10厘米分辨率的商业遥感卫星离我们有多远?

文摘   2024-05-19 18:00   北京  
10厘米分辨率的商业遥感卫星离我们有多远?这个问题会有两个理解,一是该类型遥感卫星距离地球会有多远;二是该类型遥感卫星预计什么时候能发射并提供商业服务。当前无投入运营的10厘米空间分辨率商业遥感卫星,推测美国的锁眼军用遥感卫星达到此分辨率,2019年美国前总统特朗普在推特上泄露过一张拍摄伊朗火箭发射基地的卫星遥感图片,专家分析为第4代锁眼卫星拍摄且分辨率达到或优于10厘米,外界预计该锁眼卫星的成本在10亿美金以上(也有猜测卫星造价50亿美金,重量20吨)。
下围绕本文开头的提问简要介绍美国和国内的部分超高分辨率商业遥感卫星和相关数据政策,最后对问题的回答进行总结。
‍‍一、

10厘米分辨率商业遥感卫星Albedo

2024年1月美国对地观测初创企业反照率(Albedo)公司宣布融资3500万美元用于建造和发射商业超高分辨率光学卫星,其总融资金额达到了9700万美元。反照率公司于2020年成立,规划建设1个由24颗超高分辨率光学卫星组成的星座,提供高频次的10厘米分辨率的光学图像和2米分辨率的热红外图像,而该分辨率水平的图像当前只有航飞或机密的军用遥感卫星才能获取。
1 反照率公司未来星座的10厘米分辨率模拟图(来自Albedo公司)▼

Albedo光学遥感卫星(见图2)为普通冰箱大小,将在离地面250-450千米高度的超低轨道(Very Low Earth Orbit ,VLEO)上运行。选择超低轨道在同样的空间分辨率指标下可以有效降低光学拍摄镜头的孔径,从而极大降低成本。但同时卫星轨道高度低于450千米时由于稀薄大气的阻力,难以长时间保持稳定的轨道高度,卫星需要额外的燃料不停维持轨道。欧美航天大国都在研究和验证超低轨道保持技术,超低轨道部署卫星可较大程度降低卫星载荷研制和卫星发射成本。

图2 Albedo卫星图(来自Albedo公司)▼

反照率公司的首颗卫星计划2025年发射,它在2021年获得美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的许可,可以全球销售10厘米分辨率的商业光学图像。美国商务部于2020年发布《私营遥感航天系统许可》,对遥感系统分3类进行分级管理,2023年8月负责美国商业遥感卫星系统监管的NOAA宣布,已放宽了对多家公司的许可证限制,以便它们提供更高分辨率的图像等服务,随后美国对地观测初创企业本影(Umbra)公司宣布,可对外提供16厘米分辨率的商业合成孔径雷达图像

图3 Umbra和Worldview-3卫星分别采集的新加坡国家体育场50厘米分辨率雷达图(左)和光学图对比(来自Umbra/Maxar公司)▼
二、国内的超高分辨率商业遥感卫星

当前国内多家商业遥感卫星公司运营的光学遥感卫星空间分辨率都优于0.5米,由于国内遥感数据政策的限制,超高分辨率商业卫星公开宣传时都不具体申明其分辨率,以吉林一号高分04A星为例从公开的图像来看(见图4),推测其图像达到0.3米分辨率水平,但是该卫星重量才92千克,成像幅宽大于15千米。

图4 吉林一号高分04A星发射第2天(2022年5月1日)拍摄的阿根廷布宜诺斯艾利斯图像(来自长光卫星公司)

对于在500千米高度飞行的分辨率为0.3米的商业光学遥感卫星,如果可以在165千米高度的绕地轨道上稳定运行,在对地观测载荷不变的情况下,就可以对外提供10厘米分辨率的光学图像。2023年7月22日国内企业赛思倍斯智能科技有限公司研制的超低轨道试验卫星“乾坤一号”发射升空,测试在300千米、250千米,甚至200千米以下的轨道高度完成超低轨道长期稳定飞行业务。因此如果超低轨卫星平台长期稳定飞行试验成功,即使使用现成的光学载荷,也可以制造出10cm超高分辨率商业遥感小卫星,成本和质量都要比美国第4代锁眼卫星至少低2-3个数量级。

图5 超低轨卫星创意图(来自Thales Alenia Space公司)▼

国内民商遥感卫星数据政策方面,国防科工局等3部委于2018年联合下发的《国家民用卫星遥感数据暂行办法》规定公开的民用光学遥感数据初级产品分辨率不能优于0.5米,合成孔径雷达遥感数据初级产品空间分辨率不优于1米,同时规定商业卫星遥感数据参照民用数据办法;根据国家航天局于2022年发布的《国家民用卫星遥感数据国际合作管理暂行办法》,民用遥感卫星分辨率优于0.5米的全色图像和优于1米的雷达卫星图像需要相关单位审核或授权后才能对国外提供。

三、总结

回答一开始提出的问题,10厘米分辨率的商业遥感卫星将在超低轨道上运行,离我们距离预计250千米左右,这样成本能有效控制;明年也就是2025年第一颗10厘米分辨率的商业遥感卫星应该能发射并投入运营,国内预计未来2-3年也会有10厘米左右的商业遥感卫星在轨飞行。与欧美相比,当前国内对卫星遥感数据空间分辨率的限制较为严格,在全球化和商业航天竞争的背景下有必要根据国内外情况及时进行动态调整。数据政策也是当前我国还未有商业公司公开计划运营10cm分辨率商业遥感卫星的一个重要原

 

(全文完)

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