漢大學文理學部、工學部、信息學部等區(qū)域全部有效覆蓋，上圖為影像之一。受訪者供圖
空間工程總體部武漢衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園小衛(wèi)星智能生產(chǎn)線是我國第一條小衛(wèi)星智能生產(chǎn)線，2018年啟動，2021年5月完成首星下線，2023年順利完成衛(wèi)星批量生產(chǎn)任務，并對外輸出智能制造能力。從建產(chǎn)線到用產(chǎn)線，智能制造水平不斷提升；從用產(chǎn)線到造產(chǎn)線，智能制造技術在更大領域推廣應用。生產(chǎn)線以“柔性智能、數(shù)字孿生、云制造”為智能制造技術導向，既能滿足單顆、小批量衛(wèi)星的研制生產(chǎn)，也可滿足規(guī)�；⑴炕男⌒l(wèi)星生產(chǎn)。目前，生產(chǎn)線具備年產(chǎn)240顆（雙班制）1噸以下小衛(wèi)星的批產(chǎn)配置能力。
空間工程總體部武漢衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)園小衛(wèi)星智能生產(chǎn)線是我國第一條小衛(wèi)星智能生產(chǎn)線，2018年啟動，2021年5月完成首星下線，2023年順利完成衛(wèi)星批量生產(chǎn)任務，并對外輸出智能制造能力。受訪者供圖
“商業(yè)航天目前在我國的發(fā)展勢頭非常迅猛，中央明確把商業(yè)航天列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，我們迎來了中國商業(yè)航天發(fā)展的重要機遇期。商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射越來越密集，對商業(yè)火箭的需求也越來越多，由此，也推動了我國商業(yè)運載火箭的蓬勃發(fā)展。隨著遙感衛(wèi)星星座的加快建設，空間基礎設施將進一步完善，政產(chǎn)學研用的協(xié)同聯(lián)動逐步加強，將進一步釋放遙感數(shù)據(jù)要素價值，創(chuàng)新更多應用場景�！鄙圻h征說。
中下游應用
導航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星三類主要的衛(wèi)星中，遙感衛(wèi)星目前的商業(yè)化空間相對更為顯著，通過空中拍照、傳輸圖片影像的方式來提供服務。
遙感衛(wèi)星，上游國家放開，市場可以參與發(fā)射，下游應用也是百花齊放。這一領域，工科應用屬性較強，技術與市場需求有著天然的合作點，在國家政策的支持下，技術成果產(chǎn)業(yè)化較為順暢。在武漢，高校教師創(chuàng)辦測繪、地理信息方向的應用型企業(yè)，這一現(xiàn)象并不鮮見，形成濃厚的創(chuàng)業(yè)氛圍。武漢也因此積累了一批深耕應用領域多年的中下游企業(yè)。也有上游衛(wèi)星研制企業(yè)業(yè)務轉(zhuǎn)型，探索空間信息應用。
“當時團隊日夜奮戰(zhàn)，攻克了星間激光通信技術，可以減少對地面站的依賴。目前，我們公司在太空中有3顆衛(wèi)星，每天經(jīng)過武漢市上空4至6次。”
航天行云科技有限公司由中國航天科工集團有限公司批準，中國航天三江集團有限公司發(fā)起，于2017年12月在武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地注冊成立。
行云公司副總經(jīng)理張勇告訴澎湃新聞記者，行云公司抓總研制了國內(nèi)最小的星間激光通信載荷，實現(xiàn)了國內(nèi)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座激光通信零的突破，打通了衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座間信息傳輸?shù)钠款i制約。
武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地行云公司行云二號衛(wèi)星。航天三江供圖
行云公司也在轉(zhuǎn)型發(fā)展，聚焦衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用。圍繞空間信息應用服務需求，在城市治理、自然資源、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧水利等重點行業(yè)，構(gòu)建了以應用終端、應用軟件、行業(yè)應用解決方案、數(shù)據(jù)增值服務為支撐的業(yè)務應用產(chǎn)品與服務體系。
此外，數(shù)據(jù)的落地應用與集裝箱運輸?shù)刃袠I(yè)結(jié)合。武漢中歐班列的集裝箱上，安裝航天行云衛(wèi)星終端，監(jiān)控集裝箱安全。同時監(jiān)測冷鏈集裝箱溫度和濕度，出現(xiàn)溫度失常時，能及時提醒運輸人員和業(yè)主。
2023年4月，武漢市人民政府批準由行云公司牽頭，聯(lián)合其他相關單位共同建設“武漢市衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用公共服務平臺”。整合導航、通信和遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源，目前，平臺一期工程已完成建設并上線試運行。遙感衛(wèi)星基本都部署在一千公里以下的低軌道，與地球的距離更近，拍攝精度更高，但因此視野就會較小，繞過地球只有一個條帶的視野范圍，且需要很長時間重返，還會受天氣影響，因此需多顆衛(wèi)星接力�！捌脚_將國內(nèi)外通導遙衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源匯集起來，相互補充，實現(xiàn)需求�！睆堄卤硎�，目前平臺已匯聚60余顆國內(nèi)主流商業(yè)衛(wèi)星、國內(nèi)外免費衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源及專題成果資源。
