中國的衛星遙感技術世界第一超越美國

一、中國獲14枚獎牌排名第一

    依據美國戰略與國際研究中心(CSIS)報導，衛星遙感領域目前發展迅猛，並正成為包括國防和國家安全在內的各個行業的關鍵工具，能夠從太空對地球進行高分辨率觀測的技術在自然災害預報、氣候變化分析和自然資源勘探中發揮著重要作用，在軍事及經濟上都有很大的利益。中美兩國是太空科技的先驅，隨著全球競爭的加劇，特別是美中之間的競爭，商業衛星系統對私營部門和政府的重要性明顯增加。CSIS發表的報告公布了2024年最新的全球商業遙感排名，中國系統在十一個類別中的五個排名第一，而美國在四個類別中排名第一，中國共獲得14枚獎牌，美國共獲得12枚獎牌。芬蘭和韓國各得1枚金牌，烏拉圭獲2枚銀牌，法國、印度及西班牙各獲1枚銀牌，加拿大獲1枚銅牌，凸顯衛星科技競爭雖具有全球性，但焦點還是集中在美國和中國遙感技術的進步。在十一個性能類別中，中國系統獲得了5枚金牌，美國獲得4面金牌。在電光 (EO)系統類別中最引人注目的是中國憑藉其SuperView在EO成像能力方面躋身金牌榜。中國的吉林一號衛星對地觀測系統憑藉其龐大的衛星群在對地觀測重訪中名列前茅，100 顆在軌運行衛星，當考慮到偵測速率、停留時間時，系統獲得了金牌。一個值得注意的趨勢是越來越多的EO星座以更高的頻率提供低於1公尺的圖像重訪率。 

   合成孔徑雷達 (SAR)系統性能的評估最具挑戰性，今年領獎台上的 SAR X 波段成像性能發生了徹底的變化，三者獎牌得主都是全新系統－美國Umbra SAR（金）、U.S. Capella Space Acadia（銀）和芬蘭 ICEYE 第 3 代（銅）—於 2022-2023 年推出。同樣，同樣的三家公司在 SAR 重訪中表現最佳，其中 ICEYE 領先競爭對手，原因是其星座尺寸較大。這與七年前形成了鮮明對比，正如一篇文章中所描述的那樣。雖然中國公司在 X 波段 SAR 方面取得的進展較少，但在C波段SAR方面處於領先地位。C 波段 SAR 可在較大區域提供較低解析度的雷達影像，特別有用用於環境分析，包括全球測繪、地形變化和海洋監測。從多光譜來看，中國SuperView Neo-3 獲得了金牌，但該類別的競爭非常激烈。其中中國的四偉和第二名 finisher、美國/烏拉圭Satellogic，都在過去兩年中推出了表現最好的產品。在長波紅外線（LWIR）領域，中國商用系統佔據主導地位。很多長波紅外線遙感的主要用途是在氣候變遷、農業和氣候變遷等領域。中國企業也在電光成像和多光譜能力方面登上了頒獎台，它們在長波紅外線和C波段SAR領域佔據主導地位。報告強調，隨著許多商業系統開始提供30釐米分辨率的圖像，目前市場上的主要差異在於數據採集能力和高級處理能力。在多光譜成像類別中中國憑借SuperView Neo-3系統排名第一。報告指出，這一類別的競爭尤其激烈，排名前三的系統提供了幾乎相同的功能。第二名是美國-烏拉圭公司Satellogic。報告對美國在商業遙感領域領導地位的未來提出了質疑。雖然美國在許多領域的表現仍很出色，但必須要跟上中國在電光和多光譜技術方面快速發展的步伐。 

二、中國的人造衛星發展 

   俄羅斯“自由媒體”網稱中國在航天科技的許多領域已成為世界領軍者尤其是人造衛星。從90年代開始，中國大陸的衛星發展加速，且開始走向產業化及專業化的道路，成立了一些企業化運作的衛星運營公司。根據衛星的用途，大致分為通信廣播、對地觀測、導航定位、科學實驗以及信號中繼等五大類。

(一)通信廣播衛星

   1970年4月24日，中國成功發射了第一顆人造地球衛星“東方紅1號”。使中國成為繼蘇、美、法、日後，世界上第五個獨立研製並發射人造地球衛星的國家，也標誌中國正式開啟了太空探索。“東方紅1號”發射成功後，中國成立了“706工程”推動通信衛星研製工作。1975年3月31日啟動了“331工程”，明確規定整個衛星通信工程由國防科委總負責。1975年，中國自行研製的10米衛星地面站天線在南京試製成功，標誌著中國具備了自主研製衛星地面站的能力。1978年，“331工程”的大部分設備均已研製完成，包括1米、5米、10米、15米地面站等。1980年5月，中國成功向太平洋發射了洲際彈道導彈，於是決定自己發射通信衛星。1984年4月8日，中國第一顆靜止軌道實驗通信衛星—東方紅2號實驗衛星（CZ-3/Y2），發射成功順利進入軌道。東方紅2號實驗衛星使中國成為世界上第五個自行發射地球靜止軌道通信衛星的國家，也開啟了中國用中國衛星進行衛星通信的歷史。衛星採用全三軸姿態穩定技術、雙組元統一推進技術、碳纖維複合材料結構等先進技術，性能先進、技術複雜，達到了國際同類通信衛星的先進水平。東方紅3號通信廣播衛星，主要用於電視傳輸、電話、電報、傳真、廣播和數據傳輸等業務。它的投入使用，極大地緩解了當時國內通信衛星市場轉發器短缺的矛盾。

(二)對地觀測

   對地觀測的用途範圍很廣我們常說的遙感衛星，就屬於這個範疇。所謂“遙感”，就是遠距離探測、感知資訊。除了遙感之外，氣象衛星、資源衛星、海洋衛星、環境衛星，也都屬於對地觀測衛星類別。

1.遙感衛星

   中國高分辨率對地觀測系統天基部分基本建成，實現了高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的對地觀測。我國陸地觀測服務水平不斷提高，先後發射了資源三號03地球資源衛星、環境災害治理二號A/2B衛星、高分辨率多模成像衛星、高光譜觀測衛星、一些商業遙感衛星。在海洋觀測方面，中國現在可以通過來自海洋一號C/1D衛星和海洋二號B/2C/2D衛星的高分辨率圖像查看全球範圍內所有尺度的連續水域的多個指標。中國對全球大氣層的觀測能力有了顯著提高。新一代靜止軌道氣象衛星“風云四號”A/“四號”可實現全天候、精準、不間斷的大氣監測和災害監測，提高應急響應能力。風云三號/三號衛星的成功發射，實現早、午、暮協同監測，風雲二號衛星為“一帶一路”沿線國家和地區提供監測服務。隨著遙感衛星地面系統進一步完善，中國已具備面向全球提供遙感衛星數據接收和快速處理服務的能力。

2. 資源衛星

   資源衛星，是勘測和研究地球自然資源的衛星。它能“看透”地層，發現人們肉眼看不到的地下寶藏、歷史古蹟、地層結構，能普查農作物、森林、海洋、空氣等資源，預報各種嚴重的自然災害。資源衛星利用星上裝載的多光譜遙感設備，獲取地面物體輻射或反射的多種波段電磁波信息，然後把這些信息發送給地面站。由於每種物體在不同光譜頻段下的反射不一樣，地面站接收到衛星信號後，便根據所掌握的各類物質的波譜特性，對這些信息進行處理、判讀，從而得到各類資源的特徵、分佈和狀態等詳細資料，人們就可以免去四處奔波，實地勘測的辛苦了。資源衛星分為兩類：一是陸地資源衛星，二是海洋資源衛星。陸地資源衛星以陸地勘測為主，而海洋資源衛星主要是尋找海洋資源。資源衛星一般採用太陽同步軌道運行，這能使衛星的軌道面每天順地球自轉方向轉動1度，與地球繞太陽公轉每天約1度的距離基本相等。這樣既可以使衛星對地球的任何地點都能觀測，又能使衛星在每天的同一時刻飛臨某個地區，實現定時勘測。

3.軍事偵察衛星

    偵察衛星，就是竊取軍事情報的衛星，它站得高看得遠，既能監視又能竊聽，是個名副其實的超級間諜。偵察衛星利用光電遙感器或無線電接收機，蒐集地面目標的電磁波信息，用膠卷或磁帶記錄下來後存貯在衛星返回艙裡，待衛星返回時，由地面人員回收。或者通過無線電傳輸的方法，隨時或在某個適當的時候傳輸給地面的接收站，經光學、電子計算機處理後，人們就可以看到有關目標的信息。偵察衛星根據執行任務和偵察設備的不同，分為照相偵察衛星、電子偵察衛星、海洋監視衛星和預警衛星。

4.氣象衛星

   氣象衛星是對地球及其大氣層進行氣象觀測的衛星，具有範圍大、及時迅速、連續完整的特點，並能把雲圖等氣象信息發給地面用戶。氣象衛星的本領來自於它攜帶的氣象遙感器。這種遙感器能夠接收和測量地球及其大氣的可見光、紅外與微波輻射，並將它們轉換成電信號傳送到地面。地面接收站再把電信號復原繪出各種雲層、地表和洋面圖片，進一步處理後就可以發現天氣變化的趨勢。

5、導航定位

   北斗衛星導航系統的世界領先服務包括定位、導航、授時、區域和全球短消息通信、全球搜索和救援、地基和星基增強以及精確單點定位。

6.科學衛星

    科學探測衛星，是用來進行空間物理環境探測的衛星。它攜帶著各種儀器，穿行於大氣層和外層空間，收集來自空間的各種信息，使人們對宇宙有了更深的了解，為人類進入太空、利用太空提供了十分寶貴的資料。世界各國最初發射的衛星多是這類衛星或是技術試驗衛星。中國的“實踐”系列衛星即是技術實驗衛星，又是科學探測衛星。“實踐一號”衛星裝有紅外地平儀、太陽角計等探測儀器，取得了許多環境數據。“實踐二號”和二號甲、二號乙是用一枚火箭同時發射的三顆衛星。其中“實踐二號”外形為八面棱柱體，任務是探測空間環境，試驗太陽電池陣對日定向姿態控制和大容量數據存貯等新技術。 

三、中國航天計劃 

(一)信號中繼

   中國的中繼衛星叫做天鏈一號，名字可以說是很貼切了。中繼衛星，是專門中繼信號的。大家知道，地球是圓的，在不停地轉動。有時候你搞航空航天任務（例如登月、登火星、發射導彈），就存在信號被月球或地球遮擋的可能。中繼衛星，就是將信號進行中繼轉發，維持鏈路暢通。嫦娥六號登陸月背時就先發射了鵲橋二號中繼衛星。

(二)未來發展

  未來中國將繼續完善航天基礎設施，整合遙感、通信、導航、定位衛星技術。升級廣泛連接、精准定時定位、全維度感知的空間信息服務；發展靜止微波監測衛星、新型海色觀測衛星、國土生態系統碳監測衛星、大氣環境監測衛星；發展雙天線X波段干涉合成孔徑雷達（InSAR）、陸地水資源等衛星技術，實現高效、全面的全球對地觀測和數據採集；建設高低軌協同的衛星通信網絡，開展新型通信衛星商用試驗，建設第二代數據中繼衛星系統；研究導航通信一體化、低軌增強等下一代北斗衛星導航系統關鍵技術，建設覆蓋面更廣、集成度更高、更智能的國家定位導航授時（PNT）系統；· 繼續完善遙感、通信和導航衛星地面系統。中國從地月到星際 TT&C 通信的飛躍，以及天基 TT&C 能力的增長，代表著重大進步。完善天地測控網絡，形成安全可靠、響應迅速、接入靈活、運行高效、服務多樣化的天地一體化測控網絡。神舟、天舟系列飛船、天河核心艙、嫦娥系列月球探測器、天問一號火星探測器等測控任務圓滿完成。商業衛星測控站網絡發展迅速。強空間信息與大數據等新一代信息技術的融合。數據和物聯網。擴大遙感衛星數據在陸地、海洋、氣象等領域的綜合應用，推進北斗衛星導航系統、衛星通信、地面通信網綜合應用基礎設施建設，提高適應能力。完善專業服務。所有這些努力都將有助於實現二氧化碳排放達峰和碳中和的目標，振興鄉村地區，實現新型城鎮化，

(三)航天應用產業

   衛星技術的商業應用蓬勃發展，一批有競爭力的航天企業正在湧現並實現產業化規模化運營。遙感高精度地圖、全維影像、數據處理、應用軟件等多種產品和服務，為交通運輸、電子商務、農產品交易、災害損失評估等領域的用戶提供更好的服務和保險索賠。衛星通信廣播業務能力進一步提升。在科技、製造、網絡空間和交通方面具優勢。未來5年，中國航天將抓住數字產業發展壯大和傳統產業數字化轉型的機遇，推動航天技術應用和轉移。通過創新商業模式，將空間應用與數字經濟深度融合，進一步擴大和延伸衛星遙感和衛星通信技術的應用範圍，實現北斗衛星導航系統的產業化運行。這將為各行各業和大眾消費提供更先進、更經濟、更優質的產品和更便捷的服務。擴大太空經濟規模的新商業模式，如旅遊、生物醫學等。