中科院院士揭秘海南卫星星座
对于太空，人类的向往和探索从未止步。
北纬18°，南海之滨，这里是三亚。今天，当“2019年，海南将发射‘海南一号’卫星”的消息从这里传来时，从全国各地赶来的商业航天领域专家、卫星制造应用领域专家又一次看到了海南发展商业航天的巨大潜力。
“海南不仅具备发展商业航天产业的低纬度优势，还拥有文昌航天发射中心，发展商业航天大有可为。”中国科学院院士、遥感学专家徐冠华的话掷地有声，“海南要建卫星星座，这让每个航天人感到鼓舞和振奋!”
“海南一号”将带着怎样的“使命”上天?海南卫星星座建成后，各种系列的卫星要如何各司其职?它们的出现，将给我们的生产生活带来怎样的改变?
为何建海南卫星星座?
对全海南进行全天候不间断观测
海南卫星星座运行轨道模拟图。(三亚中科遥感所供图)
在海南管辖的海域上，如有一艘石油运输船发生意外，燃油料泄漏，给海洋造成大面积污染。而此时想要采取及时有效的应对措施，要靠什么?
答案是：依靠遥感卫星实时观测得出的数据进行追踪。
三亚中科遥感所的遥感卫星地面接收站，目前接收着国内外20余颗卫星的观测数据，“我们接收的大部分数据是卫星观测其他区域的数据。其中观测海南区域的数据，无法达到实时、全覆盖观测，那么有关部门就无法利用这些数据对污染海面进行及时清污工作。”三亚中科遥感所研究人员、海南卫星星座项目研发负责人李晓明说。
“想要对海南陆地和海洋进行多次、实时、重点的全覆盖观测，只有研发海南区域的观测卫星。”李晓明说，基于这个实际生产需求，又因海南地处低纬区域，三亚中科遥感所组织航天专家经过反复模拟和推断，最终形成了“低纬度区域动态监测卫星研制和应用”可行性研究报告，成功申报了2017年海南省重大科技计划项目，发射以30°低倾角(轨道面和赤道面夹角)为运行轨迹的卫星，发展海南商业航天。
那么，海南卫星星座项目的启动，就为海南环保监测、海洋监管等领域提供了数据支持。
李晓明介绍，低纬度区域动态监测卫星，可以实现对全海南区域进行每天一次，重点区域多次的全覆盖观测，并与遥感卫星地面接收站快速组成动态观测和应用体系。“海南卫星星座建成后，则将辅助地面接收站形成全球低纬度地区无缝观测和接收能力，助力‘一带一路’建设。”
“三兄弟”各司其职，精诚合作
海南卫星星座共有10颗遥感卫星。为什么是10颗?这是航天专家反复模拟和推算的结果。
中科院院士、遥感专家郭华东介绍，他们发现，用3颗卫星组成的低纬度观测星座，就可以对热带亚热带区域进行每天一次的全覆盖观测，在重点区域还可以进行每天多次观测，“如果星座内卫星增加到8至10颗，那么就可以进行每天不间断的全覆盖观测，这其中就包括21世纪丝绸之路沿线国家和地区。”但这10颗卫星可不是随意搭配的，其中有6颗光学卫星(“海南一号”)、2颗多光谱卫星(“三亚一号”)、2颗雷达卫星(“三沙一号”)。三种卫星如同一个大家族里的“三兄弟”，精诚合作，使得海南卫星星座具备完整的卫星测控、卫星遥感数据接收、处理和遥感信息应用服务的能力。
“从光学卫星，到多光谱卫星，再到雷达卫星，这三者是进阶的发展关系。”李晓明说，三种卫星的区别在于传感器的不同。
以观测海南海域中的一艘船为例，通过光学卫星观测的数据，能分析出这是一艘船，但船体的具体构成部分则无法获悉;而通过多光谱卫星观测的数据，便能看出船体的具体构造，不过一旦出现云、雨、雾的遮挡，雷达卫星就起了作用。
“通过组合搭载，海南卫星星座便可以在黑夜、在多云天气等光线不充足的时间段完成观测，还可以借助雷达传感器监测农作物种植面积、长势、收成情况，理论上也可以实现矿产探测功能，支撑我国在海上丝路沿线的投资和经济活动，并服务海洋航运、海洋减灾、可持续发展等全球性热点问题的解决。”李晓明说。
给“海南”来一张自拍照
“海南一号”光学卫星重约30公斤，“三亚一号”多光谱卫星重约50公斤，而“三沙一号”雷达卫星重约三四百公斤，一经发射成功，立方体两侧的太阳能板就会弹出，以补充能量。
在三亚中科遥感所，记者看到了一幅幅通过卫星传回的“三亚自拍照”，其中的海洋、房屋、植物都清晰可见。
当海南卫星星座建成后，“海南”就相当于手握一个“自拍神器”。“通俗地讲，‘海南一号’光学卫星携带的传感器就是一个拥有强大功能的相机。”“海南一号”卫星项目总指挥、中科院遥感地球所三亚研究中心主任杨天梁解释，它的平台控制和指挥传感器工作，命令它何时拍、拍何处。不仅如此，卫星上的平台还负责将拍摄的“照片”传回位于三亚中科遥感所的地面数据接收处理系统，以供地面接收和分析，生产产品。
海南卫星星座背后的“蓝海”——商业航天产业
海南发展商业航天产业，拥有毋庸置疑的绝佳优势
“海南实施卫星星座计划，对积极探索军民融合，推动航天技术的商业转化和航天事业的产业化，具有重要示范作用。”郭华东指出。
而海南卫星星座在明确低成本、产业化的建设导向背后，也蕴藏着商业航天产业这片巨大“蓝海”。但究竟商业航天意味着什么?这一产业的运转，又与海南经济社会发展、与我们的生活有怎样的联系?
在随后召开的海南商业航天创新发展研讨会中，多名航天发射和卫星遥感领域的创业企业和专家代表，围绕海南航天强省的建设展开了深入研讨。
据悉，商业航天产业，是以民间资本为主，或由政府与民间合作投资航天活动、产品、服务并进行商业化应用的产业。随着我国航天科技的不断进步和经济社会的快速发展，各细分领域对航天商业化应用提出了更广泛的需求。
杨天梁解释，比如在卫星导航应用方面，交通运输、公共安全、防灾减灾等行业领域提出了更为可靠、更高精度、跨界融合的创新服务需求;在卫星遥感应用方面，国土、测绘、海洋、气象等领域提出了更为精细化、多样化、高时效性的观测需求;在卫星通信广播电视应用方面，广电、通信等行业领域提出了更大容量、更广覆盖、更高安全性的迫切需求，这些需求，为商业航天产业提供需求动力。而商业航天所拥有的巨大产业带动力，亦是有目共睹。
中国航天科工董事长高红卫曾透露，商业航天领域每投入1美元，可带来7美元至14美元的回报。记者从论坛中专家们分享的案例获悉，当前国际上，以美国太空探索公司spaceX为代表的一大批商业航天公司已然崛起。其中SpaceX的“猎鹰”9号运载火箭，是全球首个可重复发射的火箭，发射一次费用6500万美元。相对低廉的成本，使它在2017年接到了近20个发射订单，2018年预计还有30个发射订单。
在商业航天风起云涌的全球市场上，海南，能否从中分一杯羹?
关于这一点，论坛中的专家学者，以及众多商业航天领域创业人士达成共识：海南发展商业航天产业，拥有毋庸置疑的绝佳优势。
其中海南的低纬度地理位置以及广袤无边的海洋，就为商业航天奠定了低成本和低风险的发展基础。
此外，海南还储备了层次丰富的航天技术体系。当前，我省已形成“北有文昌航天发射，南有三亚卫星应用”的航天产业格局。其中海南文昌发射基地，属于世界一流的现代化新型航天发射场。而位于海南南部的中国科学院遥感与数字地球研究所三亚研究中心，则具备了全天候、全天时、多种分辨率卫星的接收能力，使海南卫星数据接收、处理和应用的科研能力位居国内外前列。这些成熟的产业基础，都是商业航天产业发展的重要承托。
同时，海南还是海上丝绸之路的前沿，这让商业航天产业可以立足海南，不仅满足国内需求，还能放眼全球，为周边国家和地区提供航天发射和卫星遥感数据应用等服务，构建海南参与全球商业航天产业角逐的核心竞争力。
不仅如此，海南作为旅游大省，现有的观光游、度假游、疗养游等项目已日趋传统，在始终追求新奇体验的市场需求面前，也迫切需要新的产品和体验来转型升级。这就为航天科技的融入提供了广阔“接口”。比如太空体验馆、航天主题公园、火箭发射观光游、低空旅游甚至太空旅游项目，在提高海南旅游产品层次时，也将带动太空育种、航天食品及保健产品、太空医疗康复等衍生技术的发展，为海南催生出更多经济增长极。
在政策和政府层面，航天商业化应用也得到了广泛支持。如发改委、财政部、国防科工局会同有关部门联合印发了《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》，提出“支持民间资本投资卫星研制和系统建设”“公益与商业兼顾类项目实行国家与社会投资相结合，商业类项目以社会投资为主”“鼓励并支持有资质的企业投资建设规划内的卫星”等内容，为商业航天发展提供了政策引导。
省第七次党代会报告提出，要大力发展航空航天、深海科技、遥感信息等军民融合产业。
以上种种，都是海南为商业航天发展提供的绝佳孕育土壤。“海南以其独特的区位优势在航天科技领域确立了自己的重要地位，接下来应该理清思路制定措施，找准发力点，努力在商业航天方面有所作为，建设商业航天强省。”“海南一号”卫星项目专家委员会主任、中科院院士徐冠华认为。
破解海南商业航天产业发展难题
用政策优势聚拢航天产业资源，并搭建航天科技人才的引进平台
尽管前景美好、蓝海广阔，海南要真正发展商业航天产业，落到一步步的脚下时，仍面临着重重困难。首先就是资金和人才短板问题。
中国空间技术研究院研究员、航天五院“空间创客”负责人何宝善指出，航天是高投入、高风险行业，大多数民营企业没有足够的资金，而海南教育科研机构偏少，亦缺乏发展商业航天需要的高科技人才储备。
对于专家的疑虑，杨天梁抱有信心：“海南可以以卫星星座研发为抓手，逐渐培养起海南卫星数据接收、处理和应用的团队和企业，为商业航天产业的发展储备人才。”
并且，更清晰的解题思路，已经成型于他的脑海：“海南发展商业航天的路径，是建设航天卫星应用产业园集群，实现北部以文昌航天发射场为核心，形成航天科研、重装航天器制造及发射、航天器发射观光、航天科普的产业集群;南部以三亚遥感信息产业园为核心，形成航天技术转化与应用、科技交流、微小航天器制造与发射、太空旅游和娱乐的产业集群。
专家们希望海南省政府将商业航天纳入全省重点产业规划中，用政策优势聚拢航天产业资源，比如鼓励民间机构、商业资本以更低的价格、更先进的技术从事一系列商业航天活动，从而在海南形成航天研发、生产、应用、服务等航天高新技术集群。
建设航天专家社区和航天科技学校，搭建航天科技人才的引进平台，推进人才的教育与培养，使海南乃至我国的航天科技人才队伍充满活力地传承下去。
可利用海南文昌航天发射场、中科院三亚遥感所等航天科研单位，建立航天科技馆，向大众推广普及航天科学知识，营造良好的航天文化氛围。
人类对太空探索的脚步、对美好生活的向往从未停止。“商业航天产业在海南如能发展起来，给经济社会带来的不止是弯道超车，或许是指数型的增长。”郭华东院士表示。