武漢國家航天產業基地 吳毅攝
“商業航天快速在國內發展起來，武漢目前是底蕴最扎實的城市之一。”
5月21日，“武漢一號”高精度智能遙感衛星在酒泉衛星發射中心成功發射，該星依托武漢大學宇航科學與技術研究院設計研制，由中國科學院龔健雅院士擔任首席科學家。邵遠徵作爲團隊核心成員，全程參與了衛星的研制過程。
他告訴澎湃新聞記者，入軌即工作，不到12小時，武漢大學遙感衛星地面站成功接收衛星獲取的首組影像。“武漢一號”目前處於在軌測試階段，各項功能正常，性能指標滿足任務要求。“武漢一號”衛星由武漢大學宇航院高精度智能遙感衛星團隊自主研制，副院長曾國強擔任衛星總設計師。該星旨在用高性價比小衛星驗證無地面控制的高精度幾何定位和星上智能處理技術。同時，具備對城市逐日觀測及業務化運行能力，其數傳達到每秒1.8G，在目前民用遙感衛星中爲最高，滿足實傳要求。
在完成科學試驗目標後，該衛星將根據需要，設置爲天回歸模式，每天對武漢都市圈進行持續觀測，屆時將重點爲武漢市數字經濟發展提供高質量高精度的空間信息底座。武漢將具備月度生產0.5米空間分辨率遙感影像一張圖的能力。這意味着，繪制完成一張覆蓋武漢全市域的圖像，只需要一個月時間。此前，同等觀測條件下，單顆遙感衛星難以完成這一任務。
2024年5月21日中午12時15分武漢一號（珞珈三號02星）發射成功順利進入預定軌道後，入軌即工作，不到12小時，武漢大學遙感衛星地面站成功接收衛星獲取的首組影像，上圖爲影像之一。受訪者供圖
托舉“武漢一號”衛星的快舟十一號固體運載火箭，由武漢市新洲區的航天科工火箭技術有限公司設計生產，在我國酒泉衛星發射中心點火升空，順利發射，並將它送入預定軌道。
2016年，武漢國家航天產業基地由國家發改委批復。火箭產業園、衛星產業園、磁電產業園……多個產業集群拔地而起，星羅棋布。基地的航天產業主鏈已經基本成形，被命名爲“中國星谷”。發展至今，武漢已經搭建起了衛星設計研制、整星交付、火箭發射、芯片研制、數據獲取、數據加工、下遊行業應用的商業航天完整產業鏈。
武漢，不僅激光、汽車產業獨樹一幟，在商業航天領域也正成爲中國城市中的佼佼者。
造火箭
2015年，中國开始發展商業航天，鼓勵民用航天單位參與國家的空間基礎設施建設。明確鼓勵民營企業發展商業航天，开啓了中國航天由單一政府主導向政府主導與市場推動相結合的轉變進程。業界普遍認爲，2015年是中國商業航天元年。
在此背景下，湖北省積極推進商業航天的產業布局。航天科工和湖北省聯合向國家發改委申請國家級的航天產業基地，後落地新洲區，成爲繼上海、西安之後的第三個國家級航天產業基地。
過去航天產業立足於探月工程、載人空間站、火星探測等國家重大科技專項和重大工程，與國民息息相關的衛星數量較少。2015年的《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015—2025年）》出台之後，湧現了一批商業應用方向的火箭公司。
2016年，航天科工火箭技術有限公司在國家航天產業基地注冊成立，同年4月24日籤訂了國內首個商業航天發射服務合同，並於2017年1月9日完成我國純商業發射第一單，开創了商業航天發射先河。
“新洲號”火箭成功發射。航天科工火箭公司供圖
“武漢有高校和高科技產業方面的優勢，制造業基礎也比較深厚。新洲區域有長江，旁邊就是武船。未來4米級可重復使用的液體火箭試制成功後，可以通過船運到海南文昌。”火箭公司副總經理劉鑫告訴澎湃新聞記者。
民用衛星的需求越來越多，火箭生命力的持續也要面向商業市場。作爲中國商業航天的“先遣軍”，截至目前，快舟火箭已完成32次發射，是我國現役發射次數最多的固體運載火箭。
航天科工航天三江的快舟十一號火箭運載系數和快速響應能力國際領先，全箭主體結構採用碳纖維復合材料，入軌精度高，可實現大範圍軌道機動、一箭多星異軌部署，滿足星座組網、空間試驗任務需求。
運載火箭的主要技術指標有運載能力、入軌精度、可靠性等。爲保證火箭承載更多的燃料，把有效載荷順利送入軌道，火箭外殼材料需要選用重量輕、強度高、耐腐蝕的材料。更爲重要的是，火箭入軌的高度、長軸、傾角等精度和設計值理論值的偏差越小越好，這需要一步步去摸索驗證。
火箭研制裏，即使小到一顆螺栓，也有講究，扭距需要反復測算。
火箭在飛行過程中與大氣摩擦，發動機不停燃燒，隨着脫節重量也在不斷減輕，伴隨着急劇的震動且頻率不同，螺栓如果不在一定扭矩範圍中，金屬材料組織結構容易發生變化，可能折斷松動，導致部件脫落斷裂，發射失敗。
螺栓的選擇，這樣一個小細節，都需要做大量的實驗，工藝操作人員擰好之後工藝要確認，反復檢驗。這些基礎技術難點，航天科工通過和高校聯合做實驗進行攻克。“也靠老一輩科學家傳承，他們的經驗和理論功底都非常深厚，知道最薄弱的環節在哪裏。”
由於固體火箭燃料對材料形成燒損使得火箭無法重復使用，2019年航天科工提出設計研制可重復使用的液體火箭，通過液氧甲烷生成二氧化碳和水。面對國內這一運載火箭研制的無人區，火箭公司聚力技術攻關，在發動機和火箭試驗箭兩條主线發力。
技術難點在於工程化的系統集成，交叉專業中尋找最優解。尤其空間復雜情況的無法預測性，需要模擬實驗火箭承受的最惡劣環境。液體火箭裏有大量的閥門，控制零下190度的低溫液體，閥門要達到精准的控制就需要電控，保證發動機的燃料供給恰當，否則可能熄火或爆炸，只有穩定地燃燒才能持續供火。
“中國的航天事業在受制於人中开創出自己的天地。我們這一行是需要對事業有熱愛的，也需要做事的嚴謹性，穩妥可靠，萬無一失，做精確的事。”劉鑫說。
湖北首台液氧甲烷發動機鳴鳳一號於2022年通過長程熱試車；去年，鳴鳳二號70噸級液氧甲烷發動機通過長程熱試車；不久前，實現了“一小時內多次點火、全部成功”的技術突破。今年年初，快舟可復用技術試驗箭垂直起降試驗成功，加速了快舟火箭型譜建設進程。
隨着航天科工火箭公司在武漢新洲的發展，原來在東湖高新區的湖南航天磁電公司也在新洲設立了產業園。此外，做火箭供應鏈產品的民營企業也在逐漸進入新洲區。
在快舟火箭近一年實施的8次發射任務中，有5次執行的是“天目一號”星座批量發射任務，該星座總裝集成單位中國航天科工二院空間工程公司位於快舟火箭產業園對面的衛星產業園。相隔不到百米的距離，給任務溝通協調、星箭聯合試驗等帶來了極大便利。這樣的“群友”合作模式，成爲區域航天產業發展的範本。
近年來，快舟火箭多型號研制任務並行，零部件、工裝和工藝加工需求直线上升。對此，武昌船舶重工、華夏精衝等多家傳統產業企業，以承攬工裝加工、工藝焊接等工作的方式加入航天“朋友圈”。立足固、液運載火箭技術，火箭公司正在結合區域內航天、船舶、機械制造和激光等資源，建立產業鏈體系。
造衛星
火箭將衛星送入軌道，但由於衛星在上空的飛行軌跡爲條帶，依然需要更多的衛星配合成圖。
“細分領域做解決方案，給它足夠多的彈藥，它總能想到一些新的打法。”邵遠徵介紹，國內過境武漢上空的遙感衛星，空間分辨率、載荷類型、定位精度等存在差異。依靠單顆衛星達到較高觀測頻次存在很大挑战。“武漢一號”以空間換時間，具備優先拍攝武漢區域的能力，保障武漢地區豐富的遙感數據資源，爲新型智慧城市建設提供高質量的時空數據底座。
武漢大學遙感技術學科連續七年排名世界第一。“學術傳承，人才輩出，凝聚學科生生不息、蓬勃發展的核心競爭力。”邵遠徵告訴記者，在武漢大學，流傳着以測繪泰鬥王之卓院士爲前導，李德仁院士爲中堅，龔健雅院士爲後續的教學、科研、开發精英群體，其師生三代均爲院士的測繪佳話。武漢大學測繪遙感學科的學術傳承和團隊建設，形成了“四世同堂”、“五代傳承”的人才隊伍，造就了一代又一代優秀人才。也是在一代代的傳承下，武大建立了測繪、地理信息與遙感領域的科研優勢。
武漢大學於2015年开始啓動“珞珈”系列科學試驗衛星工程，組建了以李德仁院士、龔健雅院士爲首席科學家的科學試驗衛星研發團隊，其主要目的是驗證一體化建設PNTRC（定位、導航、授時、遙感、通信）天基信息服務系統的設想，圍繞衛星影像在軌處理與實時智能服務技術驗證、高分辨率成像、高精度立體測繪、高光譜成像、夜光成像和視頻成像爲一體化的智能遙感等系列科學問題开展科學試驗衛星研制，着力解決天基信息智能服務中的系列前沿科學問題，培養了一批具有交叉學科研究能力的創新人才，推動空天信息、智能水利、生命大健康領域的科技創新與產業應用，也推動商業衛星的發展。
“珞珈一號”01星是珞珈系列科學試驗衛星的首顆衛星，已於2018年6月成功發射並已順利完成夜光遙感和低軌導航增強技術驗證等在軌運行任務。近年來武漢大學依托測繪遙感信息工程國家重點實驗室、宇航科學與技術研究院、水資源與水電工程科學國家重點實驗室等單位陸續啓動了珞珈二號01星（光音二號）、珞珈三號01星（雙清一號）、珞珈三號02星（武漢一號）、珞珈四號01星（武漢大學人民醫院健康號）的研制工作。
其中，“武漢一號”從整星設計到分發服務全過程，均由武漢大學相關研究單位完成。宇航科學與技術研究院負責設計、研制、裝調、測試、運控，武漢大學衛星地面站負責指令上傳和數據接收，測繪遙感信息工程國家重點實驗室和遙感信息工程學院負責數據處理與分發服務，衛星導航定位技術研究中心負責衛星精密定軌。
“從衛星下傳數據的分辨率、紋理、色彩來看，已經初步達到了設計指標。各種衛星觀測模式都經過了驗證。”邵遠徵說，團隊目前正在做各項在軌測試，即衛星發射後的調優，通過輻射校正與幾何校正等流程進一步提升數據質量。
科教優勢在湖北持續轉化爲明顯的產業優勢。湖北全省擁有約15萬名地球空間信息產業的從業人員，人才儲備豐厚。尤其依托武漢大學、中國地質大學（武漢）等高校、科研院所，在地球空間信息相關行業的關鍵技術突破、數據增值服務及應用解決方案方面有着顯著的技術優勢。
從科研鏈條的角度，武漢高校在遙感領域上遊硬件、高端裝備的研制與關鍵技術突破方面尚有提升空間，在這一背景下，龔健雅院士倡議武漢大學設立宇航科學與技術研究院，邀請國防科技大學、長春光機所、西安光機所等國內外知名的衛星平台和遙感載荷專家加盟。宇航院於2017年9月正式獲批成立，旨在推動航天與遙感等學科深度交叉融合，發揮優勢學科示範輻射作用，提高學科整體建設水平， 在宇航科學與技術領域形成小衛星設計與制造和遙感儀器特色鮮明的研究方向。隨着宇航院的快速發展，武漢大學在遙感技術學科鏈條的上遊能力也越來越強。
從區域產業協同發展來看，在遙感衛星產業鏈上遊，武漢大學宇航院擅長做衛星總體設計及遙感載荷研制，隸屬於航天科工集團第二研究院的航天科工空間工程發展有限公司聚焦衛星的整星交付能力及通遙星座建設，航天科工火箭技術有限公司研制快舟系列商業火箭，構建強大的發射能力。在武漢，業已形成商業航天產業上遊鏈條的充分閉環。
5月28日，“武漢一號”衛星過境武漢上空，成功對武漢市局部區域進行拍攝並獲取高質量的遙感影像數據，武漢大學文理學部、工學部、信息學部等區域全部有效覆蓋，上圖爲影像之一。受訪者供圖
空間工程總體部武漢衛星產業園小衛星智能生產线是我國第一條小衛星智能生產线，2018年啓動，2021年5月完成首星下线，2023年順利完成衛星批量生產任務，並對外輸出智能制造能力。從建產线到用產线，智能制造水平不斷提升；從用產线到造產线，智能制造技術在更大領域推廣應用。生產线以“柔性智能、數字孿生、雲制造”爲智能制造技術導向，既能滿足單顆、小批量衛星的研制生產，也可滿足規模化、批量化的小衛星生產。目前，生產线具備年產240顆（雙班制）1噸以下小衛星的批產配置能力。
空間工程總體部武漢衛星產業園小衛星智能生產线是我國第一條小衛星智能生產线，2018年啓動，2021年5月完成首星下线，2023年順利完成衛星批量生產任務，並對外輸出智能制造能力。受訪者供圖
“商業航天目前在我國的發展勢頭非常迅猛，中央明確把商業航天列爲战略性新興產業之一，我們迎來了中國商業航天發展的重要機遇期。商業衛星的發射越來越密集，對商業火箭的需求也越來越多，由此，也推動了我國商業運載火箭的蓬勃發展。隨着遙感衛星星座的加快建設，空間基礎設施將進一步完善，政產學研用的協同聯動逐步加強，將進一步釋放遙感數據要素價值，創新更多應用場景。”邵遠徵說。
中下遊應用
導航衛星、通信衛星、遙感衛星三類主要的衛星中，遙感衛星目前的商業化空間相對更爲顯著，通過空中拍照、傳輸圖片影像的方式來提供服務。
遙感衛星，上遊國家放开，市場可以參與發射，下遊應用也是百花齊放。這一領域，工科應用屬性較強，技術與市場需求有着天然的合作點，在國家政策的支持下，技術成果產業化較爲順暢。在武漢，高校教師創辦測繪、地理信息方向的應用型企業，這一現象並不鮮見，形成濃厚的創業氛圍。武漢也因此積累了一批深耕應用領域多年的中下遊企業。也有上遊衛星研制企業業務轉型，探索空間信息應用。
“當時團隊日夜奮战，攻克了星間激光通信技術，可以減少對地面站的依賴。目前，我們公司在太空中有3顆衛星，每天經過武漢市上空4至6次。”
航天行雲科技有限公司由中國航天科工集團有限公司批准，中國航天三江集團有限公司發起，於2017年12月在武漢國家航天產業基地注冊成立。
行雲公司副總經理張勇告訴澎湃新聞記者，行雲公司抓總研制了國內最小的星間激光通信載荷，實現了國內衛星物聯網星座激光通信零的突破，打通了衛星物聯網星座間信息傳輸的瓶頸制約。
武漢國家航天產業基地行雲公司行雲二號衛星。航天三江供圖
行雲公司也在轉型發展，聚焦衛星數據應用。圍繞空間信息應用服務需求，在城市治理、自然資源、智慧農業、智慧交通、智慧水利等重點行業，構建了以應用終端、應用軟件、行業應用解決方案、數據增值服務爲支撐的業務應用產品與服務體系。
此外，數據的落地應用與集裝箱運輸等行業結合。武漢中歐班列的集裝箱上，安裝航天行雲衛星終端，監控集裝箱安全。同時監測冷鏈集裝箱溫度和溼度，出現溫度失常時，能及時提醒運輸人員和業主。
2023年4月，武漢市人民政府批准由行雲公司牽頭，聯合其他相關單位共同建設“武漢市衛星數據應用公共服務平台”。整合導航、通信和遙感衛星數據資源，目前，平台一期工程已完成建設並上线試運行。遙感衛星基本都部署在一千公裏以下的低軌道，與地球的距離更近，拍攝精度更高，但因此視野就會較小，繞過地球只有一個條帶的視野範圍，且需要很長時間重返，還會受天氣影響，因此需多顆衛星接力。“平台將國內外通導遙衛星數據資源匯集起來，相互補充，實現需求。”張勇表示，目前平台已匯聚60余顆國內主流商業衛星、國內外免費衛星數據資源及專題成果資源。
標題：武漢：“中國星谷”如何搭建商業航天全產業鏈
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