俄罗斯军用卫星发展现状和中国对比②——

俄罗斯在轨军用侦察卫星数量统计(截至2017年6月)
类型
名称
发射时间
在轨编号
光学成像侦察
“角色”-2
2013年6月7日
“宇宙”-2 4 8 6

“角色”-3
2015年6月23日
“宇宙”-2506
光学测绘
“猎豹”-M1
2015年2月27日
“宇宙”-2503

“猎豹”-M2
2016年3月24日
“宇宙”-2515
雷达成像侦察
“秃鹰”-E1
2014年12月19日

电子情报
“荷花”-S
2009年11月20日
“宇宙”-2455

“荷花”-S
2014年12月24日
“宇宙”-2502

中国最近发射的一颗返回式卫星批露的信息

2016年4月6日1时38分,中国国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星成功发射
回收舱的设计在轨运行寿命为12天,12天后回收舱返回地球,而留轨舱将继续在轨工作3到5天,卫星总计设计寿命为15天实践十号卫星是中国遥感卫星地面站迄今为止接收的轨道最低的卫星

我国的返回式遥感卫星具备数传能力,既可胶卷返回,又可无线数传。

清华大学卫星通信技术服务“实践十号”科学实验卫星
清华新闻网4月19日电 4月6日凌晨1时38分,我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”返回式科学实验卫星按照预定窗口时间,由长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心准时发射升空,卫星进入预定轨道。由清华大学卫星遥感技术研究室所研制的数字解调译码和数据记录等关键设备执行并完成了“实践十号”所发回的通讯实验数据的解调、译码、帧格式处理、数据分发和记录任务。

“实践十号”返回式科学实验卫星作为国家空间科学战略性先导专项项目唯一的返回式卫星,将在太空中完成19项微重力科学和空间生命科学实验,其科学目标是研究、揭示微重力条件和空间辐射条件下物质运动及生命活动的规律。“实践十号”发射当日的凌晨3~6点,卫星2次飞跃三亚站和喀什站,地面站成功完整接收到通信试验数据;当日晚上7点到次日凌晨2点,卫星4次飞跃北京站,地面站接收到载荷科学试验数据,并送怀柔数据处理中心,数据经检验完整有效。清华大学所研制设备圆满成功地执行了解调、译码、帧格式处理、数据分发和记录任务。

实践十号”总质量约3.3吨,返回舱约500到600公斤,实际可回收载荷220公斤

由于返回式卫星具有地球维持轨道极低等特点,我国仍在发展下一代返回式遥感卫星,但目前未见公开报道。

现实生活中,我们经常可以看到奔驰在各地之间的货运交通设施。如今,这样的场景即将在太空和地面之间真实上演。在2016珠海航展上,五院总体部首创设计的"可重复使用返回式空间环境利用卫星"(以下简称"可重复使用返回式卫星")惊艳亮相,该卫星技术将填补国际无人多次使用返回技术的空白。
这颗卫星到底有什么独特之处呢?我们从三个方面来揭秘。

可重复使用——往返天地的"卫星班车"
根据五院总体部设计师刘欣介绍,科研人员以最大化无损回收理念为核心,对系统的分布配置、材料器件寿命、着陆方式等进行了巧妙设计,一方面确保"乘客设备"往返天地后"毫发无损",另一方面确保"卫星班车"往返天地运输15次以内时,健康状态良好,即依然处于可运行状态。

类似汽车刹车系统,返回式卫星的着陆方式是设计中需要考虑的重中之重。科研人员采用了"降落伞+气囊"的精妙设计。"降落伞"相当于减速用的"刹车系统","气囊"就是"缓冲装置",在着陆时会起到缓冲和"防擦伤"功能。如此一来,"可重复使用返回式卫星"的着陆速度仅为传统返回式卫星的1/20,着陆冲击力大小相当于飞机着陆时的力度,极大的提升了"乘客"的舒适性,更确保了"卫星班车"无损回收、重复利用。

可重复使用并非指整个卫星,考虑技术难度及经济性,研制人员从设计上确保了占据整星功能80%的"回收舱"可返回并重复使用,也就是说,整个"卫星班车"最为昂贵和核心的部分可以重复利用15次。当"卫星班车"完成一次天地往返任务后,只需安装一个"发动机"、加上"油"就具备下次工作的状态了。性能好、环境佳——独一无二的"空间理想实验室"

"可重复使用返回式卫星"为曾经"不可能完成"的空间实验任务提供了可实施的"理想实验室"。

随着空间科学研究以及新技术的不断发展,获取更精确的数据、采用更新的研究方法等需求均对空间实验环境和条件提出了越来越高的要求。因为极高的微重力水平难以达到,一些材料类科学实验、流体类物理实验会受到限制。鉴于实验本身的危险性、需要返回的及时性等影响因素,诸多实验无法在空间站开展。

如今,"可重复使用返回式卫星"可以解决这些难题。

据介绍,为确保提升"微重力水平",科研人员首次采用了"整星停控"的自由飞行模式,取消了活动部件,使卫星在太空中"自由漂浮着",就像静止湖面上的一片叶子,无丝毫扰动。即便出现卫星姿态需要调整的特殊状况,也只是采用小推力器一点一点的微调,以此保证引入的扰动最低。在这样系统而精密的设计下,"可重复使用返回式卫星"的微重力水平与国内最新成功回收的返回式卫星"实践十号"相比提高了一个量级,足以匹配当前空间科学实验对微重力水平的最高要求,达到国际领先水平。



"可重复使用返回式卫星"与"空间站"相比还有一大优势——无人。因此,随着"可重复使用返回式卫星"的诞生,诸如燃烧类、微生物类、活体动物类等可能危及生命的实验项目也拥有了绝佳的实验条件。

作为"空间理想实验室","可重复使用返回式卫星"不仅提供优越的"室内实验台",还可以提供"太空开放式实验台",这在国内也是首次。当卫星进入太空预定位置后,"开放式实验台"会按照指令打开,安装在其上的设备就可以尽情的与太空环境"亲密接触"了。
适应任务广、承载能力强——万能的"卫星大力士"
"可重复使用返回式卫星"是名副其实的"卫星大力士"。传统返回式卫星"实践十号"的承载能力为220kg,曾为国内返回式卫星的最高承载能力,而"可重复使用返回式卫星"的承载能力达到了600kg,其中500kg的搭载设备"可回收"。

"卫星大力士"在完成任务方面还堪称"万能"。日常生活中,房间里会设计标准化的"插座"和"网络口",市场上凡是符合标准的电视机等设备,都能"插得上",并且在网络接口接通后即刻可用。类似这样的理念,"可重复使用返回式卫星"颠覆了传统定制化卫星的搭载设备接口设计,采用标准化的机械安装接口、通用化的以太网信息接口设计,为需要搭载的实验设备提供了一个通用化的平台,支持"随时安装,入网即通"。从支持搭载的实验设备类型上来说,"可重复使用返回式卫星"将是返回式卫星从"狭窄"的定制化平台走向"万能"的通用化平台的标志。
"可重复使用返回式卫星"打造了运营成本更低、能力更强、使用更便捷、保障更优越、可重复使用的新一代空间实验平台,将为国内外空间科学实验、新技术试验、空间技术应用等领域提供优越的服务。按照航天科技集团五院总体部的计划,2017年底"可重复使用返回式卫星"将开始每年两次的常态化运营,这标志着我国天地往返的商业航天运营模式即将开启。

极低轨道返回式侦察卫星的优势在于不需要研制类似锁眼这类极高技术复杂度的侦察卫星情况下同样能提供0.1一0.2米分辨率的卫星图像,但缺点是由于极低轨道卫星在轨寿命不长,我国是半个月(180一200公里轨道)到1个月(180到500公里轨道),俄罗斯是四个月(180千米×330千米)。我国已采用无线数传来传输图像,俄罗斯的返回式卫星也已改用无线数传。

Yantar - 4KS1卫星为苏联首个传输型成像侦察卫星,采用Yantar平台,保留了组合舱和仪器舱,而专用设备舱则由圆柱状的光电数字成像系统取代。Yantar - 4KS1卫星长约8.3m,质量6700kg。用于安装CCD相机系统的专用设备舱长约3.2m,直径2.1m,其前端安装主镜头遮光罩,遮光罩长约2m。

Yantar - 4KS1卫星的CCD相机工作在可见光和近红外谱段,地面分辨率优于2m,具有一定的轨道机动能力。为保证侦察数据的传输,Yantar - 4KS1卫星组合舱安装了2副数据中继天线,利用苏联“急流”数据中继卫星将Yantar - 4KS1卫星拍摄的可见光与近红外图像数据发送到国内的地面接收站。

Yantar - 4KS1卫星长约8.3m,质量6700kg。用于安装CCD相机系统的专用设备舱长约3.2m,直径2.1m,其前端安装主镜头遮光罩,遮光罩长约2m

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从这段可知,为了达到0.1米的分辨率,如此复杂昂贵的大型卫星,仅仅120天的寿命,在苏联时代还可如此财大气粗接连发射,俄罗斯则是绝对消耗不起的。

也有资料介绍琥珀/钴”-M卫星寿命长达一年,这倒也符合俄罗斯一年只发射一到两次的的逻辑,但寿命即使延长到一年,也短了些,
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直到1982年12月,苏联才发射了第一颗光电侦察卫星。他使用了Yantar胶片侦察卫星平台和传统相机,但无法达到KENNEN反射望远镜的分辨率。它还具有用于夜间观察的红外热像仪。第一代卫星(Yantar-4KS1或Terylene)的设计分辨率在200公里的海拔高度上为1米,在1982年至1989年之间发射了9次。它们被改进的第二代卫星(Yantar-4KS1M或Neman)取代。在1986年至2000年期间,进行了15次亚米分辨率卫星的发射。飞行持续时间从六个月逐渐增加到一年以上,但比美国数字侦察卫星执行的多年飞行任务还要短得多。

目前国内公开报道民用天上最高分辨率(均为0.5米)的是高景星座4颗卫星,来源长春光机所技术的佛山一号、齐鲁四号卫星,长春光机所下属的长光卫星公司内蒙古1号,高分04A两颗卫星。

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0.5米分辨率遥感卫星属于超高分辨率遥感卫星。目前,我国拥有如此高分辨率的卫星数量很少。

对于客户来说,公司的0.5米卫星成本非常具有优势,即价格为过去0.5米卫星的1/5,就是说过去买一颗0.5米卫星的钱可以买5颗。公司的目标就是既要保证用户可以选用最先进一流的卫星产品,又要让用户能够体验物美价廉的感觉。

我们的想法就是,通过我们公司的创新、努力把一颗相同功能卫星的重量降到原来到1/10,价钱降到原来的 1/ 10。重量少个零,价钱少个零,实现同等的功能。这也是我们在这个错综复杂的市场中努力的方向。我们目前重量方面已经降到了1/10,成本降到了1/5左右,虽然距离我们理想的目标还有一定的差距,但我们还是会不停地朝着一开始设定的方向努力。

基于李总所说的话我来进行一些数据性的补充,我国现在0.5米分辨率的通用遥感卫星有四颗,是由中国东方红卫星股份有限公司生产的高景1、2、3、4号卫星,卫星的造价基本上4到4.5亿元,装备星造价为3亿元,每颗卫星的重量为560公斤。国外0.5米分辨率的通用遥感卫星“地球之眼”卫星,造价约为5亿美元。然而李总他们用一百公斤的重量达到了0.5米的高清分辨率,价钱也只有几千万人民币,整体的技术指标非常先进,达到了国际领先的水平。

2021年7月3日,长光卫星公司在太原卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将内蒙古一号卫星发射升空。内蒙古一号卫星是目前国际上幅宽最大的亚米级光学遥感卫星,由长光卫星技术有限公司自主研制。该星充分继承了“吉林一号”宽幅01A星的成熟技术,具备高分辨、超大幅宽、高速存储、高速数传等特点,其幅宽大于150km,每天可获取超过200万km2的高清影像,可为用户提供0.5m全色,2m多光谱分辨率的影像产品。

2022年4月30日11时30分,“吉林一号”高分04A卫星在东海海域搭乘长征十一号海射遥三运载火箭升空“吉林一号”高分04A星又名“安溪铁观音二号”卫星,是长光卫星技术股份有限公司自主研发的新型高分辨遥感卫星,也是“吉林一号”星座高分04系列卫星的首发星,具有星上任务自主规划、实时数传和星上AI功能,结合快速机动控制,可实现单轨多点目标成像和信息快速回传。该卫星可获取分辨率优于0.5米、幅宽15千米的静态推扫影像,具备高分辨率、高集成度和智能化特点。

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