“吉林一號”團隊十年來在商業(yè)航天遙感領域不斷探索——
五十萬米高空捕捉地表細節(jié)(講述·弘揚科學家精神)
“吉林一號”是我國最大的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座和全球最大的亞米級商業(yè)遙感衛(wèi)星星座。2015年，由長光衛(wèi)星技術股份有限公司研制的“吉林一號”星座首組4顆衛(wèi)星成功發(fā)射，開創(chuàng)我國商業(yè)衛(wèi)星應用先河。10年間，“吉林一號”星座研制團隊累計授權發(fā)明專利280余項，實現(xiàn)117顆衛(wèi)星在軌運行。日前，本報記者走進長光衛(wèi)星，了解“吉林一號”團隊開展科研攻關、提供信息服務的故事。
——編 者
走進長光衛(wèi)星數(shù)據(jù)大廳，工作人員輕點鼠標，大片青綠交錯的影像呈現(xiàn)在屏幕上。依托“吉林一號”遙感衛(wèi)星高分辨率成像技術，工作人員查看山西省某縣小麥長勢，系統(tǒng)將農(nóng)田標注為不同色塊，綠色表示長勢較好，黃色代表長勢正常，紅色則提示需施肥或灌溉?！芭c往年衛(wèi)星數(shù)據(jù)相比，這片地區(qū)的紅色區(qū)域較少，代表大部分區(qū)域小麥長勢正常?！遍L光衛(wèi)星副總經(jīng)理王棟介紹，工作人員會將作物長勢、建議重點關注區(qū)塊等信息形成報告?zhèn)鹘o用戶，幫助其制定春管方案。
長光衛(wèi)星是我國第一家商業(yè)遙感衛(wèi)星公司，公司的一間辦公室里，留存著一沓泛黃的設計草圖——“吉林一號”星座首組4顆衛(wèi)星概念圖。2015年10月，這4顆衛(wèi)星成功發(fā)射，拉開我國商業(yè)航天的大幕。10年間，這支團隊持續(xù)助力我國商業(yè)航天不斷向前。
“就像蒙眼穿繡花針”
逼近技術極限，提高相機質(zhì)量，面向市場推出高清遙感數(shù)據(jù)和標準化通用工具
在長光衛(wèi)星展廳，陳列著“吉林一號”第一至四代衛(wèi)星模型。展廳盡頭，是一幅巨型的長春市區(qū)高清遙感圖，足有400平方米。細看，小區(qū)、廠房、車輛、河流、綠地等清晰可見。這張圖正是由“吉林一號”衛(wèi)星拍攝生成。
2024年9月，長光衛(wèi)星發(fā)布了世界首個高清全球年度一張圖——“吉林一號”全球一張圖。這張圖累計覆蓋面積1.3億平方公里，實現(xiàn)了除南極洲、格陵蘭島外的全球陸地區(qū)域亞米級影像全覆蓋，使用分辨率為0.5米的影像占比超90%，整體云量小于2%。
“影像分辨率0.5米意味著衛(wèi)星在50萬米高空能夠捕捉到的地表最小細節(jié)尺寸。影像中的一個像素點，代表實際地面0.5米見方的區(qū)域。影像分辨率數(shù)值越小，代表分辨率越高，拍攝的細節(jié)也就越清晰。”“吉林一號”衛(wèi)星型號總設計師張雷介紹。
2022年，張雷帶領團隊開展“吉林一號”寬幅02星的設計研發(fā)工作，當時，相機精度已經(jīng)逼近技術極限，往前的每一步都極為困難。張雷說，需要讓相機部組件空間軸進一步精準對齊，可空間軸的具體位置并不可見，“就像蒙眼穿繡花針”。團隊不分晝夜，尋找、對齊、測量，失敗再重來……兩個月后，“吉林一號”寬幅02星平均系統(tǒng)波像差從0.073波長提高到0.056波長，影像質(zhì)量提高近10%。
拍到高清影像，怎么用？
打開遙感衛(wèi)星影像庫，某地的綠色樹木、白色樓宇間，夾雜著一大片土黃色色塊?！斑@片區(qū)域正在施工，土黃色色塊代表的是裸土揚塵源的重點監(jiān)測區(qū)域?！蓖鯒澖榻B，通過定期監(jiān)測影像，配合人工智能算法，能快速識別揚塵源，幫助有關部門開展污染督察與治理?！霸俦热纾?023年，某個林區(qū)發(fā)現(xiàn)疑似松材線蟲疫情，傳統(tǒng)人力排查需數(shù)月，而‘吉林一號’衛(wèi)星通過識別樹冠顏色變化，3天便識別、鎖定感染區(qū)域，第一時間上報林業(yè)部門定向消殺處理?！蓖鯒澱f。
隨著“吉林一號”在軌衛(wèi)星數(shù)量逐步增多，長光衛(wèi)星著力開放影像數(shù)據(jù)使用渠道?！凹夹g發(fā)展與開拓市場相輔相成，我們還上線了測距、標注等標準化通用工具，方便用戶使用這些數(shù)據(jù)。”王棟說，公司已同千余家下游企業(yè)建立合作，2024年營收超8億元。長光衛(wèi)星還研發(fā)了國內(nèi)首個“遙感+人工智能”APP——“吉林一號網(wǎng)”，注冊用戶已超18萬人，切片影像數(shù)據(jù)在線調(diào)用次數(shù)破1400億次。
“打造衛(wèi)星的‘眼角膜’”
開展自主研發(fā)，歷經(jīng)數(shù)千次嘗試，掌握加工納米級精度反射鏡的技術
生產(chǎn)車間，綠色地面，光可照人。一臺橙色機器人正在工作，操作臺上，一塊4開畫紙大小、深黑色的鏡片被緩緩打磨成型?！凹庸し瓷溏R，就像打造衛(wèi)星的‘眼角膜’。”光學加工技術負責人李巖介紹，反射鏡可以將衛(wèi)星采集到的地球光譜信息精準收錄進相機，進而生成圖片，是衛(wèi)星的重要光學元器件。
反射鏡加工精度為納米級，每道加工工序，都離不開團隊的自研自編。一些關鍵加工設備也曾依靠進口，可機器一出故障，只能委托外方維修，費用高、耗時長。
“一定要造出屬于自己的設備！”2016年，李巖開始帶領團隊研制國產(chǎn)智能加工機器人。不出半年，機器人便有了雛形，“開頭順利得超乎想象?！崩顜r說，“可落到實際加工上，問題出來了——都是按標準規(guī)范操作，做出來的反射鏡精度就是不達標。”
繼續(xù)研究?！霸囼炘锨械帽劝驼七€小，省下一點，就能再多做一次測試?！崩顜r說。
逐漸有了答案：加工過程中，刀具會產(chǎn)生極微小的磨損，因此，對于全新的刀具和使用過的刀具，操作標準應該略有調(diào)整；再者，同樣一塊材料，加工其邊緣和中心部位時，刀具的力度、角度也需要調(diào)整……
“要知道這些，只能靠自己摸索?！崩顜r感嘆。歷經(jīng)數(shù)千次嘗試，2021年，智能加工機器人終于投產(chǎn)?！凹忠惶枴狈瓷溏R主鏡加工時間從大約半年縮短到一個半月，加工成本降低兩成。
“技術攻關光靠我們一家不行，需要上下游互相扶持?！遍L光衛(wèi)星副總經(jīng)理賈宏光說，“吉林一號”團隊還為多家公司提供技術、資金支持，在當?shù)氐姆龀窒?，逐步形成超千家上下游企業(yè)參與的航天產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)?！凹忠惶枴毙l(wèi)星部組件國產(chǎn)化率已達100%。
“年輕人早晚會做得更好”
開展頭腦風暴，鼓勵創(chuàng)新探索，為商業(yè)航天培育更多人才
一層網(wǎng)面、一層銀膜……走進長光衛(wèi)星熱控實施工藝車間，機械轉(zhuǎn)動，10分鐘后，一套兩平方米的多層隔熱組件制作完成。“衛(wèi)星在軌運行過程中會面臨近300攝氏度的溫差，再經(jīng)過進一步加工，它就會變成隔熱保溫的‘衛(wèi)星外套’?！避囬g負責人吳清爽說，“放在幾年前，這個活兒需要3個人一起，忙活1小時?！?/p>
“在熱控環(huán)節(jié)，80%以上的工序都能機械化，剩下的步驟，大家有啥想法？”趁著空閑，吳清爽招呼大家開個小組會。
“衛(wèi)星接地風琴片還要手工操作，一層層夾進隔熱組件。能不能讓機器人完成？”20多歲的宋秀志率先開口。
“也沒那么簡單，衛(wèi)星接地風琴片要求細致，不能出現(xiàn)任何的相對位移和變形。”有人提出質(zhì)疑。
“我之前了解過，在其他行業(yè)有類似的設備，我們能不能借鑒改造？”宋秀志琢磨著。
…………
一陣頭腦風暴，吳清爽最后發(fā)言：“既然有可行性，小宋你牽頭，去申請公司的小微項目?！?/p>
“在‘吉林一號’團隊，有啥想法，大家都敢說敢試?！辟Z宏光說，“可能有做不好的時候，但要相信年輕人早晚會做得更好?！眻F隊給年輕人壓擔子，通過帶薪培訓、獎金等方式激勵創(chuàng)新，也不會因為項目失敗而作出處罰。
為商業(yè)航天培育更多人才和新鮮血液，還要走出“吉林一號”。
2022年，長光衛(wèi)星上線了免費下載的“共生地球”APP，便于公眾免費體驗衛(wèi)星遙感服務。長光衛(wèi)星還面向社會舉辦多期免費培訓班，報名者除了相關領域從業(yè)者，還有許多有志于從事航天事業(yè)的大學生。
賈宏光說，高頻次、低成本的商業(yè)航天發(fā)射正在成為現(xiàn)實，商業(yè)航天領域的競爭日趨激烈，但他信心十足。“到2027年底，公司在軌衛(wèi)星數(shù)量預計將增至300顆。政策逐步完善，產(chǎn)業(yè)鏈和人才隊伍不斷壯大，給了我們繼續(xù)逐夢星辰的底氣！”
(人民日報 本報記者 劉以晴)