“乾坤一号”整星装配完成后进行装箱，准备转运至测试场地。赛思倍斯提供
形象地说，如果说传统的卫星是在一条风和日丽的高速公路上行驶，超低轨道卫星就是驾驶着越野车，迎着风暴，在崎岖的道路上疾驰，风力、风向、路况还在不断变化，但仍要给“乘客”营造同样平稳的乘坐体验，完成载荷任务。
“从技术层面说，超低轨道技术对于飞行器空天一体、智能化水平的高要求，能够带动面向任务、场景的一系列创新，发展空间巨大，这也是超低轨道技术高难度中蕴含高价值的体现。” 郭世亮说。
往更低处，抢占太空价值制高点
排除万难，为什么这颗卫星要瞄准超低轨道空间？
“超低轨道空间是未来十年航天强国必争的战略资源，属于太空价值的制高点。这个领域做好了，民营航天企业照样可以成为国家战略科技力量。”郭世亮说。
低轨、大规模星座构建是当前卫星行业的发展趋势，但地球轨道空间的轨位和频率资源是有限且不可再生的。浙江大学航空航天学院教授幺周石告诉记者，这个事实，在马斯克的太空探索技术公司（SpaceX）大规模部署近地轨道卫星的“星链”计划公布后，才逐渐引发了人们的危机意识。
根据国际电信联盟规定，卫星频率及轨道使用的规则是“先到先得”。已知300至1000km左右的低轨道大约能够容纳5.8万卫星，而“星链”计划如果实现，最高将占据4.2万颗卫星的轨道位置。“星链”也在往更低处延伸，其二期申报的三个高度和倾角共7518颗卫星，轨道高度已低至335.9至345.6km之间。
从地面拍摄到的“星链”轨迹。图片来自网络
“整个航天行业的形态都受到了颠覆。”幺周石说，作为应对，中国2020年推出了代号为“GW”的星座计划，计划发射的低轨卫星总数接近1.3万颗。但至此，如果算上已经在运行的卫星，以及一些停止工作但仍然飘荡在太空中的“死卫星”，低轨道空间的资源规划已经接近枯竭。
在这样的背景下，瞄准更低的轨道，成为了争夺太空“通行证”的新突破口。
卫星在超低轨道飞行本身具有很多优势。根据测算，如果卫星从650千米的轨道高度降至160千米而保持稳定飞行，性能不变的前提下，雷达频射功率需求会降低64倍，通信频射功率需求会降低16倍，光学孔径直径需求会降低4倍。
这意味着，信息的传输效率将得到提高，卫星的载荷重量将大大减轻，同时还能降低研制和发射成本，使卫星更适合批量化生产、高密度发射。
世界范围内，超低轨道空间的高价值越来越受到航天力量的重视。欧空局在超低轨道卫星的研究上的投入高达10亿多欧元，2009年，它们曾发射重力场和海洋环流探测卫星GOCE，在250-260 km的轨道上运行近5年后坠落。
欧空局发射的GOCE卫星。图片来自网络
2017年，日本发射了“超低轨道技术试验卫星”（SLATS），测试了从发射到在轨运行的一系列关键技术，最低运行轨道达到了180km。
眼下，发展势头最迅猛的是美国。由飞行器制造商洛马公司前高级系统工程师创办的反照率公司（Albedo）计划在2027年实现24颗超低轨道卫星组网，运行在200至300千米的轨道；美国空军支持的地球观测者（Earth Observant）公司设计的 “魔鬼鱼”（Stingray）卫星计划在250km的轨道完成组网，能够向美国空军、陆军提供近乎实时的卫星图像。
郭世亮告诉记者，这些国家在超低轨道方面的布局各有侧重，比如欧空局的项目主要服务于自然科学研究，美国侧重遥感应用，日本虽然做出了应用层面的探索，也公布过一系列后续计划，但受到行业发展等种种原因限制，都未能实施。
“整体来看，美欧国家主要超低轨道项目的技术水平都还处在业务化和实用化的前夜。”郭世亮说，加入超低轨道空间的探索，中国起步不迟，但已经时不我待。
空天智能的未来，仅受制于想象
“乾坤一号”搭载了可见光面阵相机和高光谱成像仪两款相机，采用同光轴的安装方式，用于验证超低轨道稳定成像技术，可以对地表同区域进行同时相观测。对于它来说，飞得更低，意味着看得更清楚；轨道半径更小，绕地一圈时间更短，对于同一区域动态变化的监测能力也更强。
在遥感领域，超低轨道卫星将大有可为。“一旦技术突破，超低轨道遥感卫星的分辨率可以做到比肩航空遥感无人机，达到0.1至0.2米。同时，它又可以在全球任意位置获取图像，对于获取同样的数据，卫星的成本可以降到无人机的10%到20%。”郭世亮说。
当前，军事侦察、地质勘探、灾害预警等许多重要行业都依赖于卫星数据，但我国的卫星遥感应用普遍存在“成本高、效率低、应用少”等问题，难以保障重大行动对关键信息时效性的迫切需求。
郭世亮指出，超低轨道技术将对这些传统领域带来颠覆性的影响。“光是地理信息行业，国内产值就达到了7500亿。”他说，“但和一些高科技行业相比，它的人均产值还很低，高质量、高价值的数据会带动整个产业的提升。”
其实，遥感、通信、导航，传统卫星的三大功能的载荷，超低轨道卫星都能承载。一旦不同功能的卫星实现组网，并与其他轨道的卫星互联，更将产生1 1大于2的效果。
泛在互联的时代正离我们越来越近。国家“十四五”规划《纲要》中提到，我国要在新阶段“建设高速泛在、天地一体、集成互联、安全高效的信息基础设施……打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系”。今年7月9日，我国成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，正式拉开了卫星互联网工程建设的序幕。
作为通信网络基础设施的代表之一，卫星互联网技术的优势是可以弥补地面基站盲点，实现地球各个角落网络信号的全覆盖。
2023年7月9日，我国成功发射卫星互联网技术试验卫星。图片来自新华社
幺周石告诉记者，更长远的趋势是把地面系统、航空器，以及超低、低、中、高轨卫星全方位连接，形成空天地一体的综合网络。
在这样的基础设施体系中，超低轨道的角色是“承上启下”：一方面，它执行的任务可以与更高轨道的卫星形成互补，分担卫星系统的功能；另一方面，由于距离很短，超低轨道卫星能以更低的成本、更安全、实时地将获取的数据传给航空器、临近空间飞行器等计算基础设施，如果传输回地面直接抵达用户，时延也将达到分钟级别。
这将打开怎样的应用场景？幺周石向记者举例，空天地一体化后，对于物联网、车联网、自动驾驶、虚拟现实等对网络数据传输时延要求极高的生产生活领域，如果调用卫星系统，超低轨道将是最佳的选择。
“比如医疗物联网，想象在杭州的医生开了一刀，远在地球另一个角落的手术室里，一只机械臂能几乎同时落下，达到这样的效率，远程医疗才能成为可能。”他说。
是否会有更多新型业态出现? 郭世亮表示，这是必然的趋势，技术进步带来的变革，仅受限于我们的想象力。
“这就像互联网、智能手机出现之前，我们绝对想象不到它会给社会带来如此深刻的改变。”郭世亮说，超低轨道技术的成功验证只是第一步，赛思倍斯的企业使命是“创造空天智能新未来”，这个未来，还要交给更多人去想象和创造，实现各行各业的互利共赢。
瞄准赛道，浙江有望打造产业名片
这两周，浙江航天捷报频传，令人无比振奋。7月12日，由蓝箭航天空间科技股份有限公司自主研制、产于浙江的朱雀二号遥二液氧甲烷运载火箭成功发射入轨，同样创下世界之最。下一阶段，蓝箭航天还将在浙江开启核心产品的批量化生产进程。
赛思倍斯也已经在诸暨经济开发区（高新区）落成了空天智能制造基地，二期工程建成后，可实现年产200颗高分辨率遥感卫星的总装、集成与试验能力。未来，还将根据不同的应用需求拓展超低轨道卫星星座与组网应用，预计将在2024年开始发射建设超高分辨率遥感卫星及星座。
