精选栏目

“上帝”拿到了摄像机

《科技生活》周刊||热度 ( )

原标题:“吉林一号”视频星首次发布卫星发射现场视频,“上帝”拿到了摄像机

记者/何从 编辑/刘昭 供图/钟兴 校对/肖园

采访专家

钟兴(长光卫星技术有限公司卫星型号总设计师、总经理助理)

近日网络上有一个新的“网红”被众多网友疯狂“pick”,它不靠颜值也没有绯闻,只喜欢“东瞧瞧西看看”,就连之前传说“马航MH370坠毁到了柬埔寨森林里”,他都要去亲眼瞅瞅。没错,这名新晋的网红就是——长光卫星公司的“吉林一号”。

除了“霸气”的大手笔出动十余颗卫星拍摄疑似马航MH370坠毁地点,长光卫星在9月7日发布了一段视频再次火爆网络,在视频中一枚火箭从地面上腾空而起飞向太空。

这是中国长光卫星“吉林一号”视频星拍到的第二枚亚轨道火箭发射卫星的现场视频(OS-X1火箭暨“重庆两江之星”)。该卫星由民营商业航天企业在酒泉基地发射,由于这个角度是首次展现,很多人新奇地称之为“上帝视角”。震撼的画面让众多网友激动不已:原来火箭上天居然会拐弯!真是暴力美学!


观看发射现场视频
请扫描二维码

用上帝视角拍高清视频的遥感卫星

在一般大众的认知中,遥感卫星主要功能为拍照,那么拍摄视频是怎么做的呢?原来“吉林一号”系列卫星主要成像模式包括推扫光学、卫星凝视视频和微光/夜光成像。其中推扫光学影像利用线阵推扫的方式获取影像,与传统光学卫星获取的静态影像的方式一致。

长光卫星技术有限公司卫星型号总设计师、总经理助理钟兴介绍,“吉林一号”卫星拍摄视频是利用一种叫“卫星凝视成像”的技术,相对于一般卫星静态影像而言,其优点主要体现在一定的时间内获取了同一区域多张影像数据,相比于瞬时曝光,在时间维度上的信息更为丰富,为卫星应用的拓展和延伸提供了基础信息保障。

▲“卫星凝视成像”的技术展示

“吉林一号”卫星利用高冗余性可提升图像辐射质量,如图像去噪、超分辨率重建等;利用前后帧间数据的耦合性,获得目标地物的静态、动态信息,诸如目标位置、静态特征、目标区域地物分布情况、目标速度和加速度等;利用不同角度拍摄的图像数据可进行精细三维重建等。

“吉林一号”有哪些突出强项?

2015年10月7日,由长光卫星公司研制与运营的“吉林一号”一箭四星成功发射,开创了中国商业卫星应用的先河,标志着中国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出重要一步。同时,作为中国第一个军民融合卫星项目,也对中国军民融合发展起到了重要的借鉴意义。

钟兴骄傲地对北京科技报社记者表示,“吉林一号”卫星最厉害的特点就是 “一星多能”:既可推扫拍静态图,又可拍视频;既可拍地面,又可拍天上; 既可拍白天,又可拍夜景。具备用卫星拍摄高清动态视频的能力,以及使用大量微小卫星组网进行全球高清敏捷成像的能力。

“在一些产品指标上,我们已经达到国际领先了,比如说我们是全世界仅有的1米分辨率的彩色视频提供商,也是仅有的1米级别夜光影像的提供商,还有像素以及幅宽等,都达到了全世界比较高的水平。”钟兴说道。

此外,大部分遥感卫星的任务是“盯着地球”,但有时候“吉林一号”也会“调头拍”!“‘吉林一号’的相机镜头,能像人一样扭头,不仅能直视,还能斜视。”钟兴说的很形象。以往卫星上的相机只能对下点成像,而“吉林一号”相机还能侧摆成像,左摆、右摆幅度能达到45度。

一般的航天设备设计,能动的部件越少越好。因为,它会增加不可控性。“但这种‘调头设计’,直接解决了以往靠卫星调整姿态的问题,相机自己就能成像。”钟兴说。

▲“吉林一号”拍摄的土星、木星、月球、国际空间站等影像

为什么不直接用谷歌地球?

21世纪是信息的时代,不断增加的地球遥感卫星,让地球表面信息的采集更加方便快捷,也让人们可以在最短的时间里获取海量数据信息。然而如何让这些数据成为服务社会的产品,长光卫星也正在开发布局。在国际上也有谷歌地球等成熟产品,“有人会说,这个我们在谷歌地图上都能看到啊,为什么还要那么大投入研发。但我们不知道人家那个数据是什么时候的,可能会比较陈旧,而且有些敏感区域图像是空白,想用也用不了。”钟兴说道。

“吉林一号”卫星具备凝视视频成像和多星组网,提高视频卫星时间分辨率, 改变了传统静态遥感认知地物的方式;持续改进地面快速接收和处理能力,缩短视频响应时间,快速接入视频卫星动态变化信息有助于扩展视频卫星的应用场景。

▲“吉林一号”在轨模拟图

未来“吉林一号”发展前景有多厉害

“吉林一号”不仅在本次MH370客机残骸探寻中挺身而出,它之前也为农林、水利各政府部门、高校、研究所、地理信息行业企业以及社会大众提供了大量高质量遥感信息服务,同时在应急响应方面也发挥了重要作用。如老挝水灾、九寨沟地震、墨西哥地震、巴厘岛火山喷发、夏威夷火山喷发等重大灾害发生之时,“吉林一号”在二十四小时之内获取到受灾地区的影像,为受灾评估提供了重要支撑。

目前,长光卫星公司正在着力推进“吉林一号”星座组网计划,计划于2020年在轨60颗卫星,在亚太地区,可以实现20分钟左右重访能力;2030年完成138颗卫星组网,将具备全球任意地点10分钟内重访的能力。也许不久的将来,我们将会通过长光卫星看到每天城市早高峰的拥堵实时情况。

▲“吉林一号”在2018年1月拍摄的图像

遥感卫星能给我们普通人提供哪些服务呢?

说起自拍,相信大家都不陌生。可如果地球也想来一张自拍照,怎么办?光学遥感卫星可以说是专为地球打造的“自拍神器”。如今,随着光学遥感卫星图像进入民商系统,从太空给地球拍的照片将在诸多领域发挥更大作用。

遥感卫星之所以神通广大,是因为它“站得高,看得远”,可以对资源进行宏观、综合、动态、快速的调查。“当下,大家熟知的航天信息产品大致有三种,首先是地图,其次是定位,第三种是前两个产品的又一次加工,即导航。”钟兴解释说。

遥感卫星不仅可以应用在测绘领域,同时,它还可以对农业估产、地质灾害等进行预报,对地球资源进行普查。农业方面,通过对遥感影像的判读,能知道地区播种面积是多少,出苗率、产量如何,哪里发生了自然灾害等。对于地区农产品的规划、估产和地质灾害预报,会带来参考作用。

对于整个城市的整体规划,通过卫星影像可以很容易发现,哪里需要建新城,哪里需要修路、修桥。城市地图方面,一些新修的马路很难在传统地图上找到。地图的更新速度跟不上城市发展建设的速度。但卫星升空后,对于城市图像的更新速度非常快,它能做到对城市地图的最新、最权威的发布,新修的道路将很快进入导航。

那么,遥感卫星能给我们普通人提供哪些服务呢?钟兴用举例的方式给出了答案:假设你要从A地前往B地,电子地图可以给你最佳的路径,也能提示最佳路径是在堵车,却不能提供堵车的原因。

“你只要登录长光卫星的网站,通过图片服务能清楚地了解到堵车究竟是因为修路、交通事故还是其他原因,方便自己选择出行路径。假如你突然心血来潮想出游,但是既怕游客扎堆又怕目的地的景色差强人意,在你比较纠结的时候,通过长光卫星的图片服务就能解决你的这些困扰。”

▲“吉林一号”拍 摄的夜景遥感图像

遥感卫星的技术指标有哪些?

人造卫星运行在离地面至少200千米以上的宇宙空间中,具有开阔的视野,是全球遥感的最佳手段。和许多新兴技术一样,航天成像有突出的优点,也有明显的缺点,其最大的优点是其他手段无可比拟的全球视野;而最大缺点是距离太远,细节很难分辨清楚。近年来遥感技术的逐渐发展,弥补不足,发扬其优点。

在遥感卫星业界,一般用时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率三个指标来衡量遥感卫星性能。时间分辨率是指对同一目标两次成像的最小间隔,表征对动态事件的表现能力。卫星有固定的轨道,无法像无人机一样随意变更轨道,所以为了提高时间分辨率,通常采用增加相机幅宽、增强卫星成像机动能力、多星组网等方式实现。

钟兴说,只有遥感卫星图像好,分辨率高,层次丰富,让人看得清楚明白,才能更好地应用。在钟兴看来,这需要科研人员不断研发,让卫星的机动性更高、成本更低、可靠性好、寿命更长。“未来我们还要卫星组网,形成完整的光学遥感产业链条。”

此外,空间分辨率决定对目标形状表现的精细程度,为了提高空间分辨率,必须采用焦距更长的光学镜头以提高角分辨率。目前,航天相机的焦距都长达几米甚至十几米,长焦镜头提高角分辨率的同时,也对卫星稳定度要求更高,这就要求具备长焦距镜头加工装调、低噪声成像系统、高精度像移匹配、高精度卫星姿态控制等技术基础。

▲利用“吉林一号”拍摄到的多角度信息生成的地面三维模型

中国遥感商业产业化发展迈出重要一步

遥感卫星是指利用运行在太阳同步轨道上的遥感平台技术,对地面指定区域进行遥感观测的航天器。从分类上看,遥感卫星可分为气象遥感卫星、海洋遥感卫星、陆地遥感卫星、资源遥感卫星等。这些卫星可以对天气、陆地、海洋进行不间断观测。在遥感卫星应用领域中,对地监视与观测是遥感卫星的主要任务。1972年,美国发射了世界上第一颗对地观测卫星,开启了遥感卫星发展的序幕。

上世纪80年代,遥感卫星商业化开始起步。美国是遥感卫星及产品发展较为齐全的国家,军民共同的天基信息收集系统覆盖了包括军用侦察、弹道导弹预警等在内的领域,地面数据接收站也分布在世界各地,通过数据中继系统传回美国本土。另外,美国也资助民间商业遥感卫星发展,并且支持私人公司发展自己的遥感卫星。例如,美国数字地球公司从1993年就开始发展商业高分辨率卫星照片。

近年来,随着卫星技术积累、应用面扩大,以及政府部门对高分辨率遥感卫星图像的需求日益增多,目前,以美国、俄罗斯、法国为代表的西方航天大国通过积极的政策导向和资金扶持,迅速开展了高性能遥感卫星的研制和商业化运营,形成了政府监督管理引导、企业自主运营的良性循环商业模式。

随着商业遥感公司的进一步成熟,卫星成像技术必然向更高分辨率发展,今后可达到或超过0.1米级,以便为客户提供更高分辨率的数据。随着中国航天技术的发展,2015年10月29日,国务院发布的《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015~2025)》中明确提到,要支持商业遥感卫星的市场化发展。同年10月,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将“吉林一号”商业遥感卫星发射升空,标志着中国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出了重要一步。

钟兴介绍道:我们是走了一条商业化的道路,这条道路在我们国家整个航天发展上面,应该是一种新的模式,对于实现我们航天大国强国的目标有着积极的探索和推动作用。

太空,向来是最能激发人类好奇探索的地方,现在,人类也正将这种好奇转化为强大的科技力量,创造出全新的商业机会和市场价值。中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,今后要把提高供给体系质量作为主攻方向,显著增强中国经济质量优势,加快建设制造强国、航天强国。■

分享到:         

历期科技生活周刊

更多 +

您可能感兴趣的文章 :