据香港《南华早报》网站报道,在短短42秒的时间里,一颗中国小型卫星就可以拍摄到一个美国城市周边大片区域的图像,这些图像足够清晰,足以辨认出街上的一辆军车以及它可能携带哪种武器,报告这一突破的科学家说。
参与该项目的科学家说,中国今年6月发射的重1吨的小型商业卫星“北京三号”对旧金山湾核心区域(3800平方公里)进行了深度扫描。
大多数地球观测卫星在拍摄图像时必须是稳定的,因为姿态控制机制会产生使图像模糊的振动。但在6月16日的试验中,“北京三号”剧烈地翻滚和摇摆,大幅度的移动改变了它的相机在北美上空飞行时视线的角度。这一运动使其能够捕捉的区域比此前的卫星都要大。
这幅从海拔500公里高度拍摄的图像的分辨率达到了每像素50厘米。在北美和其他地区上空进行的性能测试显示,这颗卫星能够在其机身以每秒扭曲10度的情况下拍摄图像,这是此前的卫星都达不到的。
该项目首席科学家杨芳和她在航天东方红卫星有限公司的同事本月在国内同行评议期刊《航天器工程》上发表论文说,中国在敏捷卫星技术上起步相对较晚,但在短时间内取得了大量突破,“我们的技术水平已经达到世界领先地位。”
杨芳说,尽管体积小、造价相对较低,但“北京三号”卫星可被认为是最敏捷的卫星,并且可以说是有史以来建造的最强大的地球观测卫星之一。低轨道的卫星一般可以观测到其下方的笔直狭长区域。它必须环绕地球多次,或者与其他卫星协同才能覆盖一个目标区域。
杨芳和她的同事说,“北京三号”无人能及的灵活性使它能够执行一些此前认为在技术上不可能完成的观测任务,比如在中国上空从北到南飞越一次就能拍摄青藏高原和东海之间蜿蜒6300公里长的长江的图像。
借助卫星上的人工智能技术,这颗卫星能够独立规划飞行计划,以每天造访近100次的频率对全球多达500个目标地区进行监测。
该卫星还可以探测到某些特定目标的存在,并将目标照片发送到地面控制部门。
杨及其同事说,“北京三号”的反应时间比美国开发的技术类似的最先进地球观测卫星——“世界视野-4”号卫星快2到3倍。
与“世界视野-4”号卫星相比,“北京三号”的扫描波段宽度要大77%(中国卫星为23公里,美国卫星为13公里),但其重量只有前者的一半。
然而,这颗美国卫星在一个对某些敏感应用至关重要的领域还是稍稍领先。
“世界视野-4”号卫星的直径为1米的望远镜能够拍摄到分辨率为每像素30厘米的更详细的图像。
虽然分辨率不足以看到汽车的号牌,但它可以显示出一种军用车辆的品牌与型号,从而帮助估算其性能,比如射程等。
但杨芳说,它的整体性能可能无法与“北京三号”媲美。
在调整其位置时,“世界视野-4”号卫星会出现振动,从而影响最精细层面的图像质量。
中国团队说,他们使用了一种新技术,可以减少一个数量级的振动,即便是在卫星以创纪录的速度旋转和俯冲时也可以做到。
“世界视野-4”号卫星是洛克希德-马丁公司花费8亿多美元制造的。这颗卫星于2016年发射,预计运行10至12年时间,目标是提供能用钱买到的最精细的太空图像。
由于姿态控制陀螺仪出现故障,这颗卫星在2019年出人意料地失灵了。
杨和她的合著者说,“北京三号”卫星是在一个名为CAST3000E的革命性平台上建造的,这个平台将带来新一代体积小而性能高的中国观测卫星。
新平台搭载的太阳能电池板具有独特的结构,能够阻止卫星在快速而剧烈转动时的抖动。先进的冷却系统可以防止任何组件在突然暴露在阳光下的时候出现过热。
望远镜和天线等关键部件也是利用人工智能控制等新技术设计的,目的是保护卫星免受快速运动造成的物理损失。
在新平台上建造的卫星能够储存1万亿字节的图像,并以每秒1千兆字节的速度向地面传输数据,在性能上超过了美国的同类卫星。
航天东方红卫星有限公司的一名销售经理齐益民(音)说,尽管中国在技术上已经赶了上来,但全球的地球观测市场仍是由西方主导的。
齐益民(音)在本月发表在同一杂志上的另一篇论文中说,在中国,超过85%的高清卫星成像产品和几乎所有中低分辨率产品现在都是由中国卫星提供的。
这些图像有超过2万家中国公司在使用,由此带来的年收入超过2600亿元人民币。
齐益民(音)说,但只有少数国家——比如埃及、印度和荷兰——从中国购买了商业卫星图像。
齐益民(音)在论文中说,中国商业卫星起步较晚,产业链还不成熟,业务还处于起步发展阶段。
中国的卫星成像产品大多服务于政府或军方用户。
他还说:“我们需要改变我们的商业模式,以开发其他潜在客户。”(编译/王笛青)
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