“海南一號”探路商業航太

工作人員對“海南一號”衛星進行星地對接試驗，標誌著衛星研製接近尾聲，預計今年底在文昌發射。武威攝

在位於北京的衛星研發工廠，工作人員對“海南一號”衛星進行總裝和整合測試。圖片由受訪對象提供

近日，中國航太界傳來一則好消息：運載9顆“吉林一號”高分03系列衛星的長征十一號運載火箭在我國黃海海域成功發射，實現我國首次海上商業化應用發射。這則消息如雲間透出的陽光，照進中國科學院空天資訊研究院海南研究院（以下簡稱中科院空天海南研究院）院長楊天梁的心頭，暖意洋洋，也更堅定了他的信心。

5年前，中科院空天海南研究院著手籌劃“海南一號”衛星項目，經過反覆研討，逐漸發展出由“海南一號”6顆光學衛星、“三亞一號”2顆高光譜衛星和“三沙一號”2顆SAR（合成孔徑雷達）衛星組成“海南衛星星座”的想法。“通俗地説，海南衛星星座全部發射後，對保護漁民遠洋作業、及時開展海上事故搜救等工作意義重大。”“海南一號”衛星項目副總設計師、三亞中科遙感研究所副所長王雷説。

作為“海南衛星星座”的首發陣容，“海南一號”衛星研製項目已被列入海南省重大科技計劃項目。作為項目總設計師，楊天梁像頭早起的黃牛，拉著“海南衛星星座”這架“犁”，耕耘在海南商業航太産業這片“晨曦中的沃野”，“我們希望通過發射‘海南一號’衛星，走出一條從研發、製造、發射到應用的海南商業航太産業之路，實現‘海南星海南造、海南發、海南用’。”

光學衛星搭載“千里眼”

“海南一號”載荷相機可從500公里外拍攝解析度最高1.5米的照片

不久前，在中國遙感衛星地面站三亞站，“海南一號”一期4顆光學衛星成功完成了星地對接試驗。目前，4顆衛星正分別在北京、深圳兩地的衛星研發工廠進行總裝和整合測試，首批爭取於今年底發射。

“星地對接試驗是為了驗證衛星系統和地面系統之間介面的一致性、匹配性和正確性，而整合測試是測試所有系統是否工作正常，這影響著衛星上天后能否正常運轉。”王雷介紹，在“海南一號”衛星項目建設中，分為衛星系統建設、地面系統建設和應用系統建設三個部分。在其中的衛星系統裏，又細化為平臺、載荷和運載三個分系統。這聽起來有些深奧，王雷打了一個比方：“衛星平臺相當於貨車，有效載荷相當於車上的貨物，運載就是火箭。”

而載荷就是衛星系統中的關鍵，對衛星能否發揮作用至關重要。“‘海南一號’衛星是光學遙感衛星，載荷之一就是相機，幫助衛星從500公里遠的空中對地面拍照。”王雷説。

能夠搭衛星上天拍照的相機長什麼樣，有啥配置？“這是‘海南一號’03星的相機。”王雷指著一台形狀有些奇怪、鏡頭分別用銀色和金色的聚酰亞胺二次表面鏡包裹的相機介紹道，“相機的後部是調焦電機，右邊緊挨著的是電子學部分，它主要包括了熱控下位機和成像模組的控制電路。銀色包裹的部分是透視光學系統，前端金色包裹部分是相機的外遮光罩。”

用聚酰亞胺二次表面鏡包裹相機，就是為了保護設備不被太陽光直射，避免溫度過高。隔著500公里的距離，“海南一號”衛星載荷相機能拍出怎樣的照片呢？王雷以其中的02號高分衛星為例，其載荷相機可以拍攝到方圓12公里內大於1.5米物體的清晰照片。

除了相機，“海南一號”衛星的載荷還包括AIS（船舶自動識別系統）接收機。有了這一裝備，衛星就可以接收到船舶從海上發送的資訊，然後將接收和解碼過的資訊再轉發給相應的地面站，從而讓陸地管理機構掌握海上船舶的動態資訊，實現對遠洋海域航行船舶的精準識別和觀測。

控體重就是控成本

購入“捷龍一號”小型火箭，將4顆衛星精打細算地送上天

前不久，長征十一號海射運載火箭成功將9顆衛星送入預定軌道，讓“一箭多星”發射技術再次引發公眾關注。

所謂“一箭多星”，是指一枚運載火箭同時或先後將數顆衛星送入軌道的技術。與傳統的單星發射相比，這一技術能更充分利用火箭運載能力，提高發射效率和降低發射成本。隨著衛星網際網路星座的蓬勃發展，“一箭多星”技術有了更廣泛的市場應用。

但由於文昌航太發射場發射的長征五號系列火箭與長征七號運載火箭，屬於重型運載火箭，運載量大，並不適合直接用來發射小身材的商業衛星。

“商業衛星僅需小運載量的火箭多批次發射即可，用國家發射任務標準建設的國有發射場和重型運載火箭來發射，大材小用不説，還要消耗更高的成本。”深圳航太東方紅海特衛星有限公司總經理胡戈鋒説出了業內普遍的看法。

為了控制“海南一號”衛星的發射成本，項目團隊決定自行購買小型商業火箭“捷龍一號”。楊天梁透露，“捷龍一號”是中國航太科技集團有限公司一院所屬中國長征火箭有限公司研製的一款小型運載火箭，也是該公司首枚用純商業模式打造的運載火箭，採用固體燃料，箭體直徑1.2米，總長19.2米，起飛重量是22.9噸，500公里太陽同步軌道運載能力是200公斤。

“屆時，‘海南一號’4顆光學衛星將以‘一箭四星’的方式，搭載‘捷龍一號’火箭發射。”楊天梁説，這對衛星的體積和重量提出了更高的要求，“‘捷龍一號’火箭如果在海南發射，借助低緯度的地理優勢，其運載力可以比其他發射場多10%左右，最大的運載量可達220公斤，也意味著4顆光學衛星總重量不能超過220公斤。”

但“海南一號”最新的設計數據顯示，由深圳航太東方紅海特衛星有限公司負責研製的01星和02星，其中01星重量已經達55公斤，02星現狀重量更達65公斤。而由海南微納星空科技有限公司負責研製的03星和04星，整星重量各有55公斤。相加起來，4顆星總重已超重10公斤。

怎麼在保障性能的基礎上給衛星“減肥”，成為總設計師楊天梁目前的壓力與挑戰。“技術團隊正按照這個目標去修改衛星設計，調整重量，例如採取新的技術，特別是使用新材料，這給研製成本也帶來了壓力。”楊天梁説，發射商業衛星是一項環環相扣的複雜工程，每一環的成本控制都要精打細算。

前所未有的機遇

通過“海南一號”探索在海南打造完整的商業航太生態産業鏈

從“海南一號”衛星項目籌備開始，研發團隊就奔著“海南星海南造、海南發、海南用”的目標而去。如今，隨著衛星研製進入後期，在哪發射就成了大家最關注的話題。

早在“海南一號”衛星論證時期，楊天梁就提出，要在尚未發射過商業衛星的文昌航太發射場發射。對此，他有自己的執著：“想通過‘海南一號’探索一條在海南發射商用衛星的路子，進而在海南打造一個完整的商業航太生態産業鏈。”

但，一場場論證會開下來，擺在他眼前的事實是：在文昌航太發射場發射“海南一號”衛星，還面臨不少挑戰。

由於文昌航太發射場承擔的是發射地球同步軌道衛星、大品質極軌衛星、大噸位空間站和深空探測衛星等國家級重大任務，此前還沒有過商業發射的先例。“海南一號”衛星要在此打破商業發射零記錄，就得先摸索辦理商用衛星發射所需要的各種手續。

業內普遍關注“海南一號”的發射進展，因為這一項目面臨的挑戰，在國內商業航太領域也普遍存在。“中國商業衛星發展勢頭強勁，衛星製造主體數量快速增長，而發射資源稀缺的問題日益明顯，成為商業航太發展的瓶頸。”胡戈鋒表示。

“‘海南一號’衛星如實現在文昌發射，將率先建立起商業公司與文昌航太發射場之間的合作。”楊天梁説，“海南一號”發射過程，也是為海南商業航太産業發展“摸石頭過河”的過程。

説起來，從2015年國家相關政策明確鼓勵民營企業發展商業航太起，中國商業航太産業發展勢頭日益強勁。由中國航太科技集團有限公司發佈的《中國航太科技活動藍皮書（2019年）》顯示：2019年，中國研製發射了超過40顆商業衛星，以100公斤以下的微納衛星為主，功能覆蓋通信、遙感、技術試驗等多個領域。

在商業航太産業風起雲湧的市場中，海南能否從中分一杯羹？在海南商業航太産業這片“晨曦中的沃野”耕耘了近5年的楊天梁深切體會到，海南正面臨前所未有的機遇：“一方面海南處於低緯度地理位置，擁有廣袤無垠的海洋，為商業衛星發射奠定了低成本和低風險的發展基礎；另一方面，海南還儲備了層次豐富的航太技術體系，形成了‘北有文昌航太發射，南有三亞衛星應用’的航太産業格局，海南應將商業航太作為重點行業加以支援，通過政策、人才、創新平臺等要素聚集，建設航太發射和衛星應用産業園集群，打造亞太衛星應用中心。”

關於這一點，不少業內專家學者、商業航太領域創業人士也看好海南的發展前景。中國工程院院士蔡鶴皋此前在接受記者專訪時建議，海南可充分吸收國內航太技術的優勢，同時積極接受國外商業衛星發射訂單，在發展技術、開發産業的同時，還要注重航太知識的大眾化普及，在文昌國際航太城內要設置多樣化的科普基地。

“海南商業航太産業發展不是百米賽跑，更像是一場遠征，我們要不斷攻下一個又一個的山頭，爭取最後的勝利。”楊天梁説。