2024年9月20日，长光卫星技术股份有限公司(以下简称“长光卫星”)的吉林一号宽幅02B01-06星发射升空，这6颗卫星型号一致，为小批量产的超大幅宽、高分辨率光学遥感卫星。该批卫星在空间分辨率达到0.5米的同时，幅宽达到了惊人的150千米，而且重量只有230千克，是目前国际上最轻、幅宽最大的亚米级光学遥感卫星。
国内外的亚米光学遥感卫星分辨率为0.5米级的，成像幅宽普遍在5-20千米，比吉林一号宽幅星的幅宽要低1个数量级，是不是成像覆盖能力也差1个数量级？答案是否定的，幅宽较低的亚米卫星普遍更注重卫星的敏捷性能，可以通过大角度、快速机动成像来弥补幅宽的不足。那么超大幅宽和敏捷亚米光学遥感卫星，到底哪个更好？
本文简要介绍超大幅宽和敏捷亚米光学遥感卫星，分析各自的优缺点。
超大幅宽和敏捷亚米光学遥感卫星
遥感卫星的成像幅宽是指其相机 (传感器)一次拍摄或扫描中能够覆盖的地面宽度范围，表征的是其一次成像的视野范围，对于相同的空间分辨率，幅宽越大，一次成像拍摄到的地面区域就越大，成像能力就越强。但是对于同一个相机，空间分辨率和幅宽是相互制约的2个指标；用人眼类比，观察目标离近看细节，视场(幅宽)就要变小，反之视场大了，就看不清目标细节。亚米光学遥感卫星幅宽一般就5-20千米，虽然看得清楚了，但是对于赤道长度为40000千米的地球来说幅宽太小，所以有以下几种办法来增加幅宽：（1）单卫星大幅宽，为增大幅宽需要多相机拼接或多阵列式CCD/CMOS传感器拼接；（2）敏捷卫星，通过卫星多个方向机动成像来增大成像幅宽；（3）卫星星座，通过多颗同类卫星接续成像来增大拍摄幅宽。
超大幅宽是指卫星一次成像的条带宽度特别大，中低分辨率遥感卫星可达上千千米，亚米光学卫星超大幅宽没有明确的界限，这里定义为幅宽大于100千米，当前在轨的超大幅宽亚米光学遥感卫星(商业)只有长光卫星的10颗宽幅星和中国四维的四维高景三号01星(见表1)。
敏捷遥感卫星是指具有快速响应、高机动性和灵活成像能力的卫星，能够在轨道的不同方向上进行快速和准确的机动，从而实现对地面目标的多次、多角度观测，支持多种任务模式，包括并不限于多目标观测、多条带拼接成像、多角度立体成像等。国外敏捷星最具代表的就是法国的Pleiades和美国的Worldview系列卫星；以Pleiades-1A/1B敏捷卫星为例，幅宽只有20千米，其配备了控制力矩陀螺仪(CMG)，灵活性强，卫星滚转俯仰(roll pitch)调整6.5秒5°、10秒10°和25秒60°，可以在1000*1000千米的范围内对多目标成像，多条带拼接模式成像最大幅宽可达100千米(见图1)。
图1 Pleiades-1A/1B卫星多条带拼接模式(引自Airbus)
超大幅宽和敏捷亚米光学星优缺点
超大幅宽亚米光学遥感卫星，做到了既高分辨率又大幅宽，某种程度上实现了鱼与熊掌兼得，优点如下：（1）超大幅宽，亚米高分数据获取能力大幅提升，这是最大的优势；如图2所示，150千米幅宽，一次成像可以覆盖整个台湾岛陆地，优于其他小幅宽亚米卫星；（2）超大幅宽一次成像，提升了数据辐射的一致性，有利于后续图像数据的匀色镶嵌。幅宽优势虽然明显，但也有一些缺点：（1）图像的几何精度受到一定限制，超大幅宽某种程度上需要牺牲几何精度；（2）灵活性稍差，会受到天气影响；超大幅宽在天气状况好的情况下，数据采集效率高；但在某些区域或季节，由于云雨天气，也可能会导致采集较多的无效数据；（3）卫星研发制造难度大，超大幅宽成像对传感器光学系统和感光器件都提出了更高的要求，同时超大数据量的下传和处理也给卫星平台带了较大压力。
图2 不同幅宽的亚米星成像覆盖范围对比示意(背景为台湾岛)
超大幅宽亚米星最大的优势在于它的超大幅宽，而敏捷星最大的优势在于它的灵活成像。敏捷亚米光学遥感卫星的优点：（1）敏捷灵活成像，提高了图像采集效率，能较好满足用户的定制成像需求；卫星可以快速调整姿态，实现多角度、多方向的成像；多条带拼接扩大了成像幅宽；大角度侧摆成像有效扩大了可拍摄的地理范围，缩短了对点目标的重访时间；（2）受天气影响小，可根据历史天气资料和天气预报规划拍摄区域，幅宽小，多次机动拍摄可较有效避开云雨的影响。缺点：（1）成本高技术难度大，亚米级敏捷光学卫星的成本较高，敏捷成像和高分辨率成像技术要求高、难度大；（2）亚米数据采集能力相对超大幅宽较差，由于幅宽的限制，单次成像采集能力有限，虽然通过敏捷成像有一定程度的弥补，例如吉林一号宽幅01星成像采集能力为200万平方千米每天，Pleiades-1A卫星为50万平方千米每天。
图3 吉林一号宽幅02B01星卫星发射当天获取的波兰克拉科夫某区域图像(引自长光卫星)
图4 吉林一号宽幅02B06星卫星发射当天获取的波兰克拉科夫机场图像(引自长光卫星)
哪家强
幅宽是亚米光学遥感卫星的一个重要指标，但不足以用来全面评价光学遥感卫星能力。选择超大幅宽和敏捷代表着2条不同的技术路线，是对市场用户需求的一种响应，都是为了提升亚米光学卫星的成像采集能力，如果一定要判断谁更好，还是要看图像产品。敏捷卫星国外首先提出，并有标杆，但国内包括长光卫星在内的多家商业卫星公司同样有多颗敏捷星在轨。超大幅宽亚米光学遥感卫星的标杆在中国而且是独家的，这是中国特色的光学遥感卫星。敏捷和超大幅宽哪家强也许并不重要，因为如果有制造能力可以都拥有，敏捷加超大幅宽亚米光学卫星的星座组网实现了更强的亚米光学成像能力。
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