武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地 吳毅攝

　　“商業(yè)航天快速在國內發(fā)展起來(lái)，武漢目前是底蘊最扎實(shí)的城市之一。”

　　5月21日，“武漢一號”高精度智能遙感衛星在酒泉衛星發(fā)射中心成功發(fā)射，該星依托武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院設計研制，由中國科學(xué)院龔健雅院士擔任首席科學(xué)家。邵遠征作為團隊核心成員，全程參與了衛星的研制過(guò)程。

　　他告訴澎湃新聞?dòng)浾?，入軌即工作，不?2小時(shí)，武漢大學(xué)遙感衛星地面站成功接收衛星獲取的首組影像。“武漢一號”目前處于在軌測試階段，各項功能正常，性能指標滿(mǎn)足任務(wù)要求。“武漢一號”衛星由武漢大學(xué)宇航院高精度智能遙感衛星團隊自主研制，副院長(cháng)曾國強擔任衛星總設計師。該星旨在用高性?xún)r(jià)比小衛星驗證無(wú)地面控制的高精度幾何定位和星上智能處理技術(shù)。同時(shí)，具備對城市逐日觀(guān)測及業(yè)務(wù)化運行能力，其數傳達到每秒1.8G，在目前民用遙感衛星中為最高，滿(mǎn)足實(shí)傳要求。

　　在完成科學(xué)試驗目標后，該衛星將根據需要，設置為天回歸模式，每天對武漢都市圈進(jìn)行持續觀(guān)測，屆時(shí)將重點(diǎn)為武漢市數字經(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(zhù)，繪制完成一張覆蓋武漢全市域的圖像，只需要一個(gè)月時(shí)間。此前，同等觀(guān)測條件下，單顆遙感衛星難以完成這一任務(wù)。

　　

 

　　2024年5月21日中午12時(shí)15分武漢一號(珞珈三號02星)發(fā)射成功順利進(jìn)入預定軌道后，入軌即工作，不到12小時(shí)，武漢大學(xué)遙感衛星地面站成功接收衛星獲取的首組影像，上圖為影像之一。受訪(fǎng)者供圖

　　托舉“武漢一號”衛星的快舟十一號固體運載火箭，由武漢市新洲區的航天科工火箭技術(shù)有限公司設計生產(chǎn)，在我國酒泉衛星發(fā)射中心點(diǎn)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?；鸺a(chǎn)業(yè)園、衛星產(chǎn)業(yè)園、磁電產(chǎn)業(yè)園……多個(gè)產(chǎn)業(yè)集群拔地而起，星羅棋布?；氐暮教飚a(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)搭建起了衛星設計研制、整星交付、火箭發(fā)射、芯片研制、數據獲取、數據加工、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(chē)產(chǎn)業(yè)獨樹(shù)一幟，在商業(yè)航天領(lǐng)域也正成為中國城市中的佼佼者。

　　造火箭

　　2015年，中國開(kāi)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(yíng)企業(yè)發(fā)展商業(yè)航天，開(kāi)啟了中國航天由單一政府主導向政府主導與市場(chǎng)推動(dòng)相結合的轉變進(jìn)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(jìn)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，成為繼上海、西安之后的第三個(gè)國家級航天產(chǎn)業(yè)基地。

　　過(guò)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(zhuān)項和重大工程，與國民息息相關(guān)的衛星數量較少。2015年的《國家民用空間基礎設施中長(cháng)期發(fā)展規劃(2015—2025年)》出臺之后，涌現了一批商業(yè)應用方向的火箭公司。

　　2016年，航天科工火箭技術(shù)有限公司在國家航天產(chǎn)業(yè)基地注冊成立，同年4月24日簽訂了國內首個(gè)商業(yè)航天發(fā)射服務(wù)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(kāi)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。新洲區域有長(cháng)江，旁邊就是武船。未來(lái)4米級可重復使用的液體火箭試制成功后，可以通過(guò)船運到海南文昌。”火箭公司副總經(jīng)理劉鑫告訴澎湃新聞?dòng)浾摺?/p>

　　民用衛星的需求越來(lái)越多，火箭生命力的持續也要面向商業(yè)市場(chǎng)。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，是我國現役發(fā)射次數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和快速響應能力國際領(lǐng)先，全箭主體結構采用碳纖維復合材料，入軌精度高，可實(shí)現大范圍軌道機動(dòng)、一箭多星異軌部署，滿(mǎn)足星座組網(wǎng)、空間試驗任務(wù)需求。

　　運載火箭的主要技術(shù)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(cháng)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(guò)程中與大氣摩擦，發(fā)動(dòng)機不停燃燒，隨著(zhù)脫節重量也在不斷減輕，伴隨著(zhù)急劇的震動(dòng)且頻率不同，螺栓如果不在一定扭矩范圍中，金屬材料組織結構容易發(fā)生變化，可能折斷松動(dòng)，導致部件脫落斷裂，發(fā)射失敗。

　　螺栓的選擇，這樣一個(gè)小細節，都需要做大量的實(shí)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(shù)難點(diǎn)，航天科工通過(guò)和高校聯(lián)合做實(shí)驗進(jìn)行攻克。“也靠老一輩科學(xué)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)節在哪里。”

　　由于固體火箭燃料對材料形成燒損使得火箭無(wú)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(guò)液氧甲烷生成二氧化碳和水。面對國內這一運載火箭研制的無(wú)人區，火箭公司聚力技術(shù)攻關(guān)，在發(fā)動(dòng)機和火箭試驗箭兩條主線(xiàn)發(fā)力。

　　技術(shù)難點(diǎn)在于工程化的系統集成，交叉專(zhuān)業(yè)中尋找最優(yōu)解。尤其空間復雜情況的無(wú)法預測性，需要模擬實(shí)驗火箭承受的最?lèi)毫迎h(huán)境。液體火箭里有大量的閥門(mén)，控制零下190度的低溫液體，閥門(mén)要達到精準的控制就需要電控，保證發(fā)動(dòng)機的燃料供給恰當，否則可能熄火或爆炸，只有穩定地燃燒才能持續供火。

　　“中國的航天事業(yè)在受制于人中開(kāi)創(chuàng )出自己的天地。我們這一行是需要對事業(yè)有熱愛(ài)的，也需要做事的嚴謹性，穩妥可靠，萬(wàn)無(wú)一失，做精確的事。”劉鑫說(shuō)。

　　湖北首臺液氧甲烷發(fā)動(dòng)機鳴鳳一號于2022年通過(guò)長(cháng)程熱試車(chē);去年，鳴鳳二號70噸級液氧甲烷發(fā)動(dòng)機通過(guò)長(cháng)程熱試車(chē);不久前，實(shí)現了“一小時(shí)內多次點(diǎn)火、全部成功”的技術(shù)突破。今年年初，快舟可復用技術(shù)試驗箭垂直起降試驗成功，加速了快舟火箭型譜建設進(jìn)程。

　　隨著(zhù)航天科工火箭公司在武漢新洲的發(fā)展，原來(lái)在東湖高新區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(yíng)企業(yè)也在逐漸進(jìn)入新洲區。

　　在快舟火箭近一年實(shí)施的8次發(fā)射任務(wù)中，有5次執行的是“天目一號”星座批量發(fā)射任務(wù)，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)園對面的衛星產(chǎn)業(yè)園。相隔不到百米的距離，給任務(wù)溝通協(xié)調、星箭聯(lián)合試驗等帶來(lái)了極大便利。這樣的“群友”合作模式，成為區域航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的范本。

　　近年來(lái)，快舟火箭多型號研制任務(wù)并行，零部件、工裝和工藝加工需求直線(xiàn)上升。對此，武昌船舶重工、華夏精沖等多家傳統產(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(shù)，火箭公司正在結合區域內航天、船舶、機械制造和激光等資源，建立產(chǎn)業(yè)鏈體系。

　　造衛星

　　火箭將衛星送入軌道，但由于衛星在上空的飛行軌跡為條帶，依然需要更多的衛星配合成圖。

　　“細分領(lǐng)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。”邵遠征介紹，國內過(guò)境武漢上空的遙感衛星，空間分辨率、載荷類(lèi)型、定位精度等存在差異。依靠單顆衛星達到較高觀(guān)測頻次存在很大挑戰。“武漢一號”以空間換時(shí)間，具備優(yōu)先拍攝武漢區域的能力，保障武漢地區豐富的遙感數據資源，為新型智慧城市建設提供高質(zhì)量的時(shí)空數據底座。

　　武漢大學(xué)遙感技術(shù)學(xué)科連續七年排名世界第一。“學(xué)術(shù)傳承，人才輩出，凝聚學(xué)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(xué)，流傳著(zhù)以測繪泰斗王之卓院士為前導，李德仁院士為中堅，龔健雅院士為后續的教學(xué)、科研、開(kāi)發(fā)精英群體，其師生三代均為院士的測繪佳話(huà)。武漢大學(xué)測繪遙感學(xué)科的學(xué)術(shù)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(lǐng)域的科研優(yōu)勢。

　　武漢大學(xué)于2015年開(kāi)始啟動(dòng)“珞珈”系列科學(xué)試驗衛星工程，組建了以李德仁院士、龔健雅院士為首席科學(xué)家的科學(xué)試驗衛星研發(fā)團隊，其主要目的是驗證一體化建設PNTRC(定位、導航、授時(shí)、遙感、通信)天基信息服務(wù)系統的設想，圍繞衛星影像在軌處理與實(shí)時(shí)智能服務(wù)技術(shù)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(xué)問(wèn)題開(kāi)展科學(xué)試驗衛星研制，著(zhù)力解決天基信息智能服務(wù)中的系列前沿科學(xué)問(wèn)題，培養了一批具有交叉學(xué)科研究能力的創(chuàng )新人才，推動(dòng)空天信息、智能水利、生命大健康領(lǐng)域的科技創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)應用，也推動(dòng)商業(yè)衛星的發(fā)展。

　　“珞珈一號”01星是珞珈系列科學(xué)試驗衛星的首顆衛星，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(shù)驗證等在軌運行任務(wù)。近年來(lái)武漢大學(xué)依托測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室、宇航科學(xué)與技術(shù)研究院、水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室等單位陸續啟動(dòng)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(xué)人民醫院健康號)的研制工作。

　　其中，“武漢一號”從整星設計到分發(fā)服務(wù)全過(guò)程，均由武漢大學(xué)相關(guān)研究單位完成。宇航科學(xué)與技術(shù)研究院負責設計、研制、裝調、測試、運控，武漢大學(xué)衛星地面站負責指令上傳和數據接收，測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室和遙感信息工程學(xué)院負責數據處理與分發(fā)服務(wù)，衛星導航定位技術(shù)研究中心負責衛星精密定軌。

　　“從衛星下傳數據的分辨率、紋理、色彩來(lái)看，已經(jīng)初步達到了設計指標。各種衛星觀(guān)測模式都經(jīng)過(guò)了驗證。”邵遠征說(shuō)，團隊目前正在做各項在軌測試，即衛星發(fā)射后的調優(yōu)，通過(guò)輻射校正與幾何校正等流程進(jìn)一步提升數據質(zhì)量。

　　科教優(yōu)勢在湖北持續轉化為明顯的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。湖北全省擁有約15萬(wàn)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(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)等高校、科研院所，在地球空間信息相關(guān)行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)突破、數據增值服務(wù)及應用解決方案方面有著(zhù)顯著(zhù)的技術(shù)優(yōu)勢。

　　從科研鏈條的角度，武漢高校在遙感領(lǐng)域上游硬件、高端裝備的研制與關(guān)鍵技術(shù)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(xué)設立宇航科學(xué)與技術(shù)研究院，邀請國防科技大學(xué)、長(cháng)春光機所、西安光機所等國內外知名的衛星平臺和遙感載荷專(zhuān)家加盟。宇航院于2017年9月正式獲批成立，旨在推動(dòng)航天與遙感等學(xué)科深度交叉融合，發(fā)揮優(yōu)勢學(xué)科示范輻射作用，提高學(xué)科整體建設水平， 在宇航科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域形成小衛星設計與制造和遙感儀器特色鮮明的研究方向。隨著(zhù)宇航院的快速發(fā)展，武漢大學(xué)在遙感技術(shù)學(xué)科鏈條的上游能力也越來(lái)越強。

　　從區域產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展來(lái)看，在遙感衛星產(chǎn)業(yè)鏈上游，武漢大學(xué)宇航院擅長(cháng)做衛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)展有限公司聚焦衛星的整星交付能力及通遙星座建設，航天科工火箭技術(shù)有限公司研制快舟系列商業(yè)火箭，構建強大的發(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”衛星過(guò)境武漢上空，成功對武漢市局部區域進(jìn)行拍攝并獲取高質(zhì)量的遙感影像數據，武漢大學(xué)文理學(xué)部、工學(xué)部、信息學(xué)部等區域全部有效覆蓋，上圖為影像之一。受訪(fǎng)者供圖

　　空間工程總體部武漢衛星產(chǎn)業(yè)園小衛星智能生產(chǎn)線(xiàn)是我國第一條小衛星智能生產(chǎn)線(xiàn)，2018年啟動(dòng)，2021年5月完成首星下線(xiàn)，2023年順利完成衛星批量生產(chǎn)任務(wù)，并對外輸出智能制造能力。從建產(chǎn)線(xiàn)到用產(chǎn)線(xiàn)，智能制造水平不斷提升;從用產(chǎn)線(xiàn)到造產(chǎn)線(xiàn)，智能制造技術(shù)在更大領(lǐng)域推廣應用。生產(chǎn)線(xiàn)以“柔性智能、數字孿生、云制造”為智能制造技術(shù)導向，既能滿(mǎn)足單顆、小批量衛星的研制生產(chǎn)，也可滿(mǎn)足規?；?、批量化的小衛星生產(chǎn)。目前，生產(chǎn)線(xiàn)具備年產(chǎn)240顆(雙班制)1噸以下小衛星的批產(chǎn)配置能力。

　　

 

　　空間工程總體部武漢衛星產(chǎn)業(yè)園小衛星智能生產(chǎn)線(xiàn)是我國第一條小衛星智能生產(chǎn)線(xiàn)，2018年啟動(dòng)，2021年5月完成首星下線(xiàn)，2023年順利完成衛星批量生產(chǎn)任務(wù)，并對外輸出智能制造能力。受訪(fǎng)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)航天列為戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一，我們迎來(lái)了中國商業(yè)航天發(fā)展的重要機遇期。商業(yè)衛星的發(fā)射越來(lái)越密集，對商業(yè)火箭的需求也越來(lái)越多，由此，也推動(dòng)了我國商業(yè)運載火箭的蓬勃發(fā)展。隨著(zhù)遙感衛星星座的加快建設，空間基礎設施將進(jìn)一步完善，政產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同聯(lián)動(dòng)逐步加強，將進(jìn)一步釋放遙感數據要素價(jià)值，創(chuàng )新更多應用場(chǎng)景。”邵遠征說(shuō)。

　　中下游應用

　　導航衛星、通信衛星、遙感衛星三類(lèi)主要的衛星中，遙感衛星目前的商業(yè)化空間相對更為顯著(zhù)，通過(guò)空中拍照、傳輸圖片影像的方式來(lái)提供服務(wù)。

　　遙感衛星，上游國家放開(kāi)，市場(chǎng)可以參與發(fā)射，下游應用也是百花齊放。這一領(lǐng)域，工科應用屬性較強，技術(shù)與市場(chǎng)需求有著(zhù)天然的合作點(diǎn)，在國家政策的支持下，技術(shù)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)，這一現象并不鮮見(jiàn)，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(lǐng)域多年的中下游企業(yè)。也有上游衛星研制企業(yè)業(yè)務(wù)轉型，探索空間信息應用。

　　“當時(shí)團隊日夜奮戰，攻克了星間激光通信技術(shù)，可以減少對地面站的依賴(lài)。目前，我們公司在太空中有3顆衛星，每天經(jīng)過(guò)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?dòng)浾?，行云公司抓總研制了國內最小的星間激光通信載荷，實(shí)現了國內衛星物聯(lián)網(wǎng)星座激光通信零的突破，打通了衛星物聯(lián)網(wǎng)星座間信息傳輸的瓶頸制約。

　　

 

　　武漢國家航天產(chǎn)業(yè)基地行云公司行云二號衛星。航天三江供圖

　　行云公司也在轉型發(fā)展，聚焦衛星數據應用。圍繞空間信息應用服務(wù)需求，在城市治理、自然資源、智慧農業(yè)、智慧交通、智慧水利等重點(diǎn)行業(yè)，構建了以應用終端、應用軟件、行業(yè)應用解決方案、數據增值服務(wù)為支撐的業(yè)務(wù)應用產(chǎn)品與服務(wù)體系。

　　此外，數據的落地應用與集裝箱運輸等行業(yè)結合。武漢中歐班列的集裝箱上，安裝航天行云衛星終端，監控集裝箱安全。同時(shí)監測冷鏈集裝箱溫度和濕度，出現溫度失常時(shí)，能及時(shí)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(guān)單位共同建設“武漢市衛星數據應用公共服務(wù)平臺”。整合導航、通信和遙感衛星數據資源，目前，平臺一期工程已完成建設并上線(xiàn)試運行。遙感衛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(huì )較小，繞過(guò)地球只有一個(gè)條帶的視野范圍，且需要很長(cháng)時(shí)間重返，還會(huì )受天氣影響，因此需多顆衛星接力。“平臺將國內外通導遙衛星數據資源匯集起來(lái)，相互補充，實(shí)現需求。”張勇表示，目前平臺已匯聚60余顆國內主流商業(yè)衛星、國內外免費衛星數據資源及專(zhuān)題成果資源。