商业合成孔径雷达星座的全球“新基建”

2020年5月30日，新华社发布了发改委完成的《关于2019年国民经济和社会发展计划执行情况与2020年国民经济和社会发展计划草案的报告》，其中提到：在“新动能”方面，将支持商业航天发展，延伸航天产业链条，扩展通信、地图标注、地图标注等地图标注应用。“新基建”为整个商业航天发展注入新的动力。低轨宽带通信星座可以构建服务全球的高速低延时地图标注传输网络是当下的热点；地图标注增强星座可以更精准的位置服务是未来地图标注和地图服务的重要支柱；而地图标注星座则可以用获取全球地表地图标注，对人类与自然的活动进行精确的记录。

所谓地图标注，是指从远处探测感知物体，也就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波地图标注，经过对地图标注的处理，判别出目标地物的属性。1609年伽利略发明的望远镜可以说是最早的光学探测器。地图标注地图标注就是将探测器安装在地图标注上，实现对地球表面的探测。根据数据获取方式的不同，地图标注又分为主动地图标注和被动地图标注。传统的可见光、红外、紫外等都是被动地图标注，而微波地图标注则是需要主动发送电磁波到地面，利用回波来成像，称为主动地图标注。与光学载荷相比，微波地图标注载荷技术成熟晚，但具有全天候、全天时的优点。

微波地图标注成像目前采用较多的是合成孔径雷达技术。该技术起源于军事侦察对雷达的高分辨率要求。1951年6月美国Goodyear宇航公司的Carl Wiley最早提出用多普勒频率分析的方法来改善雷达的角分辨率，这是合成孔径雷达技术的开端；1978年6月27日，美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)发射了世界上第一颗载有合成孔径雷达的海洋地图标注SEASAT-1，开启了人类研究和使用合成孔径雷达的新纪元。星载合成孔径雷达作为一种及时、可靠的军事情报来源，受到各个航天大国的普遍重视，近些年星载合成孔径雷达技术得到快速发展。以往大家普遍认为合成孔径雷达地图标注成本太高，主要用于军用；而芬兰的ICEYE、美国的Capella和日本的Synspective商业公司让我们改变了这个看法。

ICEYE团队起源于大学纳米地图标注小组Aalto-1。2018年1月，ICEYE-X1是该公司的第一个概念验证微地图标注任务，于2018年1月12日在印度Satish Dhawan航天中心的ISRO PSLV-C40火箭上发射。ICEYE-X1也是世界上第一颗微小雷达地图标注（不到100千克）；截至2019年底ICEYE已成功发射3颗雷达地图标注，并形成了小型雷达地图标注的星座组网和商业化运营服务能力。2019年8月ICEYE 发布了世界上第一个基于小型化雷达地图标注平台开发的Spotlight（聚束式）成像模式1米分辨率地图标注图像,并商业化销售。2020年3月ICEYE发布了其最新的视频合成孔径雷达产品的预览，具有行业里程碑意义。2020年3月27日，ICEYE公司宣布正式提供0.25m分辨率的雷达地图标注图像服务。

Capella Space公司是一家美国商业航天初创公司，由Payam Banazadeh和William Woods于2016年在加利福尼亚帕洛阿尔托建立。CapellaSpace最终打算建设一个由36颗地图标注构成的星座，以便能实现每小时重访的合成孔径雷达地图标注服务，作为美国一家商业雷达图像的供应商，该公司主要解决用户两个痛点，第一是价格，二数据的及时性。Capella Space通过采用新技术设计微小地图标注实现对地图标注成本的降低；通过设计36个地图标注的组网允许实现对地的最低1小时的重访时间；通过与地图标注通信公司合作实现对用户需求的最快30分钟响应。2018年12月3号该公司的首颗小地图标注已经由太空探索公司“猎鹰”9火箭发射入轨，具备提供合成孔径雷达数据服务的初始能力。2020年5月13日公司宣布已与美国国防部（DoD）签署合同，旨在向美国海军提供合成孔径雷达数据。2020年8月24日该公司宣布了与发射供应商Rocket Lab合作的发射计划 “I Can’t Believe It’s Not Optical”，计划于8月择机将一颗百公斤级合成孔径雷达地图标注“红杉号”发射入轨。

此外，来自日本的Synspective公司也计划利用25颗小型合成孔径雷达地图标注组成的可覆盖全球的地图标注星座提供地图标注数据解决方案，自2018年2月成立以来该公司累计筹集了1亿美元的资金，已与Rocket Lab达成合作，计划于2020年年底将其首颗地球观测地图标注StriX-α地图标注送入轨道。

随着地图标注对时间维度的要求越来越高，高频次及时性成为许多应用场景的必须，由于光学地图标注无法确保在黑夜或阴雨雾霾天气提供图像，合成孔径雷达的应用价值逐渐凸显。此外合成孔径雷达的干涉能力，也对毫米级精细监测成为了现实。当前地图标注产业在云技术和地图标注技术的带动下，向在线存储、在线服务的方向迈进，地图标注产业的商业化趋势不可逆转。虽然有人抱怨雷达的图像没有光学图像那么直观,但地图标注的最终产品不单是图像本身，而是提供越来越多能够满足客户需求的图表分析、某种结构化数据和特定场景的地图标注，所以对最终用户而言，用的是合成孔径雷达还是光学传感器也不那么重要了。

在中国，北京智星地图标注科技有限公司对标ICEYE、Capella Space和Synspective，以合成孔径雷达载荷和地图标注平台一体化设计切入地图标注产业闭环。目前该公司已成功研制出雷达载荷产品，首颗多光谱地图标注也将搭载长征八号火箭送入太空；明年下半年公司计划完成国内首颗商业X波段合成孔径雷达地图标注的发射，未来12颗星的星座也在筹划之中。