空间瞭望智库
(续上期)
新中国成立70周年、航天事业发展60多年来,中国航天不断发展壮大,在轨运行应用卫星超过200颗,形成了气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星系列、高分卫星系列、导航卫星星座、通信卫星系列等重要的空间基础设施,构建了较为完善的卫星应用体系,有力支撑了各行业的综合应用,带来了巨大的社会和经济效益。
目前,中国已形成固定通信广播、移动通信、数据中继等卫星通信技术服务体系,中星系列、亚太系列卫星向广播、通信等行业用户提供了优质、可靠的卫星通信资源,覆盖中国全境及“一带一路”沿线国家和地区。未来,中国将建成高低轨星座结合、覆盖全球、天地融通的天基信息网络体系,推动信息化与工业化融合,进一步满足“宽带中国”及“一带一路”沿线国家和地区的宽带通信需求。
2019年,中国卫通正式发布Ka卫星宽带业务品牌“中星无限”,依托中星16号等高通量卫星,以及电信级宽带卫星基础运营平台,提供个人/家庭宽带接入服务、大交通宽带服务、临时服务、政府和企业专网服务、移动通信基站中继传输和备份服务、物联网传输服务等。
同时,中国卫通持续打造覆盖全球主要海域的宽带卫星通信网络,逐步完善海上VSAT宽带卫星通信服务“MarineTel海星通”在中欧航线等全球主要海运航线及部分远洋渔船作业海域的覆盖。该网络可在全球网管系统统一调度管理下,通过多颗卫星实现中国及周边海域、印度洋、中东、欧洲及非洲部分海域的覆盖和多波束自动切换,满足全球远洋航运和海上油气平台的运行数据实时回传、互联网接入、音/视频传输等卫星通信服务。
中国已初步形成有线、无线、卫星相互补充的广播电视传输覆盖网络,支持移动、宽带、交互、跨屏广播电视融合业务的开展,提升了广播电视融合媒体的传输覆盖能力。
中星6A、中星6B、中星9号、中星9A、亚太5号、亚太6号和亚太7号等卫星为境内327套电视节目、324套广播节目和境外近300套卫星电视节目提供安全可靠的传输保障,承担了中国中央和地方广播电视节目省际传输、中央广播电视节目国际传播工作。同时,这些卫星还为中国边远地区超过1.39亿户家庭提供直播卫星电视传输服务,推动中国广播电视服务向标准化、均等化发展。
中星6C投入运行后,可为4K/8K等超高清广播电视业务发展提供充足、优质的卫星资源,进一步助推“智慧广电”建设工程,推进广播电视高清化,促进新技术的应用。
在新中国成立70周年庆祝大会等重要活动中,中国通信卫星提供了高质量的卫星广播电视信号传输保障,将活动盛况传播至千家万户,此次活动还首次通过卫星信号传输,采用4K+超高清影像的方式,在70家影院直播现场实况。
卫星传输手段在教育信息化中发挥了重要作用。教育部深入实施教育信息化2.0行动计划,发布《2019年教育信息化和网络安全工作要点》,加快推进中小学“宽带网络校校通”,加快贫困地区教育信息化发展,提升中小学校信息化建设与应用水平,联合工业和信息化部开展学校联网攻坚行动,推进偏远贫困地区学校的网络覆盖。高通量宽带卫星成为解决地面固网未覆盖地区通信需求的有效技术方案,是实现2020年“校校通”网络的重要保障,有助于完善学校网络教学环境建设,夯实学校信息化教学应用的基础条件,促进优质教育资源的广泛共享,进一步促进教育公平,提高贫困地区教学质量。
中国利用各类卫星全面支援国内外重特大自然灾害应急救援工作。随着卫星技术的提升、新卫星的服役,中国卫星应急保障范围不断扩大,工作时效性显著提升。
2019年,四川省凉山彝族自治州发生山体边坡垮塌,阿坝藏族羌族自治州境内因暴雨发生多起山体滑坡和泥石流,高分卫星第一时间根据应急成像计划获取高分影像图,为开展应急处置、灾后救援提供技术支撑与基础数据支持。
北斗系统在救灾方面发挥关键作用,目前已推广北斗终端超过4.5万台,受灾地区可以利用北斗短报文功能及时上报位置信息、突发灾害信息、灾区救助信息等,各级民政部门可以通过北斗终端进行灾区物资查询和监控,大幅提升应急救援管理水平。
北斗卫星系统与地基增强系统的结合提供了精确的时空信息,定位精度精确到厘米级甚至毫米级,在灾害监测上能够做到防范于未然。2019年3月,高精度北斗/GNSS监测系统实现毫米级监测,监测系统将信息发送至预警平台,以短信、邮件方式通知了甘肃当地政府、地质灾害应急中心,提前2天预警黄土滑坡,最大程度保障了人民生命财产安全。
通信卫星成为保障灾区应急通信的重要手段。2019年6月,四川宜宾发生6.0级地震,中国卫通为四川广播电视台提供中星6A卫星Ku频段临时资源,用于保障电视新闻节目传输;整合调用中星6A和中星10号卫星资源,为当地救灾救援提供通信带宽保障,主震发生1小时后,即通过卫星收到现场实时视频回传,为争夺“生命救援黄金72小时”提供了通信保障。
中国高分卫星数据还服务了阿拉伯国家等“一带一路”沿线国家和地区,基于高分卫星数据开展了“阿拉伯国家(地区)遥感地质图初步编制”、“阿拉伯国家重点地区地质环境遥感监测评价示范”、“多源遥感数据在尼罗河地区洪水淹没监测中的示范研究”等项目,在尼罗河洪水、智慧农业和采矿监测等领域取得多项研究成果,为当地经济社会发展作出重要贡献。
中国利用遥感卫星实现了周期性调查、动态化监测相结合的国土资源服务能力,相关卫星数据和技术为国家经济建设和社会发展提供了重要支持。
中国国家航天局推出高分卫星16米数据共享服务平台,将高分卫星数据向全球开放共享,为资源调查、环境评价、灾害应急监测、全球气候变化、农业与农村应用、地球科学研究提供了重要技术支撑,为其他国家、尤其是发展中国家的可持续发展提供了关键支持。
宁夏回族自治区在空间规划项目下开发了基于高分遥感数据的人工智能监测系统,对空间规划实施状况进行监测、分析,突破了传统监测手段的瓶颈,实现了规划效果的实时评估、违法违规建设图斑的快速监测,为自治区空间规划管理实施和考核提供了技术支撑。这是中国首次将相关技术应用于空间规划监测,有力推动了空间规划治理体系和治理能力的现代化。
中国依托中巴地球资源卫星04星数据资源建立中巴地球资源卫星04星数据(东盟)共享服务平台,建设了数据中心、接收站和应用终端,支持了东盟农业、水利、资源调查、城市规划和灾害监测等方面的遥感应用,促进了东盟国家科技和经济发展。
航天技术为海洋应用提供技术支撑。2019年,国家全球海洋立体观测网建设取得重大进展,海洋二号A卫星、海洋一号C卫星、海洋二号B卫星、“中法海洋卫星”共同开展业务化应用,对全球海洋实施联合探测,覆盖可见光、红外遥感、微波遥感,形成全天时、全天候、高分辨率的海洋综合遥感体系。
“中法海洋卫星”首次实现了海面风场与海浪方向谱的同步测量,在轨运行以来卫星平台和有效载荷工作稳定,各项功能和性能符合研制总要求,遥感数据质量良好,其精度优于设计要求。数据产品已在台风灾害监测、南北极海冰监测、海洋数值天气预报和短期预报中得到应用验证,星地系统具备业务化运行条件,为应对全球气候变化研究提供了数据支持。
中国综合利用卫星通信、卫星遥感、地面通信、大数据、云计算等技术,开展水环境、大气环境、生态环境应用,为国家水污染防治、大气污染防治、生态环境保护和监管等提供有力支撑。
高分卫星数据在宁夏回族自治区开展的“宁夏生态保护红线划定”、“宁夏生态保护红线勘界定标试点”和“沙坡头自然保护区生态环境与人类活动基础调查”等项目中发挥关键作用,服务贯穿红线划定依据、勘界标准、调查本底和评价指标的全过程,形成了可借鉴推广的基于高分遥感技术的生态保护红线工作方法。
中国利用卫星和地面系统构建了青海省祁连山区山水林田湖草一体化生态环境监测体系,天地一体化生态环境监测网络通过卫星通信手段能够实现野外生态环境监测数据的实时回传,环保业务应用系统能够开展低、中、高分辨率遥感专题产品生产与分发,为自然保护区、大型工程/区域开发项目区、冰川与水源涵养生态功能区的动态监测与评估提供数据支撑。
中国建设了三江源国家公园生态一张图系统,形成集管理、指挥、调度于一体的智能化指挥中心和智慧应用整合协调平台,通过集天、空、地多手段采样的信息数据,开展数据管理、挖掘与分析,支撑三江源国家公园自然资源管理、生态管护、应急监测管理、预警监测、移动执法、保护野生动物多样性等多样化业务应用。
以北斗导航卫星系统为代表的航天系统为交通运输行业提供关键技术支持,开展了体系化、规模化应用,实现了“北斗+互联网+行业”融合发展,有效提升了交通运输效率、减少了资源消耗,衍生出智慧生活新业态,成为助推社会活力的新引擎和助推器,并在关键区域保障了国家时空信息安全。
目前,北斗卫星导航系统广泛应用于重点运输过程监控、公路基础设施安全监控、港口高精度定位调度等环节,中国已有超过700万辆道路营运车辆、3万辆邮政和快递车辆、36个城市的8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施、7万余艘渔船和执法船应用北斗系统,已建成全球最大的营运车辆动态监管系统,形成覆盖中国关键水域的北斗高精度服务网络,有效提升了中国交通运输监控管理效率和安全水平。
“中国高精度位置网及其在交通领域的重大应用”项目获国家科学技术进步奖一等奖,项目研究成果在中国公路、水路、铁路、航空、邮政、大众出行等方面取得成功应用。
交通运输部海事局2019年发布《内河船舶法定检验技术规则(2019)》,明确内河船舶配备电子定位装置需满足北斗性能标准,对内河船舶航行安全以及环境保护起到积极的促进作用。中国启动了长江干线北斗地基增强系统工程的建设,推进了北斗差分服务在长江内河的覆盖,为基于北斗差分定位的自动识别系统(AIS)高精度终端的规范化应用打造了良好的产业生态系统,推动了“智能航海”和“智慧航运”的发展。
北京大兴国际机场采用了北斗高精度融合定位系统,机场室内定位精度达到30厘米,充分满足精准监测需求。
卫星遥感技术、卫星导航技术广泛用于农作物估产、农业工程规划与项目管理、农业灾害监测与损失评估、智慧农业等领域。
中国高分辨率卫星数据与图像识别和计算技术融合,大幅提高了监测能力,为粮食产量预估、引导农作物的种植等决策提供精准的数据支撑。
北斗农业应用已遍布全国,北京、辽宁、山西、湖北、江苏、上海、浙江等省市在农业生产中推广应用北斗卫星导航系统。依托北斗卫星导航的自动驾驶拖拉机大幅提高了作业质量和作业效率,单台农机日均作业量提高了30%。
卫星通信与导航技术提高了医疗服务的自动化和智能化水平,以高安全、高速率的信息传输实现了医院、科室和专家之间的协同作业,提高了医院的响应速度和效率。
国家卫生健康委员会和宁夏回族自治区人民政府批准《宁夏回族自治区“互联网+医疗健康”示范区建设规划(2019年-2022年)》,提出在2年内依托现有光纤专网,利用5G和卫星通信等新技术,建设全域医疗健康信息专网,实现自治区、市、县、乡、村医疗卫生机构信息互联互通。
风云系列气象卫星在国内外气象观测与预报、应对气候变化等领域发挥重要作用。目前,风云卫星为全球98个国家和地区的用户提供卫星资料和产品,2005年以来共提供122类产品,数据6358.7TB,有19个国家通过中国气象局卫星广播系统实时接收风云卫星数据,29个国家建成风云卫星数据直收站,24个国家注册成为“风云卫星国际用户防灾减灾应急保障机制”用户。
风云二号、风云三号、风云四号、碳卫星等10余颗卫星在轨开展气象观测,形成“多星在轨、统筹运行、互为备份、适时加密”的业务模式;卫星资料实现在全球数值预报系统中的同化,提高了数值天气预报的准确性,综合应用能力进一步提升,在天气预报、生态文明建设中发挥关键作用。
风云二号H星投入运行后,每天进行28次全圆盘扫描观测,20次北半球观测,另外可根据“一带一路”沿线国家需求启动高频次区域加密观测,提供定制化的气象预报和防灾减灾服务。
中国通过开展航天领域的国际合作,推动航天科技在更广范围、更深层次、更高水平服务各国经济发展与社会进步。2019年,中国航天产业国际化步伐不断加快,开展了商业发射、整星出口、合作研制和搭载服务等多类型的国际合作项目。
—正式发布中国空间站空间科学实验第一批入选项目。中国向世界各国特别是发展中国家提供利用中国空间站开展应用实验的机会,来自17个国家、23个实体的9个项目成功入选中国空间站开展空间科学实验的第一批项目。
—遥感卫星支援全球灾害监测。应空间与重大灾害国际宪章组织请求,中国多次紧急启动卫星应急响应机制,采取紧急救援行动,为印度、印尼等国家提供最新卫星影像和历史存档数据。
—建立高分卫星数据共享服务平台,向全球开放中国高分卫星16米数据,为资源调查、环境监测与评价、灾害应急、全球气候变化研究、农业与农村应用、地球科学研究等领域提供技术支撑,为其他国家、尤其是发展中国家的可持续发展提供支持。
—深入推动与俄罗斯的航天合作。中国国家主席习近平和俄罗斯总统普京共同签署《中华人民共和国和俄罗斯联邦关于发展新时代全面战略协作伙伴关系的联合声明》,指出在实施《中俄2018-2022年航天合作大纲》的基础上拓展并深化两国航天领域长期互利合作,包括在运载火箭及发动机、月球与深空探测、对地观测、航天电子元器件、空间碎片监测、低轨卫星通信系统等重点领域开展合作。
—与法国签订共同探月方案,嫦娥六号将为法国搭载将近15千克的照相机、扫描仪等载荷。
—与巴基斯坦签署《中国载人航天工程办公室与巴基斯坦空间与上层大气研究委员会关于载人航天飞行活动的合作协定》,标志着中巴双方在载人航天领域的合作开启新阶段。
—“中国-东盟科技伙伴计划”中巴地球资源卫星04星数据(东盟)共享服务平台项目顺利通过验收,东盟各国能够通过平台使用中国国产的遥感卫星数据。
—中国-东盟北斗/GNSS(南宁)中心建成。该中心是继中阿北斗/GNSS中心之后运行的第二个中心,将有力推动北斗国际化发展,加快和深化中国与东盟国家的合作。
—与巴西深化航天合作。两国合作研制的第6颗地球资源卫星——中巴地球资源卫星04A星成功发射。整星由14个分系统组成,双方各负责7个分系统的研制任务。卫星入轨后可提供延续的卫星遥感数据及应用,满足两国用户需求,深化南南合作。此外,中国还为巴西提供卫星发射服务,将弗洛里亚诺波利斯卫星-1送入轨道。
—向埃塞俄比亚赠予微小卫星。为应对气候变化,中国与埃塞俄比亚开展“南南合作”,赠予埃塞俄比亚微小卫星。这是埃塞俄比亚首颗人造地球卫星,主要配备多光谱宽幅相机,能够获取农林水利、防灾减灾等领域多光谱遥感数据,支撑埃塞俄比亚开展气候变化研究。
—中国援埃及二号卫星项目启动。埃及成为第一个在“一带一路”倡议框架下与中国开展航天合作的国家,合作项目包括一颗小型遥感卫星、一个地面测控站、一套地面应用系统及人才培训等内容。
—肯尼亚“万村通”项目竣工。“万村通”项目是习近平主席在中非合作论坛上提出的中非人文领域合作举措之一,旨在为非洲30多个国家的1万多个村落接入卫星数字电视信号。肯尼亚是首批启动“万村通”工程的国家,项目使肯尼亚800多个村落、1.6万多个家庭获得免费的卫星电视服务。
中国大力推动全面深化改革,面对全球商业航天迅猛发展的态势,紧跟世界步伐发展商业航天。一方面,出台政策鼓励更多资本参与研制、发射和运营商业卫星,开展增值服务;另一方面,通过传统航天企业带动商业航天发展,积极开放供应链,加强资源共享,促进技术发展,创新商业模式。
中国商业卫星发展势头强劲,卫星制造主体数量快速增长,呈现梯队化、多元化发展趋势。传统航天企业牵引高性能商业卫星研制,商业航天企业瞄准细分领域发展卫星并积累技术能力。2019年,中国研制发射了超过40颗商业卫星,100千克以下的微纳卫星数量最多,覆盖通信、遥感、技术试验等多个领域。
商业通信卫星领域,2019年中国研制发射12颗卫星,在轨商业通信卫星总数达25颗,包括地球静止轨道卫星和低轨微纳卫星两大类。航天科技集团研制的2颗中星系列卫星相继发射,参与构建中国卫星广播电视、高通量通信骨干网络。中电网通一号A/B星发射入轨,具备传输组网、星间测量等多项功能。全球多媒体-卫星系统α阶段A/B星成功发射,开展Ka频段移动通信试验。和德二号卫星发射入轨,开展海事和航空数据采集业务。天启卫星实现5星组网,提供全球物联网数据传输、应急通信、物资跟踪等服务。
商业遥感卫星领域,2019年中国研制发射20颗卫星,在轨商业遥感卫星总数近40颗,大多数是面向商业以及公共领域的微纳卫星,此外还包含部分较高性能的小卫星。航天科技集团研制的5颗宁夏一号卫星成功发射,主要用于在轨电磁频谱监测。吉林一号5颗高分和高光谱卫星相继入轨,服务于林区监测、海洋生态监测、海上交通管理与救援等领域。5颗欧比特卫星发射入轨,可用于视频、高光谱成像。“灵鹊”星座、千乘一号星座相继部署首发试验星,提供多样化遥感能力;仪征一号、未来号-1R等卫星成功发射,分别服务江苏地区国土资源管理,以及黄淮海地区精准农业数据应用。
商业技术试验卫星领域,2019年中国研制发射10余颗卫星,在轨商业技术试验卫星总数超过20颗。精致高分试验卫星、金牛座纳星、天仪、星时代等多颗卫星发射入轨,开展卫星组网、平台、分系统、载荷等多种类型的技术试验。
商业航天围绕低成本、快速灵活进入空间的市场需求,以小型运载火箭为突破口开展研制工作,面向微小卫星市场提供商业发射服务,并呈现社会资本融资、研发分工明确、资源共用共享等特点。2019年传统航天企业继续释放技术资源、优化服务模式,加速布局商业发射服务;民营航天企业在宏观政策引导下,整合技术、人才等资源实现了快速发展。
2019年,长征十一号运载火箭以“一箭多星”的方式完成了多次商业发射,提供了“拼车”和“专车”式发射服务,包括以“一箭七星”方式在黄海海域首次进行海上固体火箭发射,以“一箭五星”方式将珠海一号03组卫星发射入轨等。长征六号运载火箭以“一箭五星”方式将5颗宁夏一号卫星准确送入低倾角轨道。航天科技集团发布“龙”系列商业运载火箭,捷龙一号运载火箭首次发射取得成功,将3颗卫星送入预定轨道。
快舟一号甲固体运载火箭实施5次发射任务,将12颗卫星送入轨道,并于12月7日实现了同一天、同一型号、同一发射场两连发,两次发射任务间隔不到6小时。
双曲线一号遥一火箭将北理工一号、气球卫星等2颗卫星发射入轨,标志着中国民营商业航天运载火箭第一次成功发射并高精度入轨。
蓝箭航天公司的“天鹊”TQ-12液氧甲烷发动机试车成功,成为世界第三台完成全系统试车考核的大推力液氧甲烷火箭发动机,标志着中国民营企业首次掌握了百吨级液体火箭发动机关键技术及研制保障能力。
随着空间基础设施的不断完善,卫星运营服务逐步成为商业航天的价值高地。商业航天企业通过运营卫星、挖掘数据、分析信息,实现产业链中下游整合,促进航天与其他行业融合,创造更多价值和盈利。
高景一号卫星在轨稳定运行3周年,卫星具备多种成像模式,同时具备高敏捷能力和高稳定度,是目前中国性能最高的商业遥感卫星,至今累计获取400万景图像,图像产品质量优良,投入商业运营后于2019年实现盈利。
珠海一号遥感微纳卫星星座03组卫星发射升空,与在轨卫星组网形成12颗卫星在轨运行,首次成功实现中国商业航天高光谱卫星组网。
商业测控能力持续增强,航天驭星建成了精河站、中卫站、福州站、哈尔滨站、吕梁站、武汉站等地面站,测控范围覆盖全国境,测运控服务覆盖U、V、S、X四个频段,累计为39颗卫星提供了测运控服务。
随着通信卫星、北斗导航卫星、高分卫星等系统的建设,卫星应用全面开启,卫星地面设备、消费端设备迎来增长期。中国已形成京津冀、珠三角、长三角、华中鄂豫湘、西部川陕渝等卫星地面设备制造产业聚集区,培育了众多制造及系统集成商。
目前,中国能够提供地面站、控制站、静中通、动中通、卫星电视终端、卫星无线电终端、卫星宽带终端、卫星移动通信终端等各类等网络设备和用户终端。天通一号智能手机发布,能够利用卫星实现高速率数据传输,话费相当于国外同类服务的十分之一。
北斗应用与产业化持续发展,北斗手持终端、北斗芯片和板卡、农机自动驾驶系统等设备深入行业应用和大众生活。支持北斗三号新信号的22纳米工艺射频基带一体化导航定位芯片已经实现规模化应用。新一代北斗高精度天线、板卡、宽带射频芯片等系列产品完成研发,性能指标持续提升,具备大规模应用推广条件。国外主流厂商也纷纷推出支持北斗三号新信号的基础产品。
2020年徐徐展开,世界航天会有更多精彩上演,全年发射次数预计突破130次,达到历史最高位水平,航天器发射数量预计突破2000个。中国航天全年发射次数有望突破40次,北斗导航、探月三期、高分专项等重大工程收官,新一代载人飞船、首次火星探测等任务即将陆续发射,长征家族多型火箭迎来首飞。这些令人瞩目翘盼的大事件,必将在2020年写就中国航天新篇章、创造中国航天新辉煌。
站在新的历史方位上,中国航天进入从跟跑为主转向更多领域并跑、局部领域领跑的跨越发展阶段,又恰逢筑牢航天强国建设基础的攻坚决胜期,中国航天将开启更高质量、更高效率、更高效益发展新征程。前进道路上,中国航天有梦想、善创新、重实干,只争朝夕、不负韶华,将勇做走在时代前列的奋进者、开拓者、奉献者,以更高智慧、更佳方案、更多实干,不断创造更加美好的未来,不断创造航天事业的新辉煌,为中华民族伟大复兴的中国梦作出新的更大贡献!(续完)