泰有分享| 雷军提到的“一亿像素拍地球”,其实是一个严肃的科研问题
泰有基金 · 2020-02-16 13:35:21 · 热度:加载中...
商业小卫星就像快速发展的手机技术一样,适合于更广泛的市场需求,成本越来越低、性能还越来越好。正如小米手机一直的主打的高性价比,这也是天仪一直追求的研发及服务理念。

前几天,在小米10手机的发布会上,雷军详细介绍了小米10、小米10 Pro的全系搭载骁龙865处理器、标配LPDDR5内存和UFS3.0闪存,后置主摄一亿像素。

很多人其实是不能直观地感受5000万像素和一亿像素的区别,但是“地球”可以。

小米10发布会雷军演讲现场片段

耗时168天,攻克343项技术课题,成功突破大气层,天仪卫星和小米手机协力拍下了一张张震撼人心的照片(点击此处链接,咔嚓,拍一张)。

非洲大陆的石坑(非洲之眼),在小米10的镜头下一览无余。

埃及南部的灌溉农业。

美伊危机下的霍尔木兹海峡。

以及,病毒阴霾下抗争的湖北。

通过天仪卫星,小米10的一亿像素摄像头成功地在太空拍到了我们的地球家园。

天仪希望探索商业航天未来更多的发展可能,同时,也希望能够使更广大的消费类用户参与定义商业航天。

目前来看,想要实现这两个目标,第一步一定是降成本。

而动辄百万成本的宇航级器件对于商业航天来说,是非常昂贵的。所以天仪在过去4年成功发射的18颗卫星的研制发射过程中,就已经有意识地尝试了多类消费级、工业级的器件的太空搭载应用。

天仪发现,得益于现代批量化大生产严格的品控机制,如今很多消费级和工业级的器件比上个世纪70-80年代航天级器件的可靠性还要高很多。

所以当天仪得知,小米把过去航天领域才有的高分辨率图像传感器放进了手机摄像头,希望让小米手机用户率先感受到探索精神带来的技术驱动与消费升级时,天仪就积极与小米取得联系。

从2019年上半年开始,天仪与小米团队密集展开了一系列技术会议,探讨计算机、数码相机、大规模存储器、高能量密度电池、GPS、姿态传感器等问题,希望通过消费类、工业类器件太空应用,让商业航天真正成为大众用户与航天的便捷桥梁。

我们认为这是必然趋势,但这也是一次冒险。

历经了严格的搭载方案设计、小米手机及其一亿像素模组的筛查测试、手机模组与卫星的接口与程序控制等重重难关,天仪与小米合作开展了消费类器件的太空搭载应用验证。

卫星装配现场

北京时间2019年11月3日上午11点22分,由天仪研究院自主研制的潇湘一号08星搭载CZ-4B运载火箭在太原卫星发射中心成功发射。

潇湘一号08星发射现场

随着卫星的成功发射和在轨三个月的拍摄任务,我们成功验证了小米手机摄像头能够通过可靠的筛选和设计,并在太空严苛环境下获得良好的表现能力,目前已顺利进入了紧张的在轨应用阶段。

那么,用手机拍地球有什么意义呢?

举个例子,于2013年2月11日发射升空的美国Landsat8对地遥感观测卫星,在经过100天测试运行后,开始获取影像。

Landsat8 是美国Landsat系列在轨卫星最近的型号,为科学家获取了大量地球影像,占全世界对地遥感观测贡献的极大份额。

美国Landsat8对地遥感观测卫星

而 Landsat8 携带的主要载荷之一就是对地成像的光学相机(OLI),OLI相机有9个光谱段(小米手机相当于只在可见光光谱段内有R、G、B3个光谱段),OLI的单个光谱段的分辨率是30米,几乎是小米手机对地分辨率(60米)的一倍,但是OLI的覆盖宽度只有小米手机的1/4。

Landsat8卫星所拍图像

再回忆一下天仪卫星上小米摄像头所拍图像

诚然,OLI具备仪器级的稳定度和精确度,这是小米手机目前远远无法企及的,但Landsat8 单星十亿美元的成本也是天仪无法企及的。(不妨大家猜一下,这次相机研发我们花了多少钱?)

landsat9卫星与天仪6U立方星大致尺寸对比

这就和计算机、照相机一样:性能上当然是台式计算机和单反相机独占鳌头,但是信息时代的开启却来自于大量廉价、普及、轻便的个人终端应用。

我们也收到了很多科学家的反馈,图片的分辨率受限于手机镜头的视场角并不高,但单幅影像的覆盖范围足够大,达到大约720*540公里。如果有大量在轨的同类相机,多角度、多分辨率、多模式、高频次的获取地球影像,并进行万亿像素地球影像的拼图,通过若干张地球的照片,合成万亿像素级别的地球全景影像,一定会在气象观测、环境预警、海洋科学、冰川极地甚至金融分析等诸多领域,为科学家提供更多的科研手段,助力科学研究。

当然,我相信很多人还是会跳出来说,在太空拍照片没有意义。毕竟站在普通人的角度,“我不需要在太空看地球,我用无人机看更便宜、更方便”。

但是在试图解释这个问题的时候,我们不禁想起了10年前,大家对于无人机航拍有没有意义的讨论,这种感觉真的好熟悉。

我们认为,商业航天应该是这样生长的:

“大、准、稳”的应用我们还需要依赖landsat这样的成吨重、几十亿造价的大卫星,但是越来越多的“小、快、灵”应用,我们再用大卫星就难以打开市场。

商业小卫星就像快速发展的手机技术一样,适合于更广泛的市场需求,成本越来越低、性能还越来越好。正如小米手机一直的主打的高性价比,这也是天仪一直追求的研发及服务理念。

通过这次消费级手机模组和手机摄像头的太空搭载应用,更坚定了我们借助现代工业基础进行低成本、高可靠性的新航天应用思路,这也充分说明了未来商业航天的成本还有巨大下降空间。

同时,我们还将与大量科学家开展小卫星批量搭载工业摄像头的应用探索,我们也希望能够使更广大的消费类用户参与定义商业航天。

我们相信终有一天,天仪和小米这样的消费类厂商会联手创造商业航天应用的新格局。

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