先找MH370，后探卫星发射场，还拍了“上帝”视频…最近，“吉林一号”视频星很是忙碌。这枚新晋网红的背后是如何运作的？
校对/肖园 供图/钟兴（除署名外）
采访专家：
钟兴（长光卫星技术有限公司卫星型号总设计师、副总经理）
近日网络上有一个新的“网红”被众多网友疯狂“pick”，它不靠颜值也没有绯闻，只喜欢“东瞧瞧西看看”，就连之前传说“马航MH370坠毁到了柬埔寨森林里”，他都要去亲眼瞅瞅。没错，这名新晋的网红就是——长光卫星公司的“吉林一号”。
除了“霸气”的大手笔出动十余颗卫星拍摄疑似马航MH370坠毁地点，长光卫星在9月7日发布了一段视频再次火爆网络，在视频中一枚火箭从地面上腾空而起飞向太空。
▲OS-X1火箭暨“重庆两江之星”发射动图（来源：长光卫星微博）
这是中国长光卫星“吉林一号”视频星拍到的第二枚亚轨道火箭发射卫星的现场视频（OS-X1火箭暨“重庆两江之星”）。该卫星由民营商业航天企业在酒泉基地发射，由于这个角度是首次展现，很多人新奇地称之为“上帝视角”。震撼的画面让众多网友激动不已：原来火箭上天居然会拐弯！真是暴力美学！
用上帝视角拍高清视频的遥感卫星
在一般大众的认知中，遥感卫星主要功能为拍照，那么拍摄视频是怎么做的呢？原来“吉林一号”系列卫星主要成像模式包括推扫光学、卫星凝视视频和微光/夜光成像。其中推扫光学影像利用线阵推扫的方式获取影像，与传统光学卫星获取的静态影像的方式一致。
长光卫星技术有限公司卫星型号总设计师、副总经理钟兴介绍，“吉林一号”卫星拍摄视频是利用一种叫“卫星凝视成像”的技术，相对于一般卫星静态影像而言，其优点主要体现在一定的时间内获取了同一区域多张影像数据，相比于瞬时曝光，在时间维度上的信息更为丰富，为卫星应用的拓展和延伸提供了基础信息保障。
▲“卫星凝视成像“的技术展示
“吉林一号”卫星利用高冗余性可提升图像辐射质量，如图像去噪、超分辨率重建等；利用前后帧间数据的耦合性，获得目标地物的静态、动态信息，诸如目标位置、静态特征、目标区域地物分布情况、目标速度和加速度等；利用不同角度拍摄的图像数据可进行精细三维重建等。
吉林一号有哪些突出强项？
2015年10月7日，由长光卫星公司研制与运营的“吉林一号”一箭四星成功发射，开创了中国商业卫星应用的先河，标志着中国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出重要一步。同时，作为中国第一个军民融合卫星项目，也对中国军民融合发展起到了重要的借鉴意义。
钟兴骄傲地对北京科技报社记者表示，“吉林一号”卫星最厉害的特点就是 “一星多能”：既可推扫拍静态图，又可拍视频；既可拍地面，又可拍天上； 既可拍白天，又可拍夜景。具备用卫星拍摄高清动态视频的能力，以及使用大量微小卫星组网进行全球高清敏捷成像的能力。
▲长光卫星公司的“吉林一号”在轨模拟图
“在一些产品指标上，我们已经达到国际领先了，比如说我们是全世界仅有的1米分辨率的彩色视频提供商，也是仅有的1米级别夜光影像的提供商，还有像素以及幅宽等，都达到了全世界比较高的水平。”钟兴说道。
此外，大部分遥感卫星的任务是“盯着地球”，但有时候“吉林一号”也会“调头拍”！“‘吉林一号’的相机镜头，能像人一样扭头，不仅能直视，还能斜视。”钟兴说的很形象。以往卫星上的相机只能对下点成像，而“吉林一号”相机还能侧摆成像，左摆、右摆幅度能达到45度。
▲吉林一号拍摄的木星、月球、国际空间站等影像
一般的航天设备设计，能动的部件越少越好。因为，它会增加不可控性。“但这种‘调头设计’，充分利用了卫星姿态控制的灵活性，扩大了卫星成像的范围，提升了效率。”钟兴说。
为什么不直接用谷歌地图？
21世纪是信息的时代，不断增加的地球遥感卫星，让地球表面信息的采集更加方便快捷，也让人们可以在最短的时间里获取海量数据信息。然而如何让这些数据成为服务社会的产品，长光卫星也正在开发布局。在国际上也有谷歌地球等成熟产品，“有人会说，这个我们在谷歌地图上都能看到啊，为什么还要那么大投入研发。但我们不知道人家那个数据是什么时候的，可能会比较陈旧，而且有些敏感区域图像是空白，想用也用不了。”钟兴说道。
▲中国长光卫星“吉林一号”在2018年1月拍摄的图像
“吉林一号”卫星具备凝视视频成像和多星组网，提高视频卫星时间分辨率, 改变了传统静态遥感认知地物的方式；持续改进地面快速接收和处理能力，缩短视频响应时间，快速接入视频卫星动态变化信息有助于扩展视频卫星的应用场景。
未来”吉林一号”发展前景有多厉害
“吉林一号”不仅在本次MH370客机残骸探寻中挺身而出，它之前也为农林、水利各政府部门、高校、研究所、地理信息行业企业以及社会大众提供了大量高质量遥感信息服务，同时在应急响应方面也发挥了重要作用。如老挝水灾、九寨沟地震、墨西哥地震、巴厘岛火山喷发、夏威夷火山喷发等重大灾害发生之时，“吉林一号”在二十四小时之内获取到受灾地区的影像，为受灾评估提供了重要支撑。
目前，长光卫星公司正在着力推进“吉林一号”星座组网计划，计划于2020年在轨60颗卫星，在亚太地区，可以实现20分钟左右重访能力；2030年完成138颗卫星组网，将具备全球任意地点10分钟内重访的能力。也许不久的将来，我们将会通过长光卫星看到每天城市早高峰的拥堵实时情况。
▲吉林一号拍摄的夜景遥感图像
遥感卫星能给我们普通人提供哪些服务呢？
说起自拍，相信大家都不陌生。可如果地球也想来一张自拍照，怎么办？光学遥感卫星可以说是专为地球打造的“自拍神器”。如今，随着光学遥感卫星图像进入民商系统，从太空给地球拍的照片将在诸多领域发挥更大作用。
遥感卫星之所以神通广大，是因为它“站得高，看得远”，可以对资源进行宏观、综合、动态、快速的调查。“当下，大家熟知的航天信息产品大致有三种，首先是地图，其次是定位，第三种是前两个产品的又一次加工，即导航。”钟兴解释说。
遥感卫星不仅可以应用在测绘领域，同时，它还可以对农业估产、地质灾害等进行预报，对地球资源进行普查。农业方面，通过对遥感影像的判读，能知道地区播种面积是多少，出苗率、产量如何，哪里发生了自然灾害等。对于地区农产品的规划、估产和地质灾害预报，会带来参考作用。
▲利用吉林一号拍摄倒的多角度信息生成的地面三维模型
对于整个城市的整体规划，通过卫星影像可以很容易发现，哪里需要建新城，哪里需要修路、修桥。城市地图方面，一些新修的马路很难在传统地图上找到。地图的更新速度跟不上城市发展建设的速度。但卫星升空后，对于城市图像的更新速度非常快，它能做到对城市地图的最新、最权威的发布，新修的道路将很快进入导航。
那么，遥感卫星能给我们普通人提供哪些服务呢？钟兴用举例的方式给出了答案：假设你要从A地前往B地，电子地图可以给你最佳的路径，也能提示最佳路径是在堵车，却不能提供堵车的原因。
“你只要登录长光卫星的网站，通过图片服务能清楚地了解到堵车究竟是因为修路、交通事故还是其他原因，方便自己选择出行路径。假如你突然心血来潮想出游，但是既怕游客扎堆又怕目的地的景色差强人意，在你比较纠结的时候，通过长光卫星的图片服务就能解决你的这些困扰。”
遥感卫星的技术指标有哪些？
人造卫星运行在离地面至少200千米以上的宇宙空间中，具有开阔的视野，是全球遥感的最佳手段。和许多新兴技术一样，航天成像有突出的优点，也有明显的缺点，其最大的优点是其他手段无可比拟的全球视野；而最大缺点是距离太远，细节很难分辨清楚。近年来遥感技术的逐渐发展，弥补不足，发扬其优点。
在遥感卫星业界，一般用时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率三个指标来衡量遥感卫星性能。时间分辨率是指对同一目标两次成像的最小间隔，表征对动态事件的表现能力。卫星有固定的轨道，无法像无人机一样随意变更轨道，所以为了提高时间分辨率，通常采用增加相机幅宽、增强卫星成像机动能力、多星组网等方式实现。
钟兴说，只有遥感卫星图像好，分辨率高，层次丰富，让人看得清楚明白，才能更好地应用。在钟兴看来，这需要科研人员不断研发，让卫星的机动性更高、成本更低、可靠性好、寿命更长。“未来我们还要卫星组网，形成完整的光学遥感产业链条。”
此外，空间分辨率决定对目标形状表现的精细程度，为了提高空间分辨率，必须采用焦距更长的光学镜头以提高角分辨率。目前，航天相机的焦距都长达几米甚至十几米，长焦镜头提高角分辨率的同时，也对卫星稳定度要求更高，这就要求具备长焦距镜头加工装调、低噪声成像系统、高精度像移匹配、高精度卫星姿态控制等技术基础。
中国遥感商业产业化发展迈出重要一步
遥感卫星是指利用运行在太阳同步轨道上的遥感平台技术，对地面指定区域进行遥感观测的航天器。从分类上看，遥感卫星可分为气象遥感卫星、海洋遥感卫星、陆地遥感卫星、资源遥感卫星等。这些卫星可以对天气、陆地、海洋进行不间断观测。在遥感卫星应用领域中，对地监视与观测是遥感卫星的主要任务。1972年，美国发射了世界上第一颗对地观测卫星，开启了遥感卫星发展的序幕。
上世纪80年代，遥感卫星商业化开始起步。美国是遥感卫星及产品发展较为齐全的国家，军民共同的天基信息收集系统覆盖了包括军用侦察、弹道导弹预警等在内的领域，地面数据接收站也分布在世界各地，通过数据中继系统传回美国本土。另外，美国也资助民间商业遥感卫星发展，并且支持私人公司发展自己的遥感卫星。例如，美国数字地球公司从1993年就开始发展商业高分辨率卫星照片。
▲国内外具有视频拍摄功能的遥感卫星
近年来，随着卫星技术积累、应用面扩大，以及政府部门对高分辨率遥感卫星图像的需求日益增多，目前，以美国、俄罗斯、法国为代表的西方航天大国通过积极的政策导向和资金扶持，迅速开展了高性能遥感卫星的研制和商业化运营，形成了政府监督管理引导、企业自主运营的良性循环商业模式。
随着商业遥感公司的进一步成熟，卫星成像技术必然向更高分辨率发展，今后可达到或超过0.1米级，以便为客户提供更高分辨率的数据。随着中国航天技术的发展，2015年10月29日，国务院发布的《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015~2025）》中明确提到，要支持商业遥感卫星的市场化发展。同年10月，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将“吉林一号”商业遥感卫星发射升空，标志着中国航天遥感应用领域商业化、产业化发展迈出了重要一步。
钟兴介绍道：我们是走了一条商业化的道路，这条道路在我们国家整个航天发展上面，应该是一种新的模式，对于实现我们航天大国强国的目标有着积极的探索和推动作用。
太空，向来是最能激发人类好奇探索的地方，现在，人类也正将这种好奇转化为强大的科技力量，创造出全新的商业机会和市场价值。中国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，今后要把提高供给体系质量作为主攻方向，显著增强中国经济质量优势，加快建设制造强国、航天强国。
出品：科普中央厨房
欢迎朋友圈转发
请发邮件至bjkjbeditor@163.com
阅读更多权威有用的科普文章、了解更多精彩科技活动，请下载“科学加”客户端。苹果用户可以在App store搜索“科学加”下载安装，安卓用户可以在应用宝、３６０手机助手、豌豆荚、华为、小米等应用市场搜索“科学加”下载安装。