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辣评-weekly:中国已进入遥感大数据时代;中美航天科技差距到底在哪?卫星互联网如何走进寻常人家?

2020-11-26 / 阅读次数:1768

  01吴一戎院士:中国已进入遥感大数据时代

  中国科学院院士、中科院空天信息创新研究院(空天院)院长吴一戎10月30日在“高分遥感图像解译软件大赛”决赛开幕式上说,随着对地观测技术的进步,中国已进入遥感大数据时代,数据具有多传感器、多时相、多分辨率、多要素等“四多”特性,迫切需要面向多元化应用。

  他说,以机器学习等智能方法为基础,融合专家知识、目标特性、成像机理,构建面向海量复杂卫星数据的专业模型,解决遥感数据定量分析的若干难题,将实现高分数据共享服务模式的重大变革。

  吴一戎表示,高分遥感图像解译软件大赛创办4年以来,累计开放发布数据10万幅,总共提交软件成果5000余项,并有大约30%的成果已实际应用于多个领域,已真正构建起一个对地观测领域的智能生态环境。

  辣评

  对专业领域人士来说,遥感大数据的应用已经是一个正在进行时。人民群众日常生活也有很多方面享受到了遥感大数据带来的福利。但消费者目前还不是遥感大数据的直接用户,如果能把他们引入直接应用、反馈、协助开发,是不是会带来产业的更大提升和爆发式成长?相信这对业界是个非常有利的前景。

  02中美航天科技差距到底在哪?

  导致科研水平、技术发展水平产生差距的三个因素:时间、金钱和人才。

  一、时间

  (1)卫星

  美国在1958年1月31日,通过“朱诺1号”火箭将“探险者1号”卫星送入太空。

  中国在1970年4月24日,由“长征一号”运载火箭从酒泉卫星发射中心,成功发射第一颗人造卫星“东方红1号”。

  (2)火箭

  美国1967年第一次发射土星五号,总推力3408吨,近地轨道运载能力118吨,能将50吨的阿波罗飞船送到月球。

  中国目前最大的推力火箭-长征五号,推力有1078吨,近地轨道运载能力有25吨,虽然说不及前者1/4,年代也差了50年。

  美国现役推力最大的运载火箭-重型猎鹰,它的推力2280吨,其近地轨道运载能力63.8吨。猎鹰9号运载火箭,它的起飞推力775吨,近地轨道载荷22.8吨。

  (3)商业航天

  80年代,美国政府无力为高额的航天活动买单,但又不想放弃太空探索,于是就开始允许民营企业涉足火箭发射业务。一批民营企业集中涌入火箭发射领域,其中就包括洛克希德•马丁公司,通用公司,麦克唐纳•道格拉斯公司等。

  这批追求商业利益的民营公司,为美国火箭领域带来了新血液,推动着美国商业航天的演进,也为后来的马斯克的航天公司SpaceX的发展提供了基础。

  2015年SpaceX首次实现可回收火箭技术,随后,在火箭复用、成本降低、提高发射频次等方面一骑绝尘。

  中国方面。2015年,随着国家政策的放开,越来越多民营商业航天公司涌现,并连续几年持续吸引民间资本大量进入该赛道。火箭领域,2019年7月25日,北京星际荣耀研发的双曲线1号实现了民营火箭的首次成功入轨发射。但各商业火箭公司应该说仍处于研发积累阶段,距离技术成熟火箭和真正提供高性价比的商业发射服务。

  二、金钱

  科研投入资金与科技发展水平的关联程度,此处不再赘述。

  三、人才

  从1969年到1972年,美国先后六次将12名宇航员送上月球并安全返回。但事实上,苏联也有过自己的登月计划。

  在苏联的计划中,要在1967年实现载人绕月,1968年实现载人登月。

  就像美国登月需要冯布劳恩设计的土星五号运载火箭一样,苏联登月也需要科罗廖夫设计完成的N-1运载火箭,可惜的是科罗廖夫1966年初就去世了,而他的继承者米申才华不如他。

  所以早在1967年送上发射台的N-1火箭,直到1969年才真正点火,但是升空55秒就爆炸了,而在之后N-1火箭更是四飞四炸。

  所以在N-1无望,手里的联盟7-K推力又有限的情况下,苏联就彻底放弃了登月计划。

  四、小结

  所以你看,科技革命最重要的输赢主要是人才。

  科技的发展,无外乎是时间、金钱、人才这三者的紧密关联。

  这里面,时间跟金钱不是很大的问题。

  我们来看中国跟美国研发占比就知道了。

  美国基础研究经费占研发总投入的15%,中国基础研究经费占研发总投入常年维持在5%左右,2019年猛增22.5%,首次突破6%,2020年预计8%,2025年目标15%。届时,中国研发总投入也会超过美国。

  最大的问题还是人才的竞争。

  而最近越来越多的优秀人才已经回国发展了,这让咱们的筹码也增加了不少。

  咱们踏踏实实地在各个技术领域努力追赶国际航天先进水平,或许再经过几十年的艰苦努力,当中国航天各方面技术赶上世界先进水平时,超俄赶美不会再是遥不可及的目标。

  辣评:

  原文思路不甚清晰,还有个重要的差距,文中没有指出,那就是高层和业界对创新和风险的承受能力。作为一个生于探险的国家,美国人对航天技术创新的欢迎程度是远远超过中国的。事实上,美国航天基本上挺过了新冠疫情的打击,这可能是美国经济社会科学诸多领域中,少数几个表现突出的亮点之一。我们还是要对技术创新更加包容一些,对演示验证项目多投入一些。

  03一个繁忙而繁荣的航天港,才应是酒泉卫星发射中心的未来

  中国酒泉卫星发射中心又称“东风航天城”,简称JSLC,组建于1958年10月20日,是中国组建最早的综合性航天发射中心,也是中国目前唯一的载人航天发射场,主要承担载人飞船、天宫、卫星的测试发射,航天员搜救,返回式航天器着陆回收以及其他各类火箭发射试验。

  东风•酒泉

  酒泉卫星发射中心位于甘肃省酒泉市和内蒙古自治区额济纳旗交界处,是中国组建最早的航天发射场。最早选择在这里建设我国第一个航天发射中心,是基于多方面因素综合考虑的。

  首先从地域上,发射场一般选择在人烟稀少、地势平坦广阔、地质灾害少的地区,以避免给人们的生产生活带来危害。另外航天发射测控需要视线广阔,特别对于载人航天来说,射前和发射上升段都会面临应急逃逸救生处置,地势越平坦就越有利。酒泉卫星发射中心地处茫茫戈壁,是从事航天发射活动的天然理想场所。

  其次从射向上,航天发射需要满足各个方向的射向,便于各种卫星的入轨和航区布站测试。酒泉卫星发射中心处于北方中部边疆,除了正北,其他200多度区域射向,航区都在祖国境内,充分利用祖国广袤疆域完成从发射到入轨的过程,不会涉及临国领空安全问题。

  最后从交通上,酒泉卫星发射中心距离最近的陇海铁路大动脉只有二百多公里,通过铁路与全国各地相连,有专用的空军机场,火箭产品通过铁路就可以进入发射场的测试厂房。

  酒泉卫星发射中心是中国第一座航天发射场,前身是一个导弹试验靶场

  1958年2月26日和3月3日,经毛主席和党中央批准,我国第一个陆上综合导弹试验靶场选定在西北戈壁甘蒙交界处的青山头地区,随即工程兵近十万人马奔赴茫茫戈壁,开始了靶场建设工作。

  1958年10月20日,国防部正式颁发番号,标志着发射场正式组建。

  1960年年初,靶场建设基本完成。

  东风•母港

  作为我国组建最早的综合性航天发射场,酒泉卫星发射中心不但创造了我国航天史上波澜壮阔的多个第一,同时留下了“两弹一星”精神、载人航天精神和东风精神等宝贵的精神财富,在航天测试发射、测量控制、通信、搜救等方面做了大量探索,积累了宝贵经验,为西昌卫星发射中心、太原卫星发射中心的组建提供了直接的帮助。载人航天发射场“三垂一远”的先进模式,更是为海南文昌发射场的建设提供了蓝本。

  自1970年4月24日用长征一号运载火箭成功发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”以来,中心累计执行“长征”系列运载火箭发射任务100余次,将近200颗卫星、11艘“神舟”飞船、2个“天宫”目标飞行器和11名航天员14人次送入太空。

  东风•展望

  目前,酒泉卫星发射中心正在逐渐提高多功能、多型号火箭的发射能力,在常温液体、固体火箭发射的基础上,还将拓展低温液体等其他火箭发射工位。在未来的太空探索活动中,酒泉卫星发射中心将发挥更加重要的作用。

  辣评:

  酒泉中心现在已经接纳了多次商业发射,这和业界的长期努力分不开。本刊在其中做了一点小小的呼吁工作,得到了不少同仁的肯定,还是可以悄悄自满一下的。但我们相信,这只是酒泉卫星发射中心一段新长征的开始,一个繁荣而繁忙的航天港才是酒泉应该拥有的未来,也是对航天先贤们伟大理想的最好继承。

  04能上天也要可落地,卫星互联网如何走进寻常百姓家?

  与传统静止轨道通信卫星不同,低轨互联网星座的带宽容量剧增,流量资费大幅降低,在商业上的成功必须依靠消费级市场。可移动、小型化、低成本终端产品成为实现低轨星座商业闭环的关键。

  事实上,在这一市场,业界早有探索,并已有产品问世。但一个不容忽视的事实是,目前尚处商业航天发展初期,布局卫星互联网终端是否为时尚早?

  目前,政府、企业等B端用户对卫星互联网终端的有限采购量,不能完全支撑产业持续发展。只有当终端企业完成技术攻关,让卫星通讯走进百姓市场,才能保证卫星互联网持续良性运营。

  如何离普通消费者更近,是摆在终端制造企业面前的挑战。

  一位卫星互联网领域的研究人士对记者表示,卫星互联网终端技术已经储备得较为成熟,但用户基本以B端用户及有野外工作、航海工作的特定C端工作人员为主,一直很难撬动普通C端消费者。这源于终端成本价格较高且大部分产品便携性较弱。

  记者走访发现,目前大部分卫星互联网以地面固定终端、移动车载终端为主,售价约几十万元人民币。

  马斯克“星链”计划所测试的地面终端是一款固定卫星网络接入设备,无法满足商业价值巨大的车船机载、个人移动等场景下的移动卫星互联网需求,未来尚需探索终端产品的更多可能性。

  用互联网思维,快速迭代技术,研制低成本、便携的低轨卫星通信终端,也许是一条值得尝试的路径。

  如果目前连终端产品都不敢探索,未来的产业很难发展起来。未来在卫星互联网终端探索方面,一方面,需要通过不断调整信号强度和带宽,迭代终端产品,保证终端在远距离外对卫星信号的接收;另一方面,通过技术进步可逐渐降低终端产品的价格。

  一位航天领域的专家对记者表示,如果不开发出(低成本)移动终端,用户的认知也很难打开,因而卫星互联网终端的开发应与产业发展“同频共振”,根据行业变化和用户需求快速迭代,及时补全短板。

  但困难是,从市场情况看,大部分B端市场被头部企业占据,新兴企业在技术突破,产品迭代层面存在压力。从C端市场看,尚处于用户普及开拓期,如何让现有技术在市场层面释放出来,备受关注。

  辣评:

  卫星互联网的落地和消费化,现在看来技术不是最大的问题。在最近的展会上,多家企业已经拿出了自己的相控阵卫星天线,体积有大有小,但用来启动产业已经足够了。现在的问题是政府如何管理卫星互联网,必须把牌照发放到有热情的企业手中才能发挥作用。建议,不妨在卫星互联网的市场准入上做一点创新。只要是中国企业服务中国人,具体形式都可以商量嘛。

  05中国探月工程收官之战!

  嫦娥五号即将发射,完成月面取样后返回地球!

  中国航天重头戏开始!长征五号已抵达海南,将用于嫦娥五号发射!

  嫦娥五号探测器计划11月中下旬发射, 目前已进入发射场

  “运载火箭的能力有多大,中国航天的舞台就有多大。”不仅是用于嫦娥五号探测器的发射,长征五号作为我国新一代运载火箭的代表型号,从诞生起就瞄准着更广阔的宇宙,它的肩上还将承担起中国航天执行更多重大任务的使命。

  嫦娥五号进入发射场准备阶段 有望实现四个“首次”

  按照计划,嫦娥五号整个任务将持续23天左右,有望实现中国开展航天活动以来的四个“首次”:

  首次在月球表面自动采样。

  首次从月面起飞。

  首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接。

  首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

  其中,如何在月球表面自动采样,是摆在中国航天人面前的一道难题。放眼世界,美国是通过载人登月的方式,从月球表面人工采样带回地球,而中国要实现的则是在月球表面通过探测器自主完成月壤的采集。继开年初嫦娥四号翩然落月后,全国政协委员、中国探月工程总工程师吴伟仁表示,今年底,我们准备发射嫦娥五号,实现在月球采样返回,有可能成为继美国、俄罗斯之后,第三个返回地球的国家。

  嫦娥五号任务

  嫦娥探月工程自2004年正式启动以来取得了嫦娥一号、二号、三号、五号T1、四号共计5次任务的连战连捷,期间还部署了一颗距离地球约45万公里的鹊桥中继通信卫星。连续突破月球环绕探测、月面软着陆探测、月面巡视探测、近第二宇宙速度月地返回、月背探测等一系列世界级月球探测工程难题,不论是月球探测器发射数量亦或者质量,中国都毫无疑问是人类21世纪的探月先锋力量

  地月经济

  近年来,全球太空探索产业经济及产业发展呈现出市场收入持续上涨、产业发展环境日益完善、参与主体不断增多、创新模式大量涌现等态势,对经济社会的影响和贡献日趋显著。

  未来嫦娥系列的月球任务

  从经济规模来看,美国航天基金会统计数据显示,目前政府预算投入和商业市场收入在太空经济中的比例格局已由之前1:3变为1:4,收入部分呈现逐年加速上升趋势。2012年至2017年,全球太空经济规模由3022亿美元增长至3835亿美元,5年平均增长率26.9%。

  自2012年来,太空科技行业一直不断发展壮大,全球范围内,太空科技行业交易额上升了超过400%。2015年,私营企业融资46次,总额达23亿美元。2016年,融资热度有所降温,融资40次,总额达15亿美元。2017年,全球太空科技产业融资热度再度上升,融资额约为2815亿美元左右,融资次数达到了65次。

  辣评:

  根据已知的公开消息,下一步中国探月工程的重点可能就是载人登月了。虽然比美国人晚了60年,但对中国和世界来说都会是巨大的进步。希望中国的航天界和产业界能紧紧跟上,用资源开发和地月空间产业建设来支撑科学探索与技术进步。不要让阿波罗工程后期的悲剧在中国重演。

  06马斯克用星链卫星铺路,是为了去火星当总统?

  今年六月,SpaceX 收集了对 Starlink 卫星互联网感兴趣的用户报名,据公司透露,短短两个月内全美有「近 70 万人」申请。

  一名参加 Starlink 小范围内测的美国用户,在网上公开了官方给他发的邀请邮件。有意思的是,SpaceX 给这项测试服务取了个有点胡闹的名字:Better Than Nothing(总比没有好)。似乎是想让第一批内测用户降低期待。

  更有意思的是,Twitter 用户 Whole Mars Catalog 扒出了隐藏在 Starlink 测试版中的消费者服务条款。

  这条名为《管理法律》(Governing Laws)的条款,表示 SpaceX 不会遵守地球和月球以外的国际法,而是采用「建立在诚信基础上」的自治原则。简单来说,就是他们认为火星是「自由」的,火星殖民地不会承认地球法律。


  火星城市渲染图|SpaceX

  在这些条款被扒出之前,SpaceX 公布了要在火星周围建造大型卫星互联网的计划,以及在火星上建立不依赖于地球、能够自给自足的城市。SpaceX 表示,Starlink 在地球和月球上的服务将遵守美国加州制定的法律,但在火星或其他殖民航天器上,它不会承认任何基于地球政府的权力或主权。

  另外,在 SpaceX CEO Gwynee Shotwell 还说到,Starlink 是为了未来人们在火星上沟通用所打造的基础设施,「当我们把人们带到火星时,他们需要一种能够互相沟通的能力。事实上,我认为在火星周围建造 Starlink 这样的网络更加重要。」

  而马斯克手上还有奔赴火星的星舰计划与商业载人航天计划,Starlink 计划或许可以看成是后两个计划的「基础设施」,有了 Starlink 的落地,马斯克将地球居民送到太空旅游以及太空采矿的梦想便可更快实现。

  马斯克最近宣布,他正为 2024 年首次火星之旅废寝忘食,载人飞船现在是 SpaceX 的「首要任务」,在过去的几个月里,员工被要求加快进度。马斯克的目标是最终将 100 万人送到火星上生活,这要求他们每天发射 3 次航班,或者每年发射 1000 次航班(每个航班上搭载 100 人)。

  在 Whole Mars Catalog 发了 SpaceX 在火星不承认地球法律的那个 Twitter 后,和巴菲特进餐的孙宇晨转发称「马斯克,火星共和国的总统」。那么,「占道」是为了实现星际垄断,再重建一个新的国家吗?

  或许,人们之后迈上火星的土地,彼此心照不宣地输入网络密码。因为,「总统」曾经在 Twitter 上说过,「卫星的 Wi-Fi 密码是『火星人』(martians)」。

  辣评:

  朋友圈里流传着一个笑话,如果马斯克站出来竞选美国总统,可能比拜登、特朗普得到的支持更多。当然,因为马斯克出生在南非,他当不上美国总统了。不过,如果在有生之年,马斯克能把他的火星大城市计划变成现实,他去当个城主,想必反对者不会太多。我们能不能赶在他前面,在火星有所作为?至少不要让少数人垄断了火星上的话语权。

  转自:卫星与网络

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