70年坐觀「風雲」:
從地面人工到空天地
一體化自動觀測
1949年12月8日,中國氣象局的前身中央軍委氣象局成立。70年,凌雲志不改。
從21人的延安清涼山氣象訓練隊到如今十餘萬之眾的高素質氣象人才隊伍,從觀測預報服務業務基礎薄弱到氣象現代化整體水平邁入世界先進行列,從以服務國防為主到走入尋常百姓家……
70年光陰,我國綜合氣象觀測系統達到世界先進水平,從新中國成立初期僅有的101個臺站到如今建成10747個國家級地面氣象觀測站,平均站距小於30公裡,全國鄉鎮覆蓋率達96.6%;經歷目力及定性觀察、人工儀器測量、自動化觀測等階段,地面觀測數據傳輸時效縮短至1分鐘,地面觀測的信息化、智能化水平不斷提升。
在太空,我國已成功發射17顆風雲氣象衛星,目前有7顆在軌業務運行,是世界上少數幾個同時具有極軌和靜止兩個系列業務氣象衛星的國家和地區。
從以手工繪製天氣圖為主,到以數值預報為主、多種方法綜合運用的人機互動一鍵式發布預報預警;從傳統的定性分析方法,到自動化、客觀化、定量化的預報分析方法……新中國成立70年來,我國預報預測技術不斷跨越升級,預報預測產品持續推陳出新。
70年前,人們獲取的氣象信息有限;70年後,各種氣象產品琳琅滿目。以前氣象部門發布城鎮天氣預報,內容只包括2400多個城鎮的天氣現象、高低溫和風速風向預報,頻次也只是一天三次,預報的時間精度和空間精度不夠高。
如今,格點預報,讓公眾可以打破時空限制,隨時隨地了解自己當前所處位置是什麼樣的天氣,還可以知道未來一小時或幾小時包括降雨量、氣溫和溼度等要素的變化。
而這背後,依靠科技、創新不止,正是重大活動氣象保障成功的底氣之源。
每一次重大活動氣象保障,都是大量最新科技成果投入實踐運用的探索創新,是對我國風雲氣象衛星、新一代天氣雷達、數值天氣預報、人工影響天氣等眾多領域科技成果的充分展示,也是對現代化建設成果的全面檢驗,更是中國氣象在從追趕國際到與先進並跑的側寫。
辣評:
在國內衛星的諸多領域當中,衛星氣象應該說是最成功的一個。這主要歸功於氣象部門領導的高度重視和氣象觀測本身的特點。如今國外的氣象服務已經進入了商業化,而定製化的氣象服務本身也確實可以創造非常可觀的經濟效益,這是不是應當成為中國衛星氣象事業下一步應當考慮的問題呢?
新聞連結:
https://mp.weixin.qq.com/s/OTWcs_T_OBNfniRKWQMhaA
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2019衛星通信市場現狀與前景:
同步衛星通信發展受限,
發展低軌衛星大勢所趨
靜止軌道通信衛星早在幾十年前就開始商業化運營,商業通信衛星也是航天領域唯一真正商業化的市場,長期佔有衛星服務業收入90%以上的份額。然而隨著地面通信技術(4G、5G通信等)與網際網路技術的快速發展,傳統靜止軌道通信正面臨越來越尷尬的局面。
衛星通信具有覆蓋範圍廣、通信距離遠。通信頻帶寬、不受地形和地域限制等特點,可以實現移動通信網絡無法實現的廣域覆蓋。未來,網際網路需要融合兩個基本網絡:由地面蜂窩網組成的區域網部分和由衛星網絡組成的全局網部分。
衛星組網將會激發高通量衛星需求市場。高通量衛星主要使用Ka頻段,具有更大的通信容量、低單位寬帶成本以及更加靈活的終端設備等。
靜止軌道通信衛星早在幾十年前就開始商業化運營,商業通信衛星也是航天領域唯一真正商業化的市場,長期佔有衛星服務業收入90%以上的份額。然而隨著地面通信技術(4G、5G通信等)與網際網路技術的快速發展,傳統靜止軌道通信市場規模卻越來越小。
近10年來,全球商業靜止軌道通信衛星採購量正在逐漸下滑。2009和2010年,全球商業靜止軌道通信衛星採購量均達到了30顆,當時工業界還樂觀估計此後每年會有20-25顆的採購量。然而在2015年行業市場出現了轉折,2015到2017年,全球靜止軌道通信衛星分別賣出出了16顆、15顆、10顆,僅為2010年銷量的一半左右。
2018年,全球商業通信衛星市場頹勢依舊,全年僅籤訂了12顆商業通信衛星合同,其中包括中國自造的3顆、俄羅斯自造的2顆以及以色列自造的1顆,可以說,靜止通信衛星領域退化到了自給自足的小農經濟時代。
目前全球絕大多數通信衛星主要以GEO衛星為主,由於軌道資源有限,地球同步靜止衛星只能在一個擁擠的環境下工作。此外,地球同步衛星數據傳輸延遲大,為500ms左右,而低軌衛星則能極大縮短時延,實現50ms以內時延,與地面光纖網絡相當。這也使其可以支持在線遊戲或視頻聊天等基於實時數據傳輸類應用。
目前真正組網並進行運營的中低軌道通信衛星系統只有三個,分別為:即銥(Iridium)、全球星(Globalstar)和軌道通信(Orbcomm)系統。未來即將發射的低軌衛星組網計劃包括了:銥星、O3b、LeoSat、OneWeb、Starlink、三星等,低軌衛星通信發展是大勢所趨。
辣評:
這種說法很可能是片面的。靜止軌道衛星依然是衛星通信行業的支柱性基礎設施,低軌道星座雖然是業界的熱點,但還沒有真正進入業務運行。靜止軌道衛星當前面臨的問題,並不是這個軌道本身有什麼缺陷,而是高通量衛星的技術突破導致了產業理念發生很大的變化。產業調整告一段落的時候,我們會看到高低軌道通信衛星並駕齊驅的前景。
新聞連結:
https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/190724-4cc2b106.html
種子中的綠巨人?
會飛的農場?I’m Groot!
近日,在廣州舉行的第二屆中國高科技產業化高峰會議暨航天育種2019論壇上,新型返回式衛星植物類載荷及空間誘變實驗項目徵集工作正式啟動,航天搭載及其空間誘變實驗區域戰略合作籤約儀式同時進行。
1987年至今,中國共進行包括「實踐8號」種子衛星在內共22次、1200多個品種的航天工程育種搭載試驗。據不完全統計,現已有70多個太空育種農作物新品種通過審定,200多個品系在農業生產中推廣應用。
太空育種即航天育種,也稱空間誘變育種,是將作物種子或誘變材料搭乘返回式衛星送到太空,利用太空特殊的環境誘變作用,使種子產生變異,再返回地面培育作物新品種的育種新技術。
太空育種較傳統育種的最大優勢是縮短育種時間,能在相對較短時間內,創造出大批優質種質資源,同時也可以讓果實變得更大更好吃。在太空輻射的照射下,太空種子就好比是種子界的綠巨人。
一提起「空間誘變育種」,有人就會想到轉基因產品,擔心食用後會不會對身體有害。
空間誘變育種跟轉基因產品有本質的區別,它沒有外源基因導入,而是在空間特殊條件下染色體發生斷裂,基因組重新排列組合引起性狀變異,與地面常規育種相似,因此不會產生新的有害物質。
早在二十世紀60年代初,前蘇聯及美國的科學家開始將植物種子搭載衛星上天,在返回地面的種子中發現了染色體畸變頻率有較大幅度的增加。二十世紀80年代中期,美國將番茄種子送上太空,在地面試驗中也獲得了變異的番茄,種子後代無毒,可以食用。
中國空間誘變育種研究始於1986年的「國家863高科技計劃」。1987年8月5日,在我國發射第九顆返回式衛星時,科研人員首次將大麥、青椒、蘿蔔等純系種子和大蒜無性系種子放入衛星中搭載。1987年,我國開始利用返回式衛星進行航天育種的試驗研究,至今為止,我國先後在10多顆返回式衛星和多艘飛船上進行了數千個微生物菌種、農作物及植物種子的搭載試驗。
想上天的植物種子要求體積小,攜帶方便,在選育新品種方面具有較大的選擇空間。已進行搭載的有糧食作物類:小麥、水稻、大豆、玉米、綠豆、豌豆、高粱等;蔬菜類:西紅柿、辣椒、黃瓜、甜菜、茄子、蘿蔔等;經濟作物有棉花、菸草等;花卉有萬壽菊、雞冠花、三色堇、龍葵、荷花、百合等;中草藥材有黃芪、甘草;樹木種子有油松、白皮松及石刁柏,還有草坪種子。
進入20世紀80年代後,許多種蔬菜和糧食作物,已能在宇宙飛船內開花結果,這給生活在完全密閉系統中的航天員帶來了福音。不論在空間站還是在宇宙飛船中,栽培了綠色植物,航天員就能吃到新鮮的蔬菜瓜果,而且由於植物的光合作用,在飛船小環境中還會有取不盡的新鮮氧氣。更重要的是,太空培育植物的成功,使長距離的星際載人飛行有了可能。
在未來空間站和宇宙飛船都會成為會飛的農場,我們食用的蔬菜中可能會全部來自「綠巨人種子」。I’m Groot!
辣評:
關於太空育種,存在一件很奇怪的事情,農業科研部門對這件事情的熱情異乎尋常的低,導致這項利國利民的重要技術,遲遲不能充分為人民群眾作出應有的貢獻。其中的部門利益之爭,各方當事人應該說心知肚明。那麼在軍民協同發展的大背景下,有關部門是不是可以一起放下「我要當老大」的傳統心態,以產業發展和國家糧食安全為重,坐下來好好談呢。
新聞連結:
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提前奪冠!
1970年,中國用長徵一號運載火箭將東方紅一號衛星送入太空,成為世界上第五個自主發射運載火箭的國家。
四十餘載過去,在各航天大國的「競賽」中,中國已於2018年超越美國,首次在軌道發射次數上冠絕全球,引得美國太空探索技術公司(SpaceX)CEO埃隆•馬斯克(Elon Musk)由衷讚嘆。
這股勢頭在今年得到了延續——據觀察者網統計,截至12月12日,中國年內31次軌道發射成功29次,而美國的成功次數為25次。
在2019年剩下的半個多月內,美國還有3次計劃中的軌道發射,即使這些計劃全數如期完成,美國在理論上也無法反超中國,更不用說中國也有數枚火箭蓄勢待發。
至此,中國已提前成為本年度軌道發射成功次數最多的國家,連續兩年摘取這一桂冠。
對於中國航天來說,2019年是承前啟後的一年。
3月10日凌晨,隨著長徵三號乙運載火箭在西昌衛星發射中心騰空而起,長徵系列運載火箭正式跨過了300次發射的裡程碑。
在中國今年密集的火箭發射中,有一場顯得格外引人注目。
7月25日,由北京星際榮耀空間科技有限公司(下稱:星際榮耀)研製的雙曲線一號遙一運載火箭在中國酒泉衛星發射中心成功發射,按飛行時序將兩顆衛星及有效載荷準確送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。這是我國民營商業運載火箭首次入軌發射成功,並同時實現了「一箭雙星」。
中國民營商業航天的發展速度確實非常快。雖然飛往太空的路並不可能是一片坦途,但是這也是一條飛往未來和無限可能之路。
民營商業航天蓬勃發展的同時,「國家隊」也齊頭並進。
在上月底的第五屆中國(國際)商業航天高峰論壇上,中國航天科技集團總工程師莊國京透露,該公司在2020年的火箭發射次數將達到30次左右,任務涉及月球探測、火星探測和北鬥導航系統等。
另一家央企——中國航天科工集團(下稱:航天科工)也沒有落下,該公司旗下的快舟系列小型運載火箭,也將在明年繼續為中國的軌道發射「添磚加瓦」。
值得一提的是,就在本月7日,航天科工創下一個中國航天的新紀錄:在6小時內完成快舟一號甲運載火箭的「兩連發」,相繼將1顆和6顆衛星送入預訂軌道。
展望2020年,中國的航天發射將進一步指向火星。
辣評:
中國拿到全球發射數量冠軍,這已經不是第1次了。這證明了我們國家發射服務產業的巨大產能。既然已經在數量上取勝,我們就應該有好的心態,調過頭來好好考慮一下質量的問題,我們的火箭技術水平,發射服務流程的效率,製造商、運營商、發射場測控單位之間的配合,以及國家關於商業航空發射的政策,是不是還有進一步優化的空間乃至於更上層樓的可能性呢?元旦到春節的兩節之間,大家不妨認真考慮考慮。
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改設計後的「載人龍」
終點線在望
太空探索公司創始人馬斯克5年半之前首次對外展示了該公司配備3D列印發動機、內部空間寬暢時尚、具備觸屏控制功能、造型也很優美的「載人龍」飛船設計。而現在,該公司已做了諸多設計調整、將真正載人的首艘飛船即將出廠,以進行最終測試,為明年初的發射做準備。
有兩次重大發射即將進行,以為「載人龍」飛船研製工作收尾。稱為「飛行中終止試驗」的首次飛行將證實飛船能在火箭在發射過程中出意外時安全逃離。最早將在1月4日在甘迺迪航天中心進行的那次試射將不載人。若那次逃逸試驗以及一系列傘降試驗結果令人滿意,「載人龍」有望最早在2月份迎來其最終的大考,屆時NASA太空人本肯和赫爾利將乘船飛往國際空間站。
在設計方案首次對外展示5年半之後,「載人龍」依舊保持著其原有的未來主義氣動外觀。但自馬斯克2014年5月29日那場令人眩目的原型飛船宣講以來,該飛船內部已有了很多變化。
太空探索公司早已放棄利用火箭推力器在載人返航時讓飛船實施直升機式精準垂直著陸的最初方案。相反,飛船將藉助4部降落傘來減速,以在海上濺落。在4月份一艘試驗用飛船因一起爆炸事故被毀後,該公司還已對飛船逃逸推進系統部分組件進行了重新設計,並針對下降過程中的結構載荷擔憂對降落傘吊帶採取了加強措施。NASA還要求對「載人龍」發射所用的「獵鷹」9火箭的氦增壓劑貯箱和「灰背隼」發動機進行安全強化。
馬斯克2014年曾表示,「載人龍」的載人任務可在2016年啟動。而太空探索公司現在的說法是,載人飛行要到明年初才會開始。出現這種進度推遲的不只是太空探索公司。作為承擔NASA商業載人運輸項目的另一廠家,波音也經歷了由技術問題引起的數年推遲。太空探索公司已對「載人龍」進行了一次不載人試飛。波音打算年底前進行一次類似的試飛。兩家都打算在明年開始進行載人飛行。
載人試飛用的那艘「載人龍」飛船目前正在南加州的工廠內進行最終組裝。太空探索公司希望12月底讓那艘飛船出廠,以在附近一間熱真空室內進行測試。飛船隨後將運往佛羅裡達州甘迺迪航天中心進行最終的測試,以由「獵鷹」9火箭發射。
辣評:
鋼鐵俠馬斯克最近兩年為了突破載人航天技術,吃了不少苦頭,飛船爆炸的事情就發生了好幾次。到目前為止,我們還是願意相信馬斯克能夠為載人航天事業帶來新的突破,這樣也可以激勵更多的社會資源投入大航空時代。但是必須認識到,傳統航天企業的許多規則和套路也是在漫長的工程實踐當中逐步摸索出來的,有著極為寶貴的價值。在顛覆它們之前,仍然需要對這些經驗和套路保持足夠的敬意。
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面對一件事情你有沒有獨特深刻的系統思考?面對未來你有沒有比別人更早洞察到機會?如何具備預測到未來可能遇到的陷阱而不是等問題發生了再去面對的能力?成功的人,永遠不做大多數。
—— 楊守彬
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