ICEYE 發(fā)布世界上第一個基于小型化雷達衛(wèi)星平臺——Spotlight

2020年5月30日，新華社發(fā)布了發(fā)改委完成的《關(guān)于2019年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2020年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案的報告》，其中提到：在“新動能”方面，將支持商業(yè)航天發(fā)展，延伸航天產(chǎn)業(yè)鏈條，擴展通信、導(dǎo)航、遙感等衛(wèi)星應(yīng)用?！靶禄ā睘檎麄€商業(yè)航天發(fā)展注入新的動力。低軌寬帶通信星座可以構(gòu)建服務(wù)全球的高速低延時信息傳輸網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)下的熱點；導(dǎo)航增強星座可以更精準的位置服務(wù)是未來自動駕駛和地圖服務(wù)的重要支柱；而遙感星座則可以用獲取全球地表信息，對人類與自然的活動進行精確的記錄。

所謂遙感，是指從遠處探測感知物體，也就是不直接接觸物體，從遠處通過探測儀器接收來自目標地物的電磁波信息，經(jīng)過對信息的處理，判別出目標地物的屬性。1609年伽利略發(fā)明的望遠鏡可以說是最早的光學(xué)探測器。衛(wèi)星遙感就是將探測器安裝在衛(wèi)星上，實現(xiàn)對地球表面的探測。根據(jù)數(shù)據(jù)獲取方式的不同，遙感又分為主動遙感和被動遙感。傳統(tǒng)的可見光、紅外、紫外等都是被動遙感，而微波遙感則是需要主動發(fā)送電磁波到地面，利用回波來成像，稱為主動遙感。與光學(xué)載荷相比，微波遙感載荷技術(shù)成熟晚，但具有全天候、全天時的優(yōu)點。

微波遙感成像目前采用較多的是合成孔徑雷達技術(shù)。該技術(shù)起源于軍事偵察對雷達的高分辨率要求。1951年6月美國Goodyear宇航公司的Carl Wiley最早提出用多普勒頻率分析的方法來改善雷達的角分辨率，這是合成孔徑雷達技術(shù)的開端；1978年6月27日，美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）發(fā)射了世界上第一顆載有合成孔徑雷達的海洋衛(wèi)星SEASAT-1，開啟了人類研究和使用合成孔徑雷達的新紀元。星載合成孔徑雷達作為一種及時、可靠的軍事情報來源，受到各個航天大國的普遍重視，近些年星載合成孔徑雷達技術(shù)得到快速發(fā)展。以往大家普遍認為合成孔徑雷達衛(wèi)星成本太高，主要用于軍用；而芬蘭的ICEYE、美國的Capella和日本的Synspective商業(yè)公司讓我們改變了這個看法。

ICEYE團隊起源于大學(xué)納米衛(wèi)星小組Aalto-1。2018年1月，ICEYE-X1是該公司的第一個概念驗證微衛(wèi)星任務(wù)，于2018年1月12日在印度Satish Dhawan航天中心的ISRO PSLV-C40火箭上發(fā)射。ICEYE-X1也是世界上第一顆微小雷達衛(wèi)星（不到100千克）；截至2019年底ICEYE已成功發(fā)射3顆雷達衛(wèi)星，并形成了小型雷達衛(wèi)星的星座組網(wǎng)和商業(yè)化運營服務(wù)能力。2019年8月ICEYE 發(fā)布了世界上第一個基于小型化雷達衛(wèi)星平臺開發(fā)的Spotlight（聚束式）成像模式1米分辨率衛(wèi)星圖像，并商業(yè)化銷售。2020年3月ICEYE發(fā)布了其最新的視頻合成孔徑雷達產(chǎn)品的預(yù)覽，具有行業(yè)里程碑意義。2020年3月27日，ICEYE公司宣布正式提供0.25m分辨率的雷達衛(wèi)星圖像服務(wù)。

Capella Space公司是一家美國商業(yè)航天初創(chuàng)公司，由Payam Banazadeh和William Woods于2016年在加利福尼亞帕洛阿爾托建立。CapellaSpace最終打算建設(shè)一個由36顆衛(wèi)星構(gòu)成的星座，以便能實現(xiàn)每小時重訪的合成孔徑雷達遙感服務(wù)，作為美國一家商業(yè)雷達圖像的供應(yīng)商，該公司主要解決用戶兩個痛點，第一是價格，二數(shù)據(jù)的及時性。Capella Space通過采用新技術(shù)設(shè)計微小衛(wèi)星實現(xiàn)對衛(wèi)星成本的降低；通過設(shè)計36個衛(wèi)星的組網(wǎng)允許實現(xiàn)對地的最低1小時的重訪時間；通過與衛(wèi)星通信公司合作實現(xiàn)對用戶需求的最快30分鐘響應(yīng)。2018年12月3號該公司的首顆小衛(wèi)星已經(jīng)由太空探索公司“獵鷹”9火箭發(fā)射入軌，具備提供合成孔徑雷達數(shù)據(jù)服務(wù)的初始能力。2020年5月13日公司宣布已與美國國防部（DoD）簽署合同，旨在向美國海軍提供合成孔徑雷達數(shù)據(jù)。2020年8月24日該公司宣布了與發(fā)射供應(yīng)商Rocket Lab合作的發(fā)射計劃 “I Can’t Believe It’s Not Optical”，計劃于8月?lián)駲C將一顆百公斤級合成孔徑雷達衛(wèi)星“紅杉號”發(fā)射入軌。

此外，來自日本的Synspective公司也計劃利用25顆小型合成孔徑雷達衛(wèi)星組成的可覆蓋全球的遙感星座提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)解決方案，自2018年2月成立以來該公司累計籌集了1億美元的資金，已與Rocket Lab達成合作，計劃于2020年年底將其首顆地球觀測衛(wèi)星StriX-α衛(wèi)星送入軌道。

全球主要商業(yè)合成孔徑雷達星座計劃

隨著遙感對時間維度的要求越來越高，高頻次及時性成為許多應(yīng)用場景的必須，由于光學(xué)遙感無法確保在黑夜或陰雨霧霾天氣提供圖像，合成孔徑雷達的應(yīng)用價值逐漸凸顯。此外合成孔徑雷達的干涉能力，也對毫米級精細監(jiān)測成為了現(xiàn)實。當(dāng)前遙感產(chǎn)業(yè)在云技術(shù)和AI技術(shù)的帶動下，向在線存儲、在線服務(wù)的方向邁進，遙感產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化趨勢不可逆轉(zhuǎn)。雖然有人抱怨雷達的圖像沒有光學(xué)圖像那么直觀，但遙感的最終產(chǎn)品不單是圖像本身，而是提供越來越多能夠滿足客戶需求的圖表分析、某種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和特定場景的信息，所以對最終用戶而言，用的是合成孔徑雷達還是光學(xué)傳感器也不那么重要了。

在中國，北京智星空間科技有限公司對標ICEYE、Capella Space和Synspective，以合成孔徑雷達載荷和衛(wèi)星平臺一體化設(shè)計切入遙感產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。目前該公司已成功研制出雷達載荷產(chǎn)品，首顆多光譜衛(wèi)星也將搭載長征八號火箭送入太空；明年下半年公司計劃完成國內(nèi)首顆商業(yè)X波段合成孔徑雷達衛(wèi)星的發(fā)射，未來12顆星的星座也在籌劃之中。

讓我們拭目以待，在新基建產(chǎn)業(yè)政策的助推下，我國商業(yè)合成孔徑雷達星座早日誕生。
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