【随谷神星二号遥三运载火箭成功入轨 “星眼”如何在太空“识别碎片”?】北京时间今天7时37分,谷神星二号遥三运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,将搭载的观澜试验星、云遥一号28星、中北大学一号卫星、钧天一号06A卫星共4颗卫星顺利送入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
今天成功入轨的卫星当中,有一颗承担特殊使命的卫星,它和以往对地观测的卫星不同,它的任务是观测太空中运行的航天器,重点是太空碎片,为在轨航天器提供太空交通管理服务。
星眼太空感知星座开启组网验证
总台央视记者 李宁:这颗卫星就是星眼太空感知卫星。通俗一点说它就是在太空中的一个超级摄影师,而它拍摄的目标就是在太空中运行的卫星,尤其是太空碎片。
数据显示,当前低轨1厘米到10厘米的太空碎片数量已高达百万级,这类“看不见的威胁”是航天器安全的最大隐患之一。目前,全球近地轨道活跃卫星已超万颗,空间目标数量持续攀升。而地面观测太空目标的方式会受地理、气候约束,存在时空覆盖短板,所以才要发射星眼卫星把摄像机放到天上,实现“在天看天”。
星图测控卫星总体研究院院长 罗丹:这是主载荷,里面是一个对空天感知的相机。它运行在晨昏轨道上,相机始终顺着太阳光去观测,它通过观测太阳光打在空间碎片上的反光,来捕捉空间碎片的轨迹,通过轨迹把空间碎片进行定轨、进行关联,然后进行编目。编目就是把太空中所有的物体编成一个数据库。
罗丹介绍,星眼星座总规划156颗卫星,走试验先行、分步建设路线。先通过星眼01星等多颗试验星,在轨考核相机成像、星上算力、智能算法以及整套天地感知系统的可靠性。
星眼如何在太空“识别碎片”?
在近地轨道上,活跃卫星、火箭残骸、大小碎片数以万计,很多太空碎片没有标识、外形相近,怎么分清谁是谁?“星眼”卫星就像太空户籍管理员,给各类在太空轨道上的物体“登记上户口”,实现太空目标编目。
在浩瀚太空里,恒星的位置基本固定不动,而卫星、太空碎片会在镜头里快速移动。星眼依靠大视场光学相机扫描太空,一次取景就能捕捉上百个空间目标。画面里,静止的光点是遥远恒星,拖出短线轨迹的就是需要重点关注的卫星或者碎片。
星图测控洞察技术研究院院长 牛东:这是视场里面所有的在轨编目的目标。要把目标先检测出来,再根据帧把它关联起来,然后迅速形成观测数据,通过关联匹配、编目定轨去获取它的轨道信息。
牛东介绍,抓到目标只是第一步。同一块碎片会在不同时间、不同位置多次闯入相机视野,就好比现实中在街上多次偶遇同一个人,要综合行走路线,外貌特征确认是同一人。第二步就是根据物体飞行轨迹和光度光谱特征来确认身份。
牛东:理论上相当于没有盲区,全覆盖,什么状态什么样的动作,都在掌控范围内。
牛东介绍,目前只是验证星,等到星座多星组网之后,观测间隔会被大幅压缩,会更好地掌握太空物体的实时动向,碰撞风险预警会有更可靠的数据基础。
星眼卫星:从“落地再算”变“天数天算”
太空观测会产生海量原始图像,全部回传地面带宽压力巨大。星眼创新采用“天数天算”模式,将大量计算放在卫星上就可完成。
星眼卫星的相机硬件配置相当硬核,既能看清几百公里的低轨目标,也能捕捉遥远地球同步轨道上的卫星。不过配置高也带来一个现实难题:单张原始图像大小就达到1.2Gb,全天不停拍摄会产生海量数据。如果把全部原始图片一股脑传回地面,现有地面站的带宽根本扛不住,所以这颗卫星会在太空自己思考计算,实现“天数天算”。
罗丹介绍,卫星搭载了星载算力单元,能实现星上智能处理。
星图测控卫星总体研究院院长 罗丹:处理完之后的数据大概只有几兆,效率还是很高的,这样就可以通过星间激光链路把数据实时传下来。如果没有这个算力的话,很难去实现数据的实时获取。
罗丹介绍,星上完成初处理,感知系统会接收星上回传数据,维护空间目标数据库,计算碰撞概率、划分风险等级,既输出预警信息,也可提供规避策略。(CCTV)#我国成功发射一箭四星# http://t.cn/AXYMM4dp
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