太空衛星,地球觀測——新技術、新領域,開啟新視野

2021-01-08 探測者科技

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

可戳上面的「關注」!

探測者說:發射系統的改進和創新技術(例如在太空應用中使用現成的商用技術)正在降低成本,而各種各樣的傳感器帶來了更高的空間解析度、更高的時間節奏和更豐富的光譜覆蓋範圍。降低成本和增強功能的結合釋放了全新的NewSpace生態系統。

太空衛星的進步

1999年1月:加利福尼亞州立理工大學和史丹福大學的兩位教授開發了一種小型太空飛行器的概念,使全世界的學生和研究人員能夠進行太空探索。

2003年6月:世界首批6枚立方體衛星被德國的Eurockot運載工具從俄羅斯的普列塞茨克發射場送入軌道。

2014年1月:Planet Labs是一家由美國國家航空航天局(NASA)的三名前工程師創立的加利福尼亞公司,從國際空間站發射了33顆立方體衛星。

2017年2月:印度空間研究組織在單個火箭上發射了創紀錄的104顆衛星。合併後的有效載荷約為1,380千克,由五個不同國家的101個納米衛星組成,其中88個來自美國的Planet,與傳統的校車大小的衛星(耗時數年建造和數百萬美元的投資)相比,每顆行星的重量都與單個麵包差不多,這開創了地球觀測的新紀元。

Planet擁有超200顆軌道上的衛星,並且每天能夠監視整個地球1次,這迫使業界重量級的Maxar(以前稱為DigitalGlobe)進入小型衛星業務。Maxar目前正在建造WorldView Legion,這是一個由許多小型衛星組成的星座,它將取代其三顆最古老的衛星(WorldView-1、2、GeoEye-1),首次發射定於2021年初。

自2014年以來,世界各國已經發射了數百顆小型衛星。曾經的利基市場如今已成為一個蓬勃發展的行業,預計2018年至2027年之間發射的小型衛星數量在6,500-7,000枚之間。

這些進步不僅促進了創新並使空間訪問民主化,而且還意味著可以輕鬆獲得大量數據。發射系統的改進和創新正在降低成本,而各種各樣的傳感器帶來了更高的空間解析度、更高的時效性和更豐富的功能。成本降低和能力增強的結合,為地球觀測帶來了無數的機會(如監測汙染、農業、跟蹤商業運輸、預防/管理災難)。

除了政府的大力推動之外,企業家埃隆·馬斯克(Elon Musk),理察·布蘭森(Richard Branson)和傑夫·貝佐斯(Jeff Bezos)以及風險投資家的投資激增,為該行業提供了急需的人才。根據太空天使的報告,2019年前兩個季度,全球有近30億美元的股權資本投資於太空公司。自2009年以來,476家航天公司的累計投資總額達到223億美元。

中國、歐洲、美國、日本、印度:發射衛星,拯救天氣!

新技術開啟新視野

長期以來,光學成像受益於更小、更便宜的太空飛行器。現在,湧現出許多勇敢的太空初創公司,它們進入了合成孔徑雷達(SAR)的利基市場。

自1970年代以來,NASA就一直使用合成孔徑雷達,但直到最近,美國才開始允許其用於商業。2015年,總部位於阿靈頓的XpressSAR成為第一家獲得美國商務部許可經營私人、商業、天基SAR遙感系統的美國公司。第一顆XpressSAR衛星將於2022年發射。

總部位於維吉尼亞州赫恩登的HawkEye 360尋求一種全新的地理空間數據層,該層是一種前所未有的創新方法,該層是商業上從未有過的——射頻發射的精確映射。技術的進步使該公司能夠部署首創的編隊飛行衛星商業星座,這些星座可以通過三角測量識別並獨立地定位地球上廣泛的RF信號。目前,該公司擁有3顆在軌衛星,這是由SpaceX Falcon 9於2018年12月發射的,每顆都能在144 MHz至15 GHz的大部分頻率範圍內進行調諧。這些低地球軌道衛星位於太陽同步的極地軌道中,它們的大視野使一天中多次探測到地球上每個點的RF信號成為可能。

新的應用領域

當前,對以人工智慧為動力的地球觀測的大部分需求來自國防、政府和人道主義組織。EO數據可用性的大量湧現帶來了更深刻的見解;數據分析和服務交付方面的改進,開闢了全新的應用領域。

例如,除了傳統用戶外,主要城市、港口、運輸路線、關鍵基礎設施也存在商機。

ICEYE當前的客戶群是已經熟悉SAR數據並且需要更多數據的數據用戶。例如保險、金融部門。

Satellogic正在為林業、農業、能源、金融、保險、製圖、關鍵基礎設施等領域開發解決方案。高解析度和高頻衛星數據可用於繪製土地使用圖並監控基礎設施、跟蹤農業發展並快速響應自然災害、監控邊界和沿海水域、評估農作物的健康狀況和自然資源生產、跟蹤經濟活動。

追蹤「黑船」(從事諸如走私或非法捕魚等活動的船隻)是HawkEye 360希望瞄準的區域。它還能夠在災難發生後快速評估通信基礎設施。

ICEYE還與Spire(一家擁有84顆在軌人造衛星的數據和分析公司)合作,以探測黑暗船隻和海上非法活動。據估計,非法捕撈的經濟價值每年超過230億美元,這種夥伴關係將使追蹤涉嫌販運武器、毒品和人口的船隻的準確性達到新的高度。

Satellite Vu正在開發一種雙重用途的解決方案,該解決方案將使用高價值數據幫助解決城市熱島(UHI)的禍害,這將使商業部門能夠分析其對UHI的影響以及如何減輕其影響。可以將這些數據與其他數據源融合,以生成智能城市(也稱為「數字孿生」)的計算機模型。熱圖可以幫助確定碳足跡、能源浪費以及對建築物周圍環境的影響。

Rezatec是總部位於英國的地理空間數據分析公司,將數據科學應用於衛星圖像和其他地理空間數據,為擁有和運營高價值、分布式土地資產的客戶提供基於雲的複雜分析。其客戶主要為水利、農業、林業、基礎設施等垂直市場的行業領導者,這些市場使用數據服務來提高利潤率、增強競爭優勢和優化資產管理。

譯自 Anusuya Datta 英文原著,原著發表於 GeospatialWorld 。

本文由百家號作者探測者科技編譯

未經授權,請勿轉載

點個讚再走!

相關焦點

  • 首迎地球來客 「新視野」號探測器飛掠冥王星
    NASA發布照片顯示,美國太空總署(NASA)冥王星探測器「新視野號」(New Horizon)傳回一批迄今最清晰的冥王星照片,不僅發現一個綽號名為「鯨魚」(The Whale)的陰影區,更揭露冥王星表面出現一個心型。
  • 氣象小衛星:拓展天基氣象觀測的新領域
    徐小峰近日,我國在黃海海域將首顆基於全球衛星導航系統反射信號技術的捕風一號A/B試驗衛星成功送入太空,這支國產小衛星「編隊」將為颱風海洋監測預報業務提供重要數據支撐。近年來,各國均在大力發展低軌微小衛星星座,小衛星技術的快速發展和應用為氣象業務的天基觀測拓展了新的領域。小衛星星座與大衛星系統結合,可以構成能力更強大的多要素、高時空解析度、滿足多樣需求的氣象衛星觀測體系。從2017年開始,全球小衛星(一般指重量在1000 千克以下的衛星)的發射數量呈明顯上升趨勢。
  • 美國「新視野號」距離地球有69億公裡 觀察恆星在太空中的位移
    美國航空暨太空總署的「新視野號」探測宇宙飛船自2006年發射以來立下不少創舉,包含2015年首次探索冥王星及在2019年完成史上最遠飛掠任務等。近日美國航天總署再次發布喜訊,目前「新視野號」的位置距離地球有43億英裡(約69億公裡),其所拍攝的照片首次清楚呈現了「視差效應」,代表人類可從地球及新視野號拍下的照片觀察到距離我們最近的恆星在太空中的位移。「視差效應」(Parallax effect)指的是因為距離而產生視差的效應,科學家常利用「視差效應」來測量恆星與地球的距離。
  • 衛星記錄了新冠肺炎的太空撞擊
    地球觀測衛星在全球和定期監測地球表面和大氣層的各種物理參數。圖片:日本宇宙航空研究開發機構/美國宇航局戈達德太空飛行中心NASA、歐洲航天局(ESA)和日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)正在跟蹤新冠肺炎是如何改變經濟和環境的。這三個空間機構將衛星觀測結合在一起,建立了一個新儀錶板今天揭幕了。
  • 英國對地觀測儀器中心發布《地球觀測技術戰略》進展報告
    地球觀測技術戰略的驅動因素2018年5月,英國發布的「太空繁榮」(Prosperity from Space)戰略提出了一系列促進航天產業發展的行動計劃,闡明了未來10年英國航天領域的增長願景。2019年6月,英國政府宣布有意願成立國家空間委員會,通過新的國家空間框架協調戰略、投資和空間利用,為政府提供戰略領導。該戰略還考慮到了可能會對地球觀測產生不良影響的因素,包括:數據增長(高解析度、高頻、視頻、商業集群)、數字經濟(雲計算、人工智慧/機器學習、數據密集型地球信息科學)、地球觀測新技術、哥白尼計劃的數據等。
  • 有史以來,人類探測器「新視野號」在太陽系邊緣拍攝太空的圖片
    有史以來第一次,人類探測器從如此遙遠的地方拍攝到太空照片,以至於恆星的位置似乎與地球上看到的不同。新視野號現在距離我們的地球超過40億英裡,並在繼續飛向星際空間。當地球圍繞太陽運行時,可觀測到的恆星會改變它們的位置。
  • 每日動態:太空軟體實驗衛星/新一代預警衛星系統/人工智慧技術的...
    12月17日,歐洲航天局發射全球首顆名為OPS-SAT的太空軟體實驗衛星,其搭載了有史以來功能最強大的太空計算機,可用於測試實際太空條件下的新型飛行任務。OPS-SAT採用歐洲航天局最新的立方星技術,配備地球觀測相機、GPS傳感器、星敏感器、無線電天線、光學數據接收器等。OPS-SAT實驗包括人工智慧和自主規劃、使衛星能夠自我識別和糾正錯誤的故障檢測與識別、新的數據壓縮和信號加密技術等主題;還將嘗試進行加密光通信實驗,以及對無線電信號進行監控的空中頻譜分析試驗。
  • 新研究發現宇宙星系可能只有數千億個 「哈勃」太空望遠鏡先前觀測...
    依據「哈勃」太空望遠鏡先前觀測結果,宇宙可能有兩萬億個星系。不過,美國科學家最新研究認為,星系實際上可能只有數千億個。美國有線電視新聞網13日報導,美國科學家近期使用美國國家航空航天局「新視野」號冥王星探測器收集的數據研究宇宙背景亮度,結果與預想的差距甚遠。
  • NASA新視野號發回新數據:「太空雪人」更像巧克力豆 隕石坑很少且...
    NASA新視野號發回新數據:「太空雪人」更像巧克力豆 隕石坑很少且沒有水  Emma Chou • 2020-02-14 09:58:16 來源:前瞻網 E1145G0
  • 衛星網際網路布局競爭升溫,中國電信開啟太空通信新時代
    近日,銀河航天完成新一輪融資,成為中國衛星網際網路領域第一隻獨角獸,馬斯克SpaceX衛星網際網路服務Starlink,終於面向普通用戶開放小範圍測試,與此同時,中國電信運營的天通一號02星成功發射升空此外,亞馬遜也開啟叫作「柯伊伯項目」的太空網際網路計劃。這個項目計劃把3236顆衛星發射入軌,並為全球提供低延遲、高速度的太空網際網路服務。
  • 冥王星地下黨和新視野號的故事
    柯依伯帶——太陽系「新大陸」事情的轉機源於一些科學家認為,冥王星所在的太陽系空間不應該是如此空曠,即冥王星應該有它的夥伴。地球上不時可以觀測到的彗星和小行星都是太陽系中行星形成之後的殘留物。我們知道,彗星每次經過太陽附近時都會被加熱而喪失一部分質量,由於太陽系形成至今已有46億年,若沒有彗星倉庫不斷補充新的彗星,現在的人類不可能再觀測到彗星。
  • 中國學者在大氣環境觀測技術領域取得新突破
    2018年5月9日,中國在太原衛星發射中心用長徵四號丙運載火箭成功發射高分五號衛星。新華社記者 金立旺 攝新華社合肥1月4日電(記者楊丁淼)傳統的空氣環境質量監測以近地分布的觀測點為主,難以反映區域全貌,而衛星觀測技術此前一直被國外壟斷。
  • 新視野號下一個更有趣的目標
    圖片來源:NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker這個遠古就存在的柯伊伯帶天體,距地球超過40億英裡(約65億千米),於2017年7月17日從一顆恆星前經過。這種奇怪的形狀令科學家認為兩個天體相互繞轉得非常接近,或者甚至接觸在一起——成為了密近雙星或相接雙星;也有可能,科學家們觀測到的其實是一個缺失了一大塊的天體。MU69的大小或者它的成分仍然可以通過這些數據判定出來。數據顯示,它的長度為20英裡(約30千米),如果它是雙小行星系統,那麼其中每一個天體的直徑為9至12英裡(約15至20千米)。「這個新發現是驚人的。
  • 新視野號觀測到冥王星大氣層:高度擴散
    新視野號團隊的科學家發現冥王星富含氮的大氣層從冥王星表面一直擴展到1600公裡高度。這也是第一次近距離觀測到距離冥王星表面270公裡以上的大氣層。這幅冥王星全球地圖顯示了新視野號在對冥王星掩食太陽觀測時,冥王星上日出與日落的位置這次對冥王星大氣層的觀測是在新視野號14日最近距離飛掠冥王星之後的一個小時,約在北京時間14日晚20點51分,當時新視野進入到冥王星日食陰影區,即被冥王星星體遮掩太陽光的地方,新視野號上的Alice紫外成像光譜儀通過測量透過冥王星大氣層的太陽光,得到它的大氣層高度、成分、溫度等分布
  • 太空觀測:天宮二號看到的地球是什麼樣?
    從浩瀚的太空中看地球,不僅視角獨特,還能看到許多平時難以觀察的內容。在前不久發布的中國載人航天工程應用成果中,天宮二號上搭載的特殊數位相機、太空雷達等觀測設備,就是名符其實的千裡眼。
  • 美媒:衛星軌跡幹擾觀測 天文領域面臨重大威脅
    近地軌道衛星像小星體一樣在夜空中迅速移動,這會干擾天文觀測站拍攝遙遠天體所需進行的長曝光。圍繞地球運行的衛星越多,一顆或多顆衛星幹擾觀測的可能性就越大。根據有關傳聞,天文學家過去幾年表達了擔憂,他們有時公開大聲疾呼。還有幾篇研究報告試圖量化這種影響。現在,美國天文學會發布的一份來自一個天文學家工作小組的最新深度報告顯示了這些衛星可能怎樣徹底改變在地球上開展的天文學工作。
  • 「新視野號」探測器掠過冥王星 耗資7億美元(圖)
    來源:中國新聞網作者:${中新記者姓名}責任編輯:何路曼 美國宇航局發布了迄今最為清晰的冥王星照片。(圖片來源:美國宇航局)   中新網7月15日電 據外媒報導,當地時間14日,經過50億公裡的飛行、九年半的太空穿梭,美國宇航局「新視野號」探測器掠過冥王星,前所未有的近距離實拍冥王星畫面,揭露太陽系中這個未曾被探索過的疆域。
  • 太空領域的技術研究在升溫
    馬上,從地球不同角落啟程的,還會有美國的毅力號(美國的第七顆探測器)。另外,阿聯的希望號已於上本周末出發(石油國家雖小,卻有錢任性)。如果一切順利的話,經過5億公裡左右的「星辰大海」旅行,明年二月左右,火星將接連迎來三個「天外來客」。
  • 「新視野號」探測器瞄準新目標 2019年抵達
    2014 MU69柯伊伯天體與冥王星2370公裡的直徑相比要小得多, 位於冥王星軌道之外16億公裡據國外媒體報導,美國宇航局的新視野號探測器已經飛掠了冥王星
  • 印度發射的最新地球觀測衛星EOS-01的廬山真面目
    EOS-01隻不過是另一顆雷達成像衛星(RISAT),它將與去年發射的RISAT- 2b和RISAT- 2br1一起工作2020年11月8日,星期日下午,印度一箭九星,成功發射了一顆地球觀測衛星EOS-01,完成了近一年來的首次太空任務。