五羊星座如何填补低纬度观测盲区？

10月21日，五羊星座先导A星（广大一号/西光肆号01星）搭乘谷神星一号海射型火箭在山东日照发射升空，并顺利入轨。作为全球首个民用低倾角遥感卫星星座的首发星，这颗“广州造”卫星的入轨，标志着全球低纬度高频遥感观测网络正式进入组网建设阶段。 中国已有数百颗遥感卫星在轨，为什么还要专门为一条“另类”轨道再建一个星座？答案藏在一个反常识的事实里：在地球上人口最稠密、经济最活跃的那条地带，我们头顶的卫星恰恰“看”得最少。

五羊星座先导A星发射升空。广州大学供图，下同 “地球金腰带”上的观测盲区 全球主流遥感卫星大多沿太阳同步轨道运行。这种轨道的倾角通常在98°左右，卫星近乎南北向飞越极区上空。它的核心优势在于“一致性”：借助地球扁率造成的轨道进动，轨道面与太阳光的夹角保持恒定，每次过境时光照条件基本一致，影像亮度具有可比性，卫星的热环境也相对稳定。过去半个世纪的对地观测主流范式，正是建立在这一点之上。 但对低纬度而言，这种“一致性”同时意味着“稀缺性”。太阳同步轨道卫星对特定区域的过境时刻高度集中，有效观测窗口通常只有上午9时30分至10时30分前后一个时段。“一天只有不到一个小时，一旦因云雾、阴雨、夜色错过，就只能等下一次过境。”五羊星座工程首席科学家、中国科学院院士童庆禧说。 而恰恰是南北纬35°之间的低纬度地带，覆盖全球99个国家，承载超过60%的人口，贡献超过70%的全球经济总量。这一地带涵盖我国南部区域及“一带一路”核心沿线区域，业界称其为“地球金腰带”。常态化治理、精细化监管、快速应急预警，靠每日一小时的窗口密度是满足不了的。 “传统太阳同步卫星的轨道是‘竖着’的，我们把它‘横过来’。”五羊星座工程总师、广州大学空天遥感创新研究院院长顾行发用一个形象的比喻解释了这场“换轨”尝试。 所谓低倾角，是指轨道倾角显著小于太阳同步轨道。先导A星运行于500—550公里高度、倾角39°的轨道上，观测重心压在南北纬35°至40°的低纬度核心区域。卫星不再飞越极区，而是近乎沿着赤道方向“横着”绕地球转，把有限的过境次数集中投放到服务目标区。 “这一设计有一个明确的代价：高纬度覆盖被大幅让渡。”顾行发指出，低倾角轨道以牺牲极区和中高纬度的观测能力，换取对低纬度地带的加密重访。但更关键的变化在时间维度。太阳同步轨道的过境地方时被轨道进动锁定在上午；低倾角非太阳同步轨道的轨道面进动不再与太阳同步，同一区域的过境时刻不再被“钉死”在一个固定时段。

五羊星座先导A星科研团队在发射现场合影。 据介绍，传统太阳同步卫星每天只在9时30分至10时30分过境，而低倾角轨道“把每天24小时中的另外23小时全部开发出来”。“比如早晚交通拥堵的路况、海岸潮汐涨落、午后森林火灾，传统卫星根本捕捉不到，而五羊星座可以。” 先导A星验证的不只是一台相机 “五羊星座源于广州大学，卫星体系里有五类卫星，名字取‘五羊献穗’之意。”顾行发表示，五羊星座由国家信息中心、广州市政府、广州大学三方联合推动，是粤港澳大湾区空天信息基础设施重点工程。 作为五羊星座的探路先锋，先导A星是一颗300公斤级的卫星平台，搭载0.5米分辨率高分相机、2米多光谱相机与30米宽幅红外载荷，配置电推进系统和高速数传链路。它的任务清单里，轨道适配、多载荷成像、电推进在轨调度、星地链路及地面数据处理全链条验证，缺一不可。 记者了解到，先导A星搭载的是光学、多光谱与红外载荷，验证的是低倾角轨道上的成像质量、平台适应性与数据链路，尚不具备SAR全天候穿透云雨的能力。“全天时、全天候、全要素对地观测”是后续25颗业务星全面建成后的目标能力。 “过去遥感行业更多是‘可视遥感’——拍到了、看到了，但数据是否准确、是否好用，往往要打问号。”五羊星座工程常务执行总师、广州大学空天遥感创新研究院执行院长王晋年说。先导A星要推动的，是从“可视遥感”迈向“精准靠谱遥感”：星上智能处理与高速星地通信结合，实现遥感数据即感、即传、即用。 未来，五羊星座组网后将覆盖我国南部15省市，辐射东南亚、非洲、南美等广大低纬度区域，提供高频次遥感数据供给，支撑城市治理、防灾减灾、生态保育、精细农业、河湖监测等多元场景，并助力区域灾害预警、资源普查、跨境生态协同治理。 从“3+25”到“千星”的路线图 依托轨道体系创新，五羊星座将大幅提升观测重访频率与数据获取时效，破解低纬度地区遥感数据获取难、应用效能不足的行业困局。

卫星与火箭合一。 据悉，五羊星座建设分三步走：第一步，用3颗先导星完成技术验证，分别验证光学红外、高光谱、雷达三类载荷在低倾角轨道上的运行效果；第二步，部署25颗业务星，包括15颗精细光谱光学与红外星、5颗雷达星、5颗高光谱星，建成稳定可靠的服务体系；第三步，远期愿景是联合更多卫星制造商和运营商，打造1008颗卫星星座，形成规模化服务能力。 “到2035年左右，五羊星座计划与其他卫星星座合作，共同构成拥有1008颗卫星的‘五羊星网’，构建全球低纬度地带的实时遥感网络。这是合作构成的星网，而非单一星座的独立扩展。”顾行发说。 这一路线背后是一套新的协同机制。五羊星座项目总指挥、广州大学党委书记欧阳谦介绍：高校牵头核心研发，依托地理遥感学科平台和院士团队打造低纬遥感、湾区观测、陆海统筹的特色方向；学校孵化企业天垣科技负责商业化运营，打通国家统筹、地方支持、高校攻关、企业市场化落地的路径。 在数据使用上，广州大学的选择是开放。先导A星发射当日，广州大学空天遥感创新研究院等7家单位共同发起“空天信息共享计划”，聚焦低倾角星座组网、数据处理、载荷研制、场景化应用全链条协同，搭建行业数据池、技术池、客户池三大共享平台。“只有大家都知道怎么使用，我们才能通过更高水平的服务，产生商业价值。”顾行发说。 五羊星座不仅将服务中国南部地区，还将服务“一带一路”共建国家。对粤港澳大湾区来说，多云、多雨、多雾的气候条件恰恰放大了低倾角轨道高频次、多时段数据的价值：窗口不再只有上午一小时，云隙之间的有效观测机会随之增加；业务星集成SAR之后，“穿云透雨”的能力将进一步补齐全天候的最后一块拼图。 当火箭冲破云层时，海面上的轰鸣已经散去。但一条横贯低纬度地带的“太空腰带”，才刚刚开始编织。对于生活在南北纬35°之间的人们而言，头顶上那双不再“只在上午睁一次”的眼睛，或许将重新定义他们感知地球的方式。