中国航天技术进步的缩影——委内瑞拉遥感卫星二号的技术与国际合作亮点解读

□ 文 /郭倩 摄 /南勇

中国航天技术进步的缩影
——委内瑞拉遥感卫星二号的技术与国际合作亮点解读

□ 文 /郭倩 摄 /南勇

2017年10月9日12时13分，长征二号丁运载火箭托举着委内瑞拉遥感卫星二号（简称“委遥二号”），在酒泉卫星发射中心顺利升空，委内瑞拉有了第三颗人造地球卫星。

▲ 星箭组合体吊装

这颗卫星由中国航天科技集团公司五院航天东方红卫星有限公司（简称东方红卫星公司）研制，在委内瑞拉被命名为“苏克雷卫星”，以纪念南美洲独立领袖安东尼奥·何塞·苏克雷。

委遥二号是我国遥感卫星整星出口中性能最先进、合作研制程度最深的一颗卫星，继2008年委内瑞拉一号通信卫星和2012年委内瑞拉遥感卫星一号之后，中委两国在航天领域再度携手，推动合作迈上新台阶。

集两台先进载荷与多项创新技术于一身，委遥二号卫星将对委内瑞拉发展国民经济、改善人民生活、促进社会进步等产生积极作用的同时，也将为南美洲的发展带来福音。

中委合作渊源长

航天合作见证并深化着中国与委内瑞拉两国之间的友谊。早在十几年前，两国间在航天领域的合作就已步入快车道。

2008年10月，委内瑞拉一号通信卫星在西昌卫星发射中心成功发射升空，中国航天首次叩开拉丁美洲整星出口的市场。

2012年9月，长二丁火箭在酒泉成功发射委内瑞拉遥感卫星一号，这是中国航天出口的第一颗在轨交付的遥感卫星，实现了我国遥感卫星出口零的突破。

多年来，卫星应用惠及委内瑞拉经济发展与国计民生，为当地通讯、测绘、医疗、环保、偏远地区教育等发展发挥了重要作用，使近800万委内瑞拉民众受益。

2014年7月21日，委内瑞拉首都加拉加斯，在中国国家主席习近平和委内瑞拉总统马杜罗的共同见证下，中国航天科技集团公司董事长雷凡培与委内瑞拉科技部部长马努埃尔·费尔南德斯签署了《关于委内瑞拉遥感卫星二号项目的协议》。两个多月后，《委内瑞拉遥感卫星二号项目合同》签署。

如今，委遥一号卫星已经在轨稳定运行超过5年的设计寿命，为委方获取了大量遥感数据，顺利进入预定轨道的委遥二号卫星将逐步代替超期服役的委遥一号卫星，这颗看的更清、更真、更全的卫星将在当地国土资源普查、环境保护、灾害监测和管理、农作物估产和城市规划等领域发挥更加重要作用。

除了造福一国之外，卫星上天更大的意义在于辐射一方区域的发展。委内瑞拉一号通信卫星的波束覆盖拉丁美洲，据了解，乌拉圭等拉美国家正在使用这颗卫星转发器提供的服务，从某种程度而言，这颗卫星成为了带动拉美及加勒比地区发展的重要引擎。

此次顺利入轨的委遥二号卫星，其性能指标在南美洲遥感卫星应用领域颇具实力，在可以预见的未来里，将有更多拉美国家从中受益。

尖端科技于一身

委遥二号卫星是我国出口的整星中性能指标最先进的一颗民用遥感卫星。用卫星总指挥赵键的话来说，它是近几年中国航天技术进步的集大成者。

卫星上装有两台主要有效载荷——全色/多光谱高分辨率相机和短波/长波红外相机。全色/多光谱高分辨率相机可以实现全色、多光谱对地观测，这意味着在一定的谱段上，卫星的这只“眼睛”可以从遥远的太空中看到农作物是否有病虫害，也可以监督城市的规划与建设；而短波/长波红外相机是我国首次将推扫型红外相机作为出口卫星的有效载荷，它使得对地观测突破黑夜的限制，利用高精度温度感知实现全天时成像能力。

装在同一个卫星平台的两只“眼睛”功能各异，要想看向同一个地方并不容易，研制期间，团队突破了两台相机视轴一致的工程难题，卫星实现了联合对地遥感成像能力，融合幅宽大于30千米。

而这只是卫星研制难题中的冰山一角，在卫星总设计师崔玉福的印象里，“一路走来干了许多烧脑的事，创下了许多第一次。”

在红外相机的成像过程中，大气水汽是影响成像精度的重要因素，为降低水汽的影响，委遥二号卫星红外相机长波谱段采用了先进的分裂窗技术，进而大大提升对大气水汽的剔除能力，让红外成像精度更高更准确。

此外，卫星上的红外相机是我国迄今为止应用在小卫星上性能优越的最新产品，其实现高质量成像需要利用制冷机创造-213℃的超低温工作环境，同时卫星平台需要提供高精度超稳能力，这就要求制冷机工作时产生的微振动极其微小。为此，卫星团队首次研制了具有高制冷能力、低微振动的斯特林制冷机，并从源头设计入手对制冷机进行全链路的振动控制，在最大程度上减小微振动对高分辨相机成像质量的影响。

委遥二号卫星采用东方红卫星公司自主开发的CAST2000小卫星平台，要集多种应用和功能于小卫星平台一身是个十足的难题，在崔玉福看来，首次在小卫星上实现了亚米级成像相机、高性能红外相机与制冷机一体化协调设计是委遥二号卫星很大的技术亮点，也为未来卫星的研制工作提供了许多可复制经验。

“如果不是近些年中国航天在技术领域的快速发展与积累沉淀，我们不可能在三年内造出这样一个卫星。”赵键说，委遥二号卫星是一个缩影，映射出中国航天综合实力的提升和进步。

▲ 委内瑞拉遥感卫星二号

人员1∶1的深度合作

委遥二号卫星研制期间，走进东方红卫星公司，在卫星的系统设计、AIT等岗位上，人们会看到一番不同寻常的工作景象——中委两国的工作人员按照1∶1的人员比例共同奋战在卫星诞生的关键环节。

“这是我国出口卫星中与国外合作程度最深、覆盖范围最广、效果最为明显的一次履约。”崔玉福表示，委遥二号卫星可以称作是一次“标杆式”的对外合作。

按照约定，委遥二号卫星的研制过程由委方设计师与中方设计师联合开展系统层面的设计工作，按照双方1∶1的人员比例建立“委遥二号卫星联合研制团队”，进行卫星的“联合设计”“联合AIT”“联合发射”。

来自委内瑞拉的马里亚诺·因博特与中国航天结缘已久，本科毕业于北京航空航天大学的他现就职于委内瑞拉航天局，是委遥二号卫星的委方项目负责人。

马里亚诺告诉记者，来自委内瑞拉的约30人全程参与了正样卫星的所有系统级研制工作，先后有超过百人参与到卫星研制的不同阶段，双方人员共同探讨、共同设计、共同操作，“与中国技术人员的互动合作中，我们收获了非常丰富的经验。”

相比委遥一号卫星只向委方人员提供培训，赵键表示这次双方不仅仅是过去“教与学”的关系，更像是并肩作战的“战友”关系，研制期间，中方不是知识单向输出的绝对权威，而是双方对标国际标准，相互学习借鉴，“对方的一些技术想法，我们也会在充分沟通的基础上予以采纳。”赵键说。

对委方人员而言，委遥一号卫星研制中他们总是出现在“监督”“验收”的场合，这一次他们全流程加入到研制的关键过程。从研制方案设计到最终发射，从双方每周召开的例会到日常工作里罗列问题清单，无论重要会议还是寻常工作，都有委方工作人员的身影，他们会随时提出事无巨细的各种问题，再由中方人员耐心细致地答疑解惑。期间，卫星研制团队向委方提供了几百份文档，全部采用中英文对照的方式编写，不少文档由设计师上阵完成。

此外，在中方的帮助下，委内瑞拉AIT中心正在当地建设中，委遥二号卫星的两颗初样卫星将被送往当地供技术人员进行试验探索。未来，委内瑞拉将具备卫星的试验和总装能力，这将大大推动委内瑞拉航天事业的发展。

马里亚诺表示，此次合作是一次深入学习的过程，对委内瑞拉的航天发展具有重要意义。“未来，我们希望可以自主研发人造地球卫星，并推动委内瑞拉的航天发展跻身南美洲第一梯队。”

酒泉卫星发射中心曾成功发射了我国第一颗人造卫星，也相继圆满完成了13次载人航天发射，站在这里接受采访时，马里亚诺表示希望中委两国在航天领域合作可以拓展到载人航天、空间站发展建设等更广阔的领域，进而为委内瑞拉的科技进步与经济发展创造更多机会。

“我们十分希望中国送上太空的第一个外国航天员可以是委内瑞拉人。”马里亚诺说。

▲ 卫星吊装

▲ 中委双方技术人员讨论技术难题

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“三姐妹”即将退役 “两兄弟”接棒担当

2017年，环绕在太空中的委内瑞拉遥感一号卫星即将退役，发射至今，星上的两台全色多光谱相机和一台宽幅相机如同“三姐妹”一般，已尽职尽责值勤5年。

如今，它们迎来了自己的继任者——委内瑞拉遥感二号卫星（以下简称“委遥二号”）上的高分相机、红外相机“两兄弟”。

高分“大哥”视力提升“清又广”

委遥二号上的高分相机个头和小学生的课桌差不多，因为它比星上另一台红外相机的个头大，权且称它为高分“大哥”。“大哥”的分辨率优于一米，比委遥一号卫星上的全色多光谱相机提升了一倍多。

在600多千米的轨道高度运行，高分“大哥”不仅能够清晰地看到地面上的斑马线，还能够较清楚地看出直行和拐弯，分清哪些是公交车、哪些是小轿车，开启了我国出口国外遥感卫星的“亚米级”时代。同时，高分“大哥”可实现优于30千米的幅宽，“咔嚓眨个眼”，就能把相当于北京城五环内的景象尽收眼底。

红外“小弟”独特设计有担当

比起高分“大哥”来，体积相当于一台A3打印机的红外“小弟”则是“娇小”了不少。不过，别看它个头小，它可是我国首台出口国外的红外相机，是研制团队结合委内瑞拉气候条件进行量身打造、全新研制的一套相机，而且赋予了它多项创新技术。

红外“小弟”可以不分昼夜地工作，即使在夜间也可以准确地将温度差为0.2℃的两个目标识别出来。红外相机研制团队为它进行了一处名为“分裂窗”的独特设计，这也是首次在国内对地遥感载荷上采用该设计。简单地说，就是相当于为红外“小弟”佩戴了一副特殊的“眼镜”，能够帮助它剔除对目标观测时受到的水汽影响，使它精确“看”出各种地物的温度，准确判断城市建筑、流向河海中的污水、石油管道、林火等目标的热辐射状态。在长波红外谱段，研制团队还利用多种较为成熟的技术，在探测器器件层面实现了多光谱的“瞄准”，其精度达到了人类头发丝十分之一粗细，从而获取目标观测物的全方位信息。

“哥儿俩”齐力配合显身手

为了让红外“小弟”更好地显露本领，研制团队还为它配备了一台斯特林制冷机。相比同类产品，这台制冷机的制冷效率有近一倍的提升，能够帮助红外“小弟”更好地成像。不过，制冷机工作时产生的微振动会对高分“大哥”的成像质量造成影响。基于此，研制团队采取了相机与卫星一体化设计，将该制冷机的微振动输出降低为同类制冷机的四分之一，确保了高分“大哥”和红外“小弟”可同时成像，且成像质量良好。

红外“小弟”还拥有短波红外通道，具备“穿烟透雾”“识云辨雪”“立体观测”的能力，它和高分“大哥”通力合作，可识别农作物、土壤等不同状态反映出的不同谱段信息，帮助用户实现对多种作物病虫害的监测，精确判断农作物所受病害程度，开展农作物水量监测和长势监测分析，进行作物产量统计等，共同在农业调查领域大展身手。

责任编辑：薛滔