□ 文 /郭倩 攝 /南勇

中國航天技術進步的縮影
——委內瑞拉遙感衛(wèi)星二號的技術與國際合作亮點解讀

□ 文 /郭倩 攝 /南勇

2017年10月9日12時13分，長征二號丁運載火箭托舉著委內瑞拉遙感衛(wèi)星二號（簡稱“委遙二號”），在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，委內瑞拉有了第三顆人造地球衛(wèi)星。

▲ 星箭組合體吊裝

這顆衛(wèi)星由中國航天科技集團公司五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司（簡稱東方紅衛(wèi)星公司）研制，在委內瑞拉被命名為“蘇克雷衛(wèi)星”，以紀念南美洲獨立領袖安東尼奧·何塞·蘇克雷。

委遙二號是我國遙感衛(wèi)星整星出口中性能最先進、合作研制程度最深的一顆衛(wèi)星，繼2008年委內瑞拉一號通信衛(wèi)星和2012年委內瑞拉遙感衛(wèi)星一號之后，中委兩國在航天領域再度攜手，推動合作邁上新臺階。

集兩臺先進載荷與多項創(chuàng)新技術于一身，委遙二號衛(wèi)星將對委內瑞拉發(fā)展國民經(jīng)濟、改善人民生活、促進社會進步等產生積極作用的同時，也將為南美洲的發(fā)展帶來福音。

中委合作淵源長

航天合作見證并深化著中國與委內瑞拉兩國之間的友誼。早在十幾年前，兩國間在航天領域的合作就已步入快車道。

2008年10月，委內瑞拉一號通信衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，中國航天首次叩開拉丁美洲整星出口的市場。

2012年9月，長二丁火箭在酒泉成功發(fā)射委內瑞拉遙感衛(wèi)星一號，這是中國航天出口的第一顆在軌交付的遙感衛(wèi)星，實現(xiàn)了我國遙感衛(wèi)星出口零的突破。

多年來，衛(wèi)星應用惠及委內瑞拉經(jīng)濟發(fā)展與國計民生，為當?shù)赝ㄓ?、測繪、醫(yī)療、環(huán)保、偏遠地區(qū)教育等發(fā)展發(fā)揮了重要作用，使近800萬委內瑞拉民眾受益。

2014年7月21日，委內瑞拉首都加拉加斯，在中國國家主席習近平和委內瑞拉總統(tǒng)馬杜羅的共同見證下，中國航天科技集團公司董事長雷凡培與委內瑞拉科技部部長馬努埃爾·費爾南德斯簽署了《關于委內瑞拉遙感衛(wèi)星二號項目的協(xié)議》。兩個多月后，《委內瑞拉遙感衛(wèi)星二號項目合同》簽署。

如今，委遙一號衛(wèi)星已經(jīng)在軌穩(wěn)定運行超過5年的設計壽命，為委方獲取了大量遙感數(shù)據(jù)，順利進入預定軌道的委遙二號衛(wèi)星將逐步代替超期服役的委遙一號衛(wèi)星，這顆看的更清、更真、更全的衛(wèi)星將在當?shù)貒临Y源普查、環(huán)境保護、災害監(jiān)測和管理、農作物估產和城市規(guī)劃等領域發(fā)揮更加重要作用。

除了造福一國之外，衛(wèi)星上天更大的意義在于輻射一方區(qū)域的發(fā)展。委內瑞拉一號通信衛(wèi)星的波束覆蓋拉丁美洲，據(jù)了解，烏拉圭等拉美國家正在使用這顆衛(wèi)星轉發(fā)器提供的服務，從某種程度而言，這顆衛(wèi)星成為了帶動拉美及加勒比地區(qū)發(fā)展的重要引擎。

此次順利入軌的委遙二號衛(wèi)星，其性能指標在南美洲遙感衛(wèi)星應用領域頗具實力，在可以預見的未來里，將有更多拉美國家從中受益。

尖端科技于一身

委遙二號衛(wèi)星是我國出口的整星中性能指標最先進的一顆民用遙感衛(wèi)星。用衛(wèi)星總指揮趙鍵的話來說，它是近幾年中國航天技術進步的集大成者。

衛(wèi)星上裝有兩臺主要有效載荷——全色/多光譜高分辨率相機和短波/長波紅外相機。全色/多光譜高分辨率相機可以實現(xiàn)全色、多光譜對地觀測，這意味著在一定的譜段上，衛(wèi)星的這只“眼睛”可以從遙遠的太空中看到農作物是否有病蟲害，也可以監(jiān)督城市的規(guī)劃與建設；而短波/長波紅外相機是我國首次將推掃型紅外相機作為出口衛(wèi)星的有效載荷，它使得對地觀測突破黑夜的限制，利用高精度溫度感知實現(xiàn)全天時成像能力。

裝在同一個衛(wèi)星平臺的兩只“眼睛”功能各異，要想看向同一個地方并不容易，研制期間，團隊突破了兩臺相機視軸一致的工程難題，衛(wèi)星實現(xiàn)了聯(lián)合對地遙感成像能力，融合幅寬大于30千米。

而這只是衛(wèi)星研制難題中的冰山一角，在衛(wèi)星總設計師崔玉福的印象里，“一路走來干了許多燒腦的事，創(chuàng)下了許多第一次?！?/p>

在紅外相機的成像過程中，大氣水汽是影響成像精度的重要因素，為降低水汽的影響，委遙二號衛(wèi)星紅外相機長波譜段采用了先進的分裂窗技術，進而大大提升對大氣水汽的剔除能力，讓紅外成像精度更高更準確。

此外，衛(wèi)星上的紅外相機是我國迄今為止應用在小衛(wèi)星上性能優(yōu)越的最新產品，其實現(xiàn)高質量成像需要利用制冷機創(chuàng)造-213℃的超低溫工作環(huán)境，同時衛(wèi)星平臺需要提供高精度超穩(wěn)能力，這就要求制冷機工作時產生的微振動極其微小。為此，衛(wèi)星團隊首次研制了具有高制冷能力、低微振動的斯特林制冷機，并從源頭設計入手對制冷機進行全鏈路的振動控制，在最大程度上減小微振動對高分辨相機成像質量的影響。

委遙二號衛(wèi)星采用東方紅衛(wèi)星公司自主開發(fā)的CAST2000小衛(wèi)星平臺，要集多種應用和功能于小衛(wèi)星平臺一身是個十足的難題，在崔玉福看來，首次在小衛(wèi)星上實現(xiàn)了亞米級成像相機、高性能紅外相機與制冷機一體化協(xié)調設計是委遙二號衛(wèi)星很大的技術亮點，也為未來衛(wèi)星的研制工作提供了許多可復制經(jīng)驗。

“如果不是近些年中國航天在技術領域的快速發(fā)展與積累沉淀，我們不可能在三年內造出這樣一個衛(wèi)星。”趙鍵說，委遙二號衛(wèi)星是一個縮影，映射出中國航天綜合實力的提升和進步。

▲ 委內瑞拉遙感衛(wèi)星二號

人員1∶1的深度合作

委遙二號衛(wèi)星研制期間，走進東方紅衛(wèi)星公司，在衛(wèi)星的系統(tǒng)設計、AIT等崗位上，人們會看到一番不同尋常的工作景象——中委兩國的工作人員按照1∶1的人員比例共同奮戰(zhàn)在衛(wèi)星誕生的關鍵環(huán)節(jié)。

“這是我國出口衛(wèi)星中與國外合作程度最深、覆蓋范圍最廣、效果最為明顯的一次履約?！贝抻窀１硎?，委遙二號衛(wèi)星可以稱作是一次“標桿式”的對外合作。

按照約定，委遙二號衛(wèi)星的研制過程由委方設計師與中方設計師聯(lián)合開展系統(tǒng)層面的設計工作，按照雙方1∶1的人員比例建立“委遙二號衛(wèi)星聯(lián)合研制團隊”，進行衛(wèi)星的“聯(lián)合設計”“聯(lián)合AIT”“聯(lián)合發(fā)射”。

來自委內瑞拉的馬里亞諾·因博特與中國航天結緣已久，本科畢業(yè)于北京航空航天大學的他現(xiàn)就職于委內瑞拉航天局，是委遙二號衛(wèi)星的委方項目負責人。

馬里亞諾告訴記者，來自委內瑞拉的約30人全程參與了正樣衛(wèi)星的所有系統(tǒng)級研制工作，先后有超過百人參與到衛(wèi)星研制的不同階段，雙方人員共同探討、共同設計、共同操作，“與中國技術人員的互動合作中，我們收獲了非常豐富的經(jīng)驗。”

相比委遙一號衛(wèi)星只向委方人員提供培訓，趙鍵表示這次雙方不僅僅是過去“教與學”的關系，更像是并肩作戰(zhàn)的“戰(zhàn)友”關系，研制期間，中方不是知識單向輸出的絕對權威，而是雙方對標國際標準，相互學習借鑒，“對方的一些技術想法，我們也會在充分溝通的基礎上予以采納?！壁w鍵說。

對委方人員而言，委遙一號衛(wèi)星研制中他們總是出現(xiàn)在“監(jiān)督”“驗收”的場合，這一次他們全流程加入到研制的關鍵過程。從研制方案設計到最終發(fā)射，從雙方每周召開的例會到日常工作里羅列問題清單，無論重要會議還是尋常工作，都有委方工作人員的身影，他們會隨時提出事無巨細的各種問題，再由中方人員耐心細致地答疑解惑。期間，衛(wèi)星研制團隊向委方提供了幾百份文檔，全部采用中英文對照的方式編寫，不少文檔由設計師上陣完成。

此外，在中方的幫助下，委內瑞拉AIT中心正在當?shù)亟ㄔO中，委遙二號衛(wèi)星的兩顆初樣衛(wèi)星將被送往當?shù)毓┘夹g人員進行試驗探索。未來，委內瑞拉將具備衛(wèi)星的試驗和總裝能力，這將大大推動委內瑞拉航天事業(yè)的發(fā)展。

馬里亞諾表示，此次合作是一次深入學習的過程，對委內瑞拉的航天發(fā)展具有重要意義?！拔磥?，我們希望可以自主研發(fā)人造地球衛(wèi)星，并推動委內瑞拉的航天發(fā)展躋身南美洲第一梯隊。”

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心曾成功發(fā)射了我國第一顆人造衛(wèi)星，也相繼圓滿完成了13次載人航天發(fā)射，站在這里接受采訪時，馬里亞諾表示希望中委兩國在航天領域合作可以拓展到載人航天、空間站發(fā)展建設等更廣闊的領域，進而為委內瑞拉的科技進步與經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造更多機會。

“我們十分希望中國送上太空的第一個外國航天員可以是委內瑞拉人。”馬里亞諾說。

▲ 衛(wèi)星吊裝

▲ 中委雙方技術人員討論技術難題

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“三姐妹”即將退役 “兩兄弟”接棒擔當

2017年，環(huán)繞在太空中的委內瑞拉遙感一號衛(wèi)星即將退役，發(fā)射至今，星上的兩臺全色多光譜相機和一臺寬幅相機如同“三姐妹”一般，已盡職盡責值勤5年。

如今，它們迎來了自己的繼任者——委內瑞拉遙感二號衛(wèi)星（以下簡稱“委遙二號”）上的高分相機、紅外相機“兩兄弟”。

高分“大哥”視力提升“清又廣”

委遙二號上的高分相機個頭和小學生的課桌差不多，因為它比星上另一臺紅外相機的個頭大，權且稱它為高分“大哥”?！按蟾纭钡姆直媛蕛?yōu)于一米，比委遙一號衛(wèi)星上的全色多光譜相機提升了一倍多。

在600多千米的軌道高度運行，高分“大哥”不僅能夠清晰地看到地面上的斑馬線，還能夠較清楚地看出直行和拐彎，分清哪些是公交車、哪些是小轎車，開啟了我國出口國外遙感衛(wèi)星的“亞米級”時代。同時，高分“大哥”可實現(xiàn)優(yōu)于30千米的幅寬，“咔嚓眨個眼”，就能把相當于北京城五環(huán)內的景象盡收眼底。

紅外“小弟”獨特設計有擔當

比起高分“大哥”來，體積相當于一臺A3打印機的紅外“小弟”則是“嬌小”了不少。不過，別看它個頭小，它可是我國首臺出口國外的紅外相機，是研制團隊結合委內瑞拉氣候條件進行量身打造、全新研制的一套相機，而且賦予了它多項創(chuàng)新技術。

紅外“小弟”可以不分晝夜地工作，即使在夜間也可以準確地將溫度差為0.2℃的兩個目標識別出來。紅外相機研制團隊為它進行了一處名為“分裂窗”的獨特設計，這也是首次在國內對地遙感載荷上采用該設計。簡單地說，就是相當于為紅外“小弟”佩戴了一副特殊的“眼鏡”，能夠幫助它剔除對目標觀測時受到的水汽影響，使它精確“看”出各種地物的溫度，準確判斷城市建筑、流向河海中的污水、石油管道、林火等目標的熱輻射狀態(tài)。在長波紅外譜段，研制團隊還利用多種較為成熟的技術，在探測器器件層面實現(xiàn)了多光譜的“瞄準”，其精度達到了人類頭發(fā)絲十分之一粗細，從而獲取目標觀測物的全方位信息。

“哥兒倆”齊力配合顯身手

為了讓紅外“小弟”更好地顯露本領，研制團隊還為它配備了一臺斯特林制冷機。相比同類產品，這臺制冷機的制冷效率有近一倍的提升，能夠幫助紅外“小弟”更好地成像。不過，制冷機工作時產生的微振動會對高分“大哥”的成像質量造成影響。基于此，研制團隊采取了相機與衛(wèi)星一體化設計，將該制冷機的微振動輸出降低為同類制冷機的四分之一，確保了高分“大哥”和紅外“小弟”可同時成像，且成像質量良好。

紅外“小弟”還擁有短波紅外通道，具備“穿煙透霧”“識云辨雪”“立體觀測”的能力，它和高分“大哥”通力合作，可識別農作物、土壤等不同狀態(tài)反映出的不同譜段信息，幫助用戶實現(xiàn)對多種作物病蟲害的監(jiān)測，精確判斷農作物所受病害程度，開展農作物水量監(jiān)測和長勢監(jiān)測分析，進行作物產量統(tǒng)計等，共同在農業(yè)調查領域大展身手。

責任編輯：薛滔