国家“十四五”规划和2035 年远景目标纲要要求,要加快建设全球覆盖、高效运行的遥感星座这一类新型空间基础设施,推动海量遥感卫星数据产品与服务在国防建设、国民经济主战场等领域的深度应用,实现从跟随式发展到创新引领发展的转变。面临光学遥感卫星与运载火箭制造成本昂贵、遥感信息难以提供规模化稳定服务等痛点、堵点问题,光学遥感领域聚焦目标逐步转到低成本、快速迭代、强鲁棒、高指标的上百颗亚米级光学遥感星座批量建设。因此,突破低成本小卫星批量化制造技术是中国航天面临的关键核心问题之一。长光卫星技术股份有限公司团队自2018年起,针对单星超轻量化设计、卫星批量化生产、海量遥感数据高精度实时处理等瓶颈问题,攻克了超轻量化亚米级光学卫星星载融合设计、微纳光学卫星流水化批产设计、海量遥感数据星地联合高精度实时处理等关键技术,研制了国际上同等指标最轻的亚米级光学卫星,首次提出将卫星形成过程分解为部组件制造、系统集成测试、总装与环试三个流水化阶段,建立了国内首条光学卫星流水化制造产线,标志着我国首次突破了亚米级微纳光学卫星批产设计技术,具备亚米级光学卫星批量化生产的能力。该技术荣获2024年度吉林省科学技术奖一等奖。
图1. 攻克了超轻量化亚米级光学卫星星载融合设计技术,设计了面向成像全链路优化的小口径亚米级光学系统,发明了小口径空间反射镜柔性支撑结构和轻型空间相机综合主支撑背板,设计了堆叠式高功能密度卫星电子学系统,提出了融合相机遮光功能的超轻量化卫星承力结构,建立了亚米级高集成卫星微振动抑制与温度精密控制模型。
图2. 攻克了微纳光学卫星流水化批产设计技术,发明了光学相机快速精密装调与标定、姿控单机高精度标定与在轨使用策略优化、通用化卫星单机环试智能监控等各类部组件批产设计技术和装置,研制了多星多阶段并行自动化智能集成测试系统,建立了面向批产卫星的脉动式总装与环试流水线。
图3. 攻克了海量遥感数据星地联合高精度实时处理技术,建立了探测器温漂和像元响应非线性模型,提出了在轨逆向补偿校正方法,攻克了光学拼接卫星多元非线性辐射特性校正技术;提出了以多期参考影像为几何基准的内、外方位定标方法,分别建立了相机二维畸变误差多项式补偿模型和惯性系下在轨影像与参考影像相对姿态解算模型,采用多期在轨影像平差迭代方法修正模型参数。
研制的“吉林一号”高分03系列卫星重量小于43kg,图像分辨率0.75m,幅宽大于17km,综合指标达到国际先进水平。卫星形成过程实现了从首星研发、9星小批量试制到54星批量化生产的三段式跨越,当前已入轨64颗,标志着卫星的制造模式由“研发”转向“生产”。截至目前,“吉林一号”高分03系列卫星已累计拍摄28.96亿平方公里遥感影像,影像产品细节清晰、层次分明、色彩丰富,已为政府部门、高校、科研院所、新闻媒体及社会企业等单位提供海量高品质遥感信息服务,得到了用户的一致好评,创造了良好的经济效益、社会效益和生态环境效益。(科学技术奖励处)
初审:张梅
复审:高俊兴
终审:付帅