趙鍵 崔玉福 趙鴻志（航天東方紅衛(wèi)星有限公司）

委內(nèi)瑞拉當(dāng)?shù)貢r(shí)間2014年10月5日，在委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)尼古拉斯·馬杜羅的見證下，中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國長城工業(yè)集團(tuán)有限公司總裁殷禮明與委內(nèi)瑞拉高教與科技部部長馬努埃爾·費(fèi)爾南德斯，在委內(nèi)瑞拉首都加拉加斯簽署了《委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星-2項(xiàng)目合同》，這標(biāo)志著將由中國空間技術(shù)研究院下屬的航天東方紅衛(wèi)星有限公司承制的委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星-2將進(jìn)入研制階段。

回想由航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制的委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星-1（簡稱VRSS-1衛(wèi)星），作為我國第一顆整星出口的遙感衛(wèi)星，歷時(shí)18月完成衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射以及對(duì)委內(nèi)瑞拉學(xué)員長達(dá)6個(gè)月的衛(wèi)星基礎(chǔ)課程、衛(wèi)星設(shè)計(jì)講解、衛(wèi)星項(xiàng)目管理和衛(wèi)星總裝、集成和測試（簡稱AIT），以及衛(wèi)星操作培訓(xùn)等項(xiàng)目，衛(wèi)星于2012年9月29日成功發(fā)射并進(jìn)入640km的目標(biāo)軌道。VRSS-1衛(wèi)星經(jīng)過5個(gè)多月的在軌測試完成衛(wèi)星在軌交付的所有工作，其工作正常且性能優(yōu)異，滿足了用戶對(duì)衛(wèi)星的要求，并于委內(nèi)瑞拉當(dāng)?shù)貢r(shí)間2013年3月7日完成衛(wèi)星在軌交付。目前，VRSS-1衛(wèi)星在軌運(yùn)行正常，已廣泛應(yīng)用于委內(nèi)瑞拉各個(gè)領(lǐng)域，造福于委內(nèi)瑞拉人民生活。

1 項(xiàng)目背景

作為我國第一顆整星出口的遙感衛(wèi)星，由航天東方紅衛(wèi)星有限公司研制的VRSS－1歷時(shí)18個(gè)月完成衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射，以及對(duì)委內(nèi)瑞拉學(xué)員長達(dá)6個(gè)月的衛(wèi)星基礎(chǔ)課程、衛(wèi)星設(shè)計(jì)講解、衛(wèi)星項(xiàng)目管理、衛(wèi)星總裝、集成和測試，以及衛(wèi)星操作培訓(xùn)等項(xiàng)目，衛(wèi)星于2012年9月29日成功發(fā)射并進(jìn)入640km的目標(biāo)軌道。

回顧VRSS－1衛(wèi)星的設(shè)計(jì)，分析項(xiàng)目的特點(diǎn)，總結(jié)VRSS－1衛(wèi)星的典型應(yīng)用情況，可從成功中尋找前進(jìn)的源泉，為后續(xù)國際出口衛(wèi)星項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、研制、管理和履約奠定良好的工作基礎(chǔ)。

2 VRSS－1衛(wèi)星介紹

考慮到委內(nèi)瑞拉用戶的需求及快速研制的特殊要求，衛(wèi)星采用成熟的CAST-2000小衛(wèi)星公用平臺(tái)，配置2臺(tái)成熟的全色/多光譜高分辨率相機(jī)和2臺(tái)成熟的寬幅多光譜相機(jī)，在640km的軌道高度分別能獲取分辨率2.5m（全色）/10m（多光譜）、幅寬為57km的高分辨率圖像，以及分辨率為16m、幅寬為370km的寬覆蓋多光譜圖像。

VRSS－1衛(wèi)星系統(tǒng)組成

衛(wèi)星發(fā)射狀態(tài)示意圖

衛(wèi)星飛行狀態(tài)示意圖

（1）CAST-2000平臺(tái)

航天東方紅衛(wèi)星公司開發(fā)的CAST-2000小衛(wèi)星公用平臺(tái)，采用三艙設(shè)計(jì)，即推進(jìn)艙、平臺(tái)服務(wù)艙和有效載荷艙。衛(wèi)星入軌后沿X方向飛行，星體Z方向?qū)Φ兀琘方向?yàn)檐壍镭?fù)法向。星體±Y方向布放兩副太陽電池翼，發(fā)射時(shí)呈收攏狀態(tài)，入軌后帆板展開在星體的±Y兩側(cè)并繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

衛(wèi)星平臺(tái)熱控方案采用隔熱和艙內(nèi)等溫化設(shè)計(jì)及被動(dòng)熱控為主、主動(dòng)熱控為輔的設(shè)計(jì)思路，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備如蓄電池組、電源控制器、行波管放大器和相機(jī)等進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保衛(wèi)星在軌工作在正常的溫度范圍。

衛(wèi)星平臺(tái)星務(wù)分系統(tǒng)是整星信息系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)完成衛(wèi)星的綜合信息處理工作。它對(duì)星上各任務(wù)模塊的運(yùn)行進(jìn)行高效可靠的管理和控制，監(jiān)視全星狀態(tài)，協(xié)調(diào)整星的工作，與地面配合實(shí)現(xiàn)對(duì)有效載荷的各種在軌控制和參數(shù)傳遞、設(shè)置等。通過控制器局域網(wǎng)（CAN）總線，將分布于星上各分系統(tǒng)的下位機(jī)有機(jī)地連接起來，實(shí)現(xiàn)星上信息交換和共享，實(shí)時(shí)完成星上運(yùn)行管理、控制和任務(wù)調(diào)度。衛(wèi)星遙測采用分包遙測體制，可以根據(jù)實(shí)際需要發(fā)送遙控指令調(diào)整某類遙測參數(shù)的速度。

衛(wèi)星平臺(tái)姿態(tài)控制采用三軸穩(wěn)定對(duì)地定向的姿態(tài)控制模式，由高精度姿態(tài)測量敏感器組合（星敏感器+陀螺）來獲得衛(wèi)星精確的姿態(tài)數(shù)據(jù)，由動(dòng)量輪實(shí)現(xiàn)正常對(duì)地定向和側(cè)擺機(jī)動(dòng)控制。為實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星對(duì)地快速重訪，平臺(tái)設(shè)計(jì)的最大側(cè)擺范圍可以擴(kuò)大到±35°在640km的軌道高度能實(shí)現(xiàn)全球任意地方4天重訪的能力。另外攜帶84kg燃料可以進(jìn)行軌道維持以及壽命末期的離軌操作。

衛(wèi)星平臺(tái)測控采用統(tǒng)一S頻段測控輔以GPS定軌的體制，GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)獲取衛(wèi)星高精度星歷信息并用于衛(wèi)星圖像的精確定位。

衛(wèi)星平臺(tái)采用分散供配電體制，應(yīng)用高效三結(jié)砷化鎵電池片的太陽電池陣與鎘鎳蓄電池組聯(lián)合供電方案，使用開關(guān)分流全調(diào)節(jié)母線，確保衛(wèi)星平臺(tái)和載荷在軌正常工作。

為了保證“可視即可測”的測控要求，星上配置4副同頻異旋圓極化測控天線。為了保證圖像數(shù)據(jù)對(duì)地傳輸?shù)目煽啃?，星上采用兩主＋兩備?副賦形數(shù)傳天線以實(shí)現(xiàn)對(duì)地傳輸。

（2）有效載荷

高分全色/多光譜相機(jī)分系統(tǒng)由兩臺(tái)設(shè)計(jì)完全一致的成熟輕小型全色/多光譜相機(jī)組成，每臺(tái)相機(jī)均采用非球面同軸三反偏視場式光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)用時(shí)間延遲積分（TDI）推掃成像技術(shù)在640km軌道高度可以獲取分辨率為2.5m（全色）/10m（多光譜）、組合幅寬為57km的高分辨率圖像。為了確保高分辨率圖像的質(zhì)量，高分全色/多光譜相機(jī)具有在軌調(diào)焦、調(diào)整積分時(shí)間、積分級(jí)數(shù)的功能。

寬幅多光譜相機(jī)分系統(tǒng)由兩臺(tái)設(shè)計(jì)完全一致的成熟的中等分辨率的多光譜相機(jī)組成，每臺(tái)相機(jī)均采用透射式光學(xué)系統(tǒng)，通過推掃成像的方式在640km的軌道高度可以獲取地面像元分辨率為16m、組合幅寬為370km的多光譜圖像，設(shè)計(jì)的相機(jī)在軌增益連續(xù)可調(diào)保證了相機(jī)優(yōu)異的成像質(zhì)量。

數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)將相機(jī)產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和格式編排后形成格式數(shù)據(jù)，根據(jù)使用模式可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于星上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，然后再將存儲(chǔ)于星上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼并傳輸至地面，也可以直接將格式數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼并傳輸至地面，還可以先將格式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)然后進(jìn)行信道編碼處理并直接傳輸。不同的工作模式將可以選擇不同的壓縮比，以保證圖像質(zhì)量和傳輸效能。數(shù)據(jù)傳輸至地面通過X頻段獨(dú)立兩通道傳輸?shù)姆桨?，每通道碼速率能達(dá)到190Mbit/s。

（3）衛(wèi)星主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，VRSS－1衛(wèi)星每天可以有14～15軌的成像機(jī)會(huì)，將能支持每軌獲取2.5×104m（全色）/10m（多光譜）圖像、1.5×106的16m多光譜圖像的能力。與國外同等遙感衛(wèi)星相比，具有顯著的獲取能力優(yōu)勢。

VRSS－1衛(wèi)星主要技術(shù)指標(biāo)

3 VRSS－1衛(wèi)星項(xiàng)目的特點(diǎn)

VRSS－1衛(wèi)星的研制與成功發(fā)射在中國航天史創(chuàng)造了多個(gè)第一，在技術(shù)和管理上都取得了較大的突破，回顧衛(wèi)星項(xiàng)目的整個(gè)歷程，具有如下突出特點(diǎn)：

1）VRSS－1衛(wèi)星的成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了我國第一顆光學(xué)遙感衛(wèi)星的整星出口，實(shí)現(xiàn)了我國航天史上光學(xué)遙感衛(wèi)星整星出口“零的突破”，為以后我國光學(xué)衛(wèi)星出口方面奠定了一系列的技術(shù)、質(zhì)量、管理、對(duì)外履約等方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2）首次實(shí)現(xiàn)了18個(gè)月從衛(wèi)星方案論證到發(fā)射的研制周期，創(chuàng)造了我國航天史上的衛(wèi)星研制奇跡；也創(chuàng)造了衛(wèi)星成功發(fā)射、質(zhì)量零缺陷的奇跡。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)高度重視下，航天東方紅公司提前策劃，優(yōu)化衛(wèi)星研制流程，利用過硬的技術(shù)、科學(xué)的決策、智慧的管理確保了衛(wèi)星能按時(shí)發(fā)射、衛(wèi)星在軌工作穩(wěn)定且性能優(yōu)異。高度責(zé)任心的研制隊(duì)伍和履約團(tuán)隊(duì)確保了衛(wèi)星研制和履約期間委內(nèi)瑞拉用戶對(duì)項(xiàng)目的較高滿意度。

3）首次探索出了小衛(wèi)星對(duì)外履約的新機(jī)制，建立了一支對(duì)外履約團(tuán)隊(duì)，形成了對(duì)外出口衛(wèi)星履約運(yùn)行體系，建立了一套符合國際衛(wèi)星市場的產(chǎn)保體系，制定了符合國際遙感衛(wèi)星市場需求的先進(jìn)衛(wèi)星技術(shù)流程，探索并形成了有效的培訓(xùn)機(jī)制和相應(yīng)的培訓(xùn)教材體系，為以后我國航天全面進(jìn)入國際低軌光學(xué)遙感衛(wèi)星市場奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4）VRSS－1衛(wèi)星是中國航天首顆設(shè)計(jì)壽命長達(dá)5年、并發(fā)射入軌的低軌光學(xué)遙感衛(wèi)星，依靠合理的設(shè)計(jì)，采用長壽命的二浮陀螺、定向與電源變換裝置（BAPTA）和動(dòng)量輪等影響衛(wèi)星壽命的關(guān)鍵部組件，確保衛(wèi)星在軌長期穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了國際低軌光學(xué)遙感衛(wèi)星同等水平。

5）首次在CAST-2000小衛(wèi)星平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了單顆衛(wèi)星高分辨率與寬覆蓋的有效統(tǒng)一，既具有高分辨率的全色/多光譜圖像獲取能力又同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)地寬覆蓋觀測的能力，將能廣泛應(yīng)用于委內(nèi)瑞拉國土資源調(diào)查、評(píng)價(jià)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測與管理、資源利用、環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測與城市建設(shè)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

6）首次在軌實(shí)現(xiàn)了新一代小衛(wèi)星海量圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星圖像無損壓縮、準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓ぷ髂Ｊ剑鉀Q了小衛(wèi)星海量圖像數(shù)據(jù)處理的技術(shù)瓶頸，形成了新一代小衛(wèi)星海量圖像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為提高衛(wèi)星圖像質(zhì)量起到了重要作用。

4 VRSS－1衛(wèi)星典型應(yīng)用情況

VRSS－1衛(wèi)星自發(fā)射之后，已在軌正常運(yùn)行兩年多，獲取了包括委內(nèi)瑞拉與中國在內(nèi)的世界許多國家和地區(qū)的圖像數(shù)據(jù)，目前已經(jīng)成功分發(fā)10000余景圖像數(shù)據(jù)，在委內(nèi)瑞拉航天局（ABAE）、委內(nèi)瑞拉測繪局（DIGICARFA）、環(huán)境部地理信息中心（IGVSB）、委內(nèi)瑞拉石油公司（PDVSA）、委內(nèi)瑞拉科學(xué)院圖像研究中心（FIIDI）等用戶單位得到廣泛使用，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋農(nóng)業(yè)、環(huán)境、減災(zāi)、國防安全、水利、測繪等多個(gè)行業(yè)，起到了良好的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)于不同的應(yīng)用行業(yè)對(duì)圖像有不同的要求，根據(jù)一般的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，高分辨率相機(jī)主要應(yīng)用在城市建設(shè)及規(guī)劃、測繪、資源調(diào)查、國防安全等領(lǐng)域，中等分辨率的寬幅相機(jī)主要應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)境、減災(zāi)等領(lǐng)域。因此，VRSS－1衛(wèi)星上配置的不同分辨率的相機(jī)能夠應(yīng)用于不同的行業(yè)，典型應(yīng)用舉例如下。

VRSS－1衛(wèi)星高分相機(jī)拍攝的南京地區(qū)融合產(chǎn)品（分辨率2.5m真彩色）

2013年4月21日委內(nèi)瑞拉灣水體富營養(yǎng)化產(chǎn)品和葉綠素a產(chǎn)品（分辨率16m多光譜圖像）

2013年4月21日委內(nèi)瑞拉灣水體懸浮物產(chǎn)品和水體透明度產(chǎn)品（此類產(chǎn)品將可用于委內(nèi)瑞拉灣的水質(zhì)監(jiān)督、水環(huán)境治理等）

（1）城市規(guī)劃類應(yīng)用

對(duì)于城市建設(shè)及規(guī)劃、測繪、資源調(diào)查等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要較高的圖像分辨率，且部分應(yīng)用對(duì)圖像的光譜信息要求較高，因此可以采用分辨率2.5m全色圖像與分辨率10m多光譜圖像融合，使圖像既具有高分辨率的幾何信息又具備豐富的光譜信息。為VRSS－1衛(wèi)星高分相機(jī)于2013年3月2日拍攝的南京地區(qū)，通過分辨率2.5m全色和分辨率10m多光譜融合處理后得到的2.5m真彩色產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以明顯發(fā)現(xiàn)南京長江大橋上行駛的小轎車。此類產(chǎn)品由于既具有詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息，又具有豐富的光譜信息，可以廣泛用于彩色正射影像圖的制作、城市建設(shè)與規(guī)劃應(yīng)用、國土資源調(diào)查、精細(xì)化農(nóng)業(yè)等對(duì)分辨率和光譜都有較高要求的典型應(yīng)用。

（2）環(huán)境類應(yīng)用

環(huán)境類應(yīng)用對(duì)分辨率的要求相對(duì)較低，對(duì)圖像的光譜信息要求較高，因此可以利用分辨率10m多光譜或分辨率16m多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行典型應(yīng)用。以水環(huán)境為例。

（3）水利類應(yīng)用

水利規(guī)劃對(duì)分辨率的要求相對(duì)較低，因此可以利用分辨率10m的多光譜或分辨率16m的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行水利規(guī)劃應(yīng)用，在水利建設(shè)中可以應(yīng)用高分辨率圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視。

（4）農(nóng)林業(yè)類應(yīng)用

用VRSS－1衛(wèi)星分辨率為10m的多光譜數(shù)據(jù)提取的水體產(chǎn)品[根據(jù)VRSS－1衛(wèi)星高分相機(jī)于2013年5月24日拍攝的委內(nèi)瑞拉埃斯皮諾地區(qū)分辨率為10m的多光譜圖像生成的歸一化植被指數(shù)（NDVI）和增強(qiáng)植被指數(shù)（EVI）產(chǎn)品，該類產(chǎn)品能反映植被的生長狀態(tài)以及區(qū)域植被覆蓋情況]

委內(nèi)瑞拉埃斯皮諾地區(qū)NDVI和EVI產(chǎn)品

農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)分辨率的要求相對(duì)較低，但對(duì)圖像的光譜信息要求非常高，因此可以利用分辨率為10m的多光譜或分辨率為16m的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行典型應(yīng)用。以植被覆蓋情況為例，能夠反映不同空間尺度的指標(biāo)覆蓋信息及其變化趨勢，是反映植被資源和綠化水平的重要指標(biāo)。

此外，應(yīng)阿根廷、古巴等國的請(qǐng)求，分別在阿根廷洪災(zāi)、古巴海嘯等自然災(zāi)害中發(fā)揮了應(yīng)急作用，引起了國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。

5 啟示

VRSS－1衛(wèi)星已成功發(fā)射兩年多，衛(wèi)星在軌工作穩(wěn)定，圖像質(zhì)量優(yōu)異，已在委內(nèi)瑞拉國內(nèi)和世界上其他國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，得到了用戶的高度評(píng)價(jià)，這是委中項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合長期工作的結(jié)果。對(duì)于VRSS－1項(xiàng)目取得的成績都已經(jīng)成為過去式，我們能從成功中可以體會(huì)到用戶需求至上的原則、過硬的產(chǎn)品質(zhì)量以及對(duì)客戶優(yōu)異的服務(wù)才是項(xiàng)目的關(guān)鍵，這也是VRSS－2項(xiàng)目能繼續(xù)深入合作的基礎(chǔ)。用戶的需求將決定最終的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，良好的產(chǎn)品質(zhì)量將確保衛(wèi)星在軌后是否能滿足用戶的應(yīng)用要求，良好的客戶服務(wù)將確保用戶對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用恰到好處，也是確保衛(wèi)星長期在軌穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。

VRSS－1項(xiàng)目的成功必將提升我國航天在第三世界國家的“航天大國地位”，項(xiàng)目中形成的技術(shù)、管理、對(duì)外履約的整套解決方案為我國光學(xué)衛(wèi)星出口、國際航天市場開拓打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。