長光衛星智慧農業農村綜合指揮平台界面。 長光衛星供圖
李岩在加工反射鏡。 本報記者 劉以晴攝
“吉林一號”寬幅衛星總裝現場。 長光衛星供圖
“吉林一號”是我國最大的商業遙感衛星星座和全球最大的亞米級商業遙感衛星星座。2015年，由長光衛星技術股份有限公司研製的“吉林一號”星座首組4顆衛星成功發射，開創我國商業衛星應用先河。10年間，“吉林一號”星座研製團隊累計授權發明專利280餘項，實現117顆衛星在軌運行。日前，本報記者走進長光衛星，了解“吉林一號”團隊開展科研攻關、提供信息服務的故事。
——編 者
走進長光衛星數據大廳，工作人員輕點鼠標，大片青綠交錯的影像呈現在屏幕上。依託“吉林一號”遙感衛星高分辨率成像技術，工作人員查看山西省某縣小麥長勢，系統將農田標註為不同色塊，綠色表示長勢較好，黃色代表長勢正常，紅色則提示需施肥或灌溉。“與往年衛星數據相比，這片地區的紅色區域較少，代表大部分區域小麥長勢正常。”長光衛星副總經理王棟介紹，工作人員會將作物長勢、建議重點關注區塊等信息形成報告傳給用戶，幫助其制定春管方案。
長光衛星是我國第一家商業遙感衛星公司，公司的一間辦公室里，留存着一沓泛黃的設計草圖——“吉林一號”星座首組4顆衛星概念圖。2015年10月，這4顆衛星成功發射，拉開我國商業航天的大幕。10年間，這支團隊持續助力我國商業航天不斷向前。
“就像蒙眼穿繡花針”
逼近技術極限，提高相機質量，面向市場推出高清遙感數據和標準化通用工具
在長光衛星展廳，陳列着“吉林一號”第一至四代衛星模型。展廳盡頭，是一幅巨型的長春市區高清遙感圖，足有400平方米。細看，小區、廠房、車輛、河流、綠地等清晰可見。這張圖正是由“吉林一號”衛星拍攝生成。
2024年9月，長光衛星發布了世界首個高清全球年度一張圖——“吉林一號”全球一張圖。這張圖累計覆蓋面積1.3億平方公里，實現了除南極洲、格陵蘭島外的全球陸地區域亞米級影像全覆蓋，使用分辨率為0.5米的影像佔比超90%，整體雲量小於2%。
“影像分辨率0.5米意味着衛星在50萬米高空能夠捕捉到的地表最小細節尺寸。影像中的一個像素點，代表實際地面0.5米見方的區域。影像分辨率數值越小，代表分辨率越高，拍攝的細節也就越清晰。”“吉林一號”衛星型號總設計師張雷介紹。
2022年，張雷帶領團隊開展“吉林一號”寬幅02星的設計研發工作，當時，相機精度已經逼近技術極限，往前的每一步都極為困難。張雷說，需要讓相機部組件空間軸進一步精準對齊，可空間軸的具體位置並不可見，“就像蒙眼穿繡花針”。團隊不分晝夜，尋找、對齊、測量，失敗再重來……兩個月後，“吉林一號”寬幅02星平均系統波像差從0.073波長提高到0.056波長，影像質量提高近10%。
拍到高清影像，怎麼用？
打開遙感衛星影像庫，某地的綠色樹木、白色樓宇間，夾雜着一大片土黃色色塊。“這片區域正在施工，土黃色色塊代表的是裸土揚塵源的重點監測區域。”王棟介紹，通過定期監測影像，配合人工智能算法，能快速識別揚塵源，幫助有關部門開展污染督察與治理。“再比如，2023年，某個林區發現疑似松材線蟲疫情，傳統人力排查需數月，而‘吉林一號’衛星通過識別樹冠顏色變化，3天便識別、鎖定感染區域，第一時間上報林業部門定向消殺處理。”王棟說。
隨着“吉林一號”在軌衛星數量逐步增多，長光衛星着力開放影像數據使用渠道。“技術發展與開拓市場相輔相成，我們還上線了測距、標註等標準化通用工具，方便用戶使用這些數據。”王棟說，公司已同千餘家下游企業建立合作，2024年營收超8億元。長光衛星還研發了國內首個“遙感+人工智能”APP——“吉林一號網”，註冊用戶已超18萬人，切片影像數據在線調用次數破1400億次。
“打造衛星的‘眼角膜’”
開展自主研發，歷經數千次嘗試，掌握加工納米級精度反射鏡的技術
生產車間，綠色地面，光可照人。一台橙色機器人正在工作，操作台上，一塊4開畫紙大小、深黑色的鏡片被緩緩打磨成型。“加工反射鏡，就像打造衛星的‘眼角膜’。”光學加工技術負責人李岩介紹，反射鏡可以將衛星採集到的地球光譜信息精準收錄進相機，進而生成圖片，是衛星的重要光學元器件。
反射鏡加工精度為納米級，每道加工工序，都離不開團隊的自研自編。一些關鍵加工設備也曾依靠進口，可機器一出故障，只能委託外方維修，費用高、耗時長。
“一定要造出屬於自己的設備！”2016年，李岩開始帶領團隊研製國產智能加工機器人。不出半年，機器人便有了雛形，“開頭順利得超乎想象。”李岩說，“可落到實際加工上，問題出來了——都是按標準規範操作，做出來的反射鏡精度就是不達標。”
繼續研究。“試驗原料切得比巴掌還小，省下一點，就能再多做一次測試。”李岩說。
逐漸有了答案：加工過程中，刀具會產生極微小的磨損，因此，對於全新的刀具和使用過的刀具，操作標準應該略有調整；再者，同樣一塊材料，加工其邊緣和中心部位時，刀具的力度、角度也需要調整……
“要知道這些，只能靠自己摸索。”李岩感嘆。歷經數千次嘗試，2021年，智能加工機器人終於投產。“吉林一號”反射鏡主鏡加工時間從大約半年縮短到一個半月，加工成本降低兩成。
“技術攻關光靠我們一家不行，需要上下游互相扶持。”長光衛星副總經理賈宏光說，“吉林一號”團隊還為多家公司提供技術、資金支持，在當地的扶持下，逐步形成超千家上下游企業參與的航天產業生態系統。“吉林一號”衛星部組件國產化率已達100%。
“年輕人早晚會做得更好”
開展頭腦風暴，鼓勵創新探索，為商業航天培育更多人才
一層網面、一層銀膜……走進長光衛星熱控實施工藝車間，機械轉動，10分鐘後，一套兩平方米的多層隔熱組件製作完成。“衛星在軌運行過程中會面臨近300攝氏度的溫差，再經過進一步加工，它就會變成隔熱保溫的‘衛星外套’。”車間負責人吳清爽說，“放在幾年前，這個活兒需要3個人一起，忙活1小時。”
“在熱控環節，80%以上的工序都能機械化，剩下的步驟，大家有啥想法？”趁着空閑，吳清爽招呼大家開個小組會。
“衛星接地風琴片還要手工操作，一層層夾進隔熱組件。能不能讓機器人完成？”20多歲的宋秀志率先開口。
“也沒那麼簡單，衛星接地風琴片要求細緻，不能出現任何的相對位移和變形。”有人提出質疑。
“我之前了解過，在其他行業有類似的設備，我們能不能借鑒改造？”宋秀志琢磨着。
…………
一陣頭腦風暴，吳清爽最後發言：“既然有可行性，小宋你牽頭，去申請公司的小微項目。”
“在‘吉林一號’團隊，有啥想法，大家都敢說敢試。”賈宏光說，“可能有做不好的時候，但要相信年輕人早晚會做得更好。”團隊給年輕人壓擔子，通過帶薪培訓、獎金等方式激勵創新，也不會因為項目失敗而作出處罰。
為商業航天培育更多人才和新鮮血液，還要走出“吉林一號”。
2022年，長光衛星上線了免費下載的“共生地球”APP，便於公眾免費體驗衛星遙感服務。長光衛星還面向社會舉辦多期免費培訓班，報名者除了相關領域從業者，還有許多有志於從事航天事業的大學生。
賈宏光說，高頻次、低成本的商業航天發射正在成為現實，商業航天領域的競爭日趨激烈，但他信心十足。“到2027年底，公司在軌衛星數量預計將增至300顆。政策逐步完善，產業鏈和人才隊伍不斷壯大，給了我們繼續逐夢星辰的底氣！”
原標題：《五十萬米高空捕捉地表細節（講述·弘揚科學家精神）》
欄目主編：秦紅 文字編輯：程沛
來源：作者：人民日報
