四象科技 探索中国商业航天之路
原创 作者：刘青青 石丹 /
发布时间：2023-09-07/
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近日，“长征二号丁”运载火箭开启了第77次飞行，将四象01～03星三颗卫星成功送入预定轨道。
此次发射的卫星属于商业卫星。四象01星、02星、03星三颗卫星由北京四象爱数科技有限公司（简称“四象科技”）设计研发，分别搭载SAR（合成孔径雷达）、高分宽幅多光谱相机、中波红外相机。
2023年7月23日10时50分10秒，四象01～03星成功发射，入轨后组成四象A组多源遥感卫星星座。由此，四象科技将在遥感观测方面获得更多卫星数据，进一步支撑和推动农业遥感、环保检测、城市规划等不同商业遥感服务应用落地。
而在此次实现多源遥感卫星同轨发射之前，无论是火箭公司还是卫星公司都已经筹备了近4年时间，商业航天更是默默发展了9年。从2015年商业航天“破冰”到民营卫星密集上天，中国商业航天正在快速崛起。新的卫星、新的技术、新的轨道，交汇在一起的是中国商业航天发展的新模样。
三星在轨
据了解，四象01星、02星、03星三颗卫星的正式名称分别为AS-01“矿大南湖号”SAR遥感卫星、AS-02“虹口复兴号”光学遥感卫星、AS-03“中电农创号”红外遥感卫星。
其中，AS-01“矿大南湖号”SAR遥感卫星是高分辨率（亚米级）、轻量化、商业合成孔径雷达（SAR）卫星，具备聚束、条带、扫描和大斜视成像能力。该卫星具有全天候、全天时工作优势，在各类自然灾害的监测预警、救援指挥等方面将发挥重要作用。
四象科技创始人兼CEO郗晓菲指出，AS-01在一定程度上参考并且超越了德国的Terra卫星系统，“因为Terra卫星系统发布比较早，我们占了便宜，但是行业发展到今天，我们的技术已经优于Terra卫星系统。”
从论证到出厂，AS-01花了1000多天，而这颗整重290千克的X频段卫星在幅宽10公里的情况下，地距分辨率可以达到1米。
AS-02“虹口复兴号”光学遥感卫星是高分辨率宽幅、轻量化、敏捷多光谱光学卫星。该卫星具有较高机动性与大宽幅成像优势，单景幅宽可达100公里。这意味着其可以在单位时间内覆盖更大的地表区域，提高采集效率和速度。
“原来我们服务国家各大机构的时候，天天为了任务和同事们吵架，因为卫星幅宽不够大。”郗晓菲表示，因为当前民营商业航天业务大部分从光学卫星入手，而且以轻小型光学卫星入手，基本上卫星地距分辨率在2米左右，对应10公里幅宽，常常导致幅宽不够高、时效性不够大、应用效率低等问题。
于是四象科技在设计“AS-02”时，专攻大宽幅成像，硬生生把光学卫星的单景幅宽扩大到了112公里。
AS-03“中电农创号”红外遥感卫星是高温度和空间分辨率、轻量化、敏捷型热红外卫星，具备0.2开尔文（热力学温度单位）热灵敏度能力，而该卫星也是商业航天领域当中唯一一个带中波红外的卫星。
卫星遥感不是万能的，从太空遥看地面时依然充满着大量阴影。在地表外观没有发生较大变化的时候，从光学卫星影像上所获取的信息十分有限。钢铁厂里面是忙碌还是冷清？矿场地底的矿机是闲置还是在运作？于是四象科技想到了红外卫星，决心克服红外卫星难题。
红外卫星在国内应用比较少，因为红外卫星相对来说更加先进，其地面处理水平的难度较高。四象科技花了5年时间累计相关算法和数据库，终于让“天眼”更加透彻。
四象科技首席市场官刘雨婷对《商学院》记者表示，这3颗卫星各自的优势和特点明显。例如：AS-01采用相控阵天线，具有全天候、全天时工作优势，在夜间或者雨雪天气里，普通可见光卫星受到天气和时间限制拍不到影像，但是AS-01可以做到。因此，AS-01在各类自然灾害的监测预警、救援指挥等方面将发挥重要作用。
此外，AS-02视野比一般光学卫星宽很多，其一次卫星成像可以拍到整个北京城，但其他高分辨率卫星做不到全覆盖。且该卫星具有六谱合一及立体成像能力，特有红边谱段专为自然碳汇及农业监测打造。
AS-03则是延续了红外卫星的高分辨率，具有温度对比度高、目标红外细节表达清晰等优势，主要可用于光伏运营、生产热力源、宏观经济分析服务。
总之，此次四象科技随着火箭升空的3颗在轨卫星，一方面技术侧重不同，在卫星遥感细分领域各有千秋；另一方面它们都是前沿科技和心血的凝结，再一次证明了中国航天的实力。
卫星“列阵”
四象科技AS-01、AS-02、AS-03三颗卫星上有着太多的故事。而当它们“列阵”组成星座时，则又会孕育出新的故事。
据了解，早在2019年，四象科技根据国家商业航天发展政策以及军队关于民商卫星发展管理规划，首次提出“四象星座”卫星计划，设计研制并发射国内首组由“SAR+光学+红外”商业小卫星星座。
该计划由5颗合成孔径雷达（SAR）卫星、5颗光学卫星和2颗红外卫星共计12颗遥感卫星组成，此次发射的为A组3颗多源遥感卫星，预计未来5年内将全部发射完毕并完成卫星星座组网。
当前，四象科技3颗卫星顺利升天，组成了四象A组多源遥感卫星星座，开创了国内首个“SAR+光学+红外”同轨多手段遥感卫星星座的先河。
该星座通过轨道设计获取多种具有不同特征的遥感数据，实现不同谱维度同步获取目标特性的优势，可以在发挥它们各自优势的同时又弥补相互的不足，将为应急管理、矿山资源、智慧农业、新能源开发和数字经济提供数据支撑。
“卫星上天之后，也能进一步填补公司内部数据，巩固公司数据应用服务。同时在数据基础上，四象科技将积累更多技术，保持创新。”刘雨婷说道。
值得一提的是，在卫星“列阵”的同时，“地面功夫”也不能少。在宁波的海岸线上，四象科技扎下了一根“棒棒糖”——一个形似棒棒糖的卫星地面接收站，向上可以向卫星发指令，向下可以接收卫星数据。
早5年前（2018年），四象科技已经启动地面应用系统规划并付诸实施建设。到2022年12月，地面站天线已完成生产制造并通过技术验收；2023年1月，基座及电缆布设工；同年2月，四象科技完成天线布设和终验，并投入使用。
据了解，四象科技具备上下行、多频段的商业卫星数据接收站，接收半径覆盖大部分东部沿海地区（北至山东、南至福建），能第一时间保障政府及保险公司的各类应急救灾需求。
在此基础上，目前3颗在轨卫星组成的小型星座采用一体化设计思路，配备全链路测运控、处理和共享应用服务平台，星座数据获取与处理时效性得到大幅提升，将数据的服务保障能力提高到小时级。
“作为一个业务化的团队，我们希望地面系统先行，先把地面做好了然后等卫星上天。所以目前合成孔径雷达、光学以及热红外等所有民商卫星在四象科技的地面卫星平台上都可以做1~7级的数据处理，我们全部兼容。”郗晓菲表示。
遥感天下
早在2015年，中国开放民营资本进入航天业，商业航天正式“破冰起航”。两年后（2017年），几个遥感领域的专家成立了四象科技，致力于建立遥感卫星数据与实际民生之间的应用通道。
国土调查、水利、林业、农业、电力、应急管理、环保、海洋、气象、地震、地矿、交通、城市管理、保险、金融……卫星遥感应用覆盖了诸多领域，几乎可以说是无处不在。
以农业遥感为例，农业是四象科技最早布局的领域之一，同时也是卫星遥感赋能最难的领域。
首先，农作物种类繁多，尽管植被生长指数大同小异，但每一种农作物的具体参数需要花费大量的精力来调整，不断地通过去田间地头进行种植比较才能调整参数。
其次，中国地形地貌差异大，气候差异也大。无论是高温、缺水、内涝、虫害等自然灾害，平原、高原、沙滩等地理环境，还是种子、土壤、肥料、农机作业、播种时间等种植差异，都会对农业产量产生细微或显著的影响，而有些影响是卫星所不能探测到的。
“所以我们一直说农业是一定要下地的，农业遥感也必须要双脚插在泥地里工作。”刘雨婷表示，哪怕天上有再高的科技含量，真正的“最后一公里”依然要靠技术团队到田间地头，像农民一样完整地经历整个耕种收获过程。
在2019年，四象科技曾经在四川进行农产品估产，他们把遥感部的团队都带到田地里种稻谷，一边耕种一边记录卫星遥感数据，从播种到生长，再到收割，团队从地里收获了近100斤稻谷，而光学卫星遥感数据反馈的估产精度达到95%。
现在，四象科技长期提供智慧农业遥感监测服务：对种植区域进行面积划定，对各主要粮食作物及经济作物的产量进行预估，还有农作物灾害、蔬菜种植面积、水产养殖等等。
值得一提的是，四象科技在进入农业时以农村保险作为切入口，为保险公司、银行等农业保险、农业贷款业务提供数据支持。类似的金融产品并不少，四象科技通过对全球各主要大宗商品产区的产量和物流信息进行监测，判断全球贸易趋势变化，为金融投资机构、大宗商品及期货投资提供决策支持。
遥感能做到的不止于此。刚刚升空的AS-01“矿大南湖号”SAR遥感卫星，是我国第一颗矿业专用卫星，正在通过卫星遥感数据支撑将赋能智慧矿山建设；AS-03“中电农创号”热红外遥感卫星用更精准的技术查看中国粮仓乃至海外的粮食涨势情况，在2022年，四象科技还推出了美洲大豆的期货指数。
作为商业卫星遥感应用企业，四象科技已开发出包括基础设施安全监测、环境监测、城市三维建模及违建监测、农业及工程险数据支持、农产品产量监测、矿产作业监测、港口及航运活跃指数、能源安全及库存指数、灯光经济活跃度指数、地理信息监测平台等一系列产品，应用范围覆盖应急、环保、农业、住建、能源、保险、金融投资等多个领域。
耕耘多年，四象科技不断开拓商业遥感应用的新领域，深入各行各业，遥看寰宇，感知天下。
“让巨人动起来”
商业航天破冰9年，中国航天事业的发展日新月异，商业航天也在其中绽放光彩。
共研网发布的《2023-2029年中国商业航天市场全景调查与未来前景预测报告》指出，我国商业航天已具备一定的技术基础和产业优势，从事商业航天领域的企业数量呈现快速增长，空间信息正加快与大数据、云计算、物联网等高技术融合，航天产业市场潜力巨大。
该报告指出，在政策和资本等多方加持下，2015～2021年中国商业航天产业保持着22.3%的年均复合增长率。2020年中国商业航天市场规模已经突破1万亿元。预计未来3年，产业将继续以超20%的增长率进行扩张，2022年突破1.5万亿元，2024年有望达到2.3万亿元。
刘雨婷表示，一方面，身处行业能明显感觉到涌现出越来越多的商业航天公司，出现在商业航天公司的高质量人才也越来越多。“早期的商业航天人几乎都是从‘国家队’出来的，现在能感受到人才机构对商业航天的肯定和期待。”
另一方面，商业航天公司已经越来越清晰地找到了自己的商业方向。商业航天发展了9年，最开始都是“摸着石头过河”，如何将航天商业化？如何进行公司运作？对于航天人来说都是一头雾水，也走了很多弯路。而新涌现的公司经营发展明显成熟起来，整个行业慢慢迈向成熟的状态。
“商业航天是国家航天力量的有力补充，但是从另外一个角度来说，我觉得商业航天还是推动这个行业最关键的加速器，因为只有‘市场化的手’才能让巨人真正地动起来。”刘雨婷总结道。
北京市遥感信息研究所研究员文江平指出，这些年来，国人见证了中国航天特别是中国商业航天的辉煌和发展，在短短几年的时间里，商业航天发展跨了很多个大台阶。
“以当前四象A组多源遥感卫星星座为例，其在国家商业航天性能上的指标已经非常先进。在这组星座里，不仅可以通过可交换卫星直观地、清晰地辨别地面上的目标地物，同时还可以发现这些地物的状态，帮助科研人员进行定量分析。”文江平表示，这些应用将为各行各业提供更优质服务，商业航天的应用前景会更加广阔。
郗晓菲表示，在未来，希望中国商业航天能进一步繁荣发展，商业航天卫星能越来越多，卫星数据越来越便宜，商业化成本越来越低，卫星遥感应用越来越深入。在整个航天生态产业链上，商业航天会是最灵活、有生命的一环。（本文图片均由受访者提供）
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