01
城市遥感卫星的
应用和价值
城市，是人类群居生活的高级形式，历来是人类文明高度集中的区域，形态各异，又复杂多变。以往，人们只需要少量人工、时间成本，便可获得城市内相关信息，为后续发展、规划提供数据，而今，如何快速获取庞大而复杂城市信息成为城市健康发展的首要问题。卫星遥感，人类科技成果的结晶，如神话般可快速获取大范围信息，对于监测快速发展、变化的城市是最佳手段。通过卫星遥感定期收集城市信息，除可直观感受城市变化情况外，通过深度加工，可进一步得出传统方式无法看到的隐藏问题，如城市绿地分布合理性、居民生活配套设施完善程度、潜在区域商机价值、城市开发边界的尺度等，城市卫星遥感，已成为城市发展不可或缺的保障手段之一。
遥感卫星按功能类型，主要划分为可见光卫星、夜光卫星、雷达卫星三种。
（1）可见光卫星
负责在白天守候城市，凭借其“千里眼”，可在距离地表数百公里外，一次性获取数百平方公里内，地面分米级的变化信息。通过进一步分析地表土地利用情况，可得到周期性城市地表的建筑、裸土、水体、植被、大气等变化信息，为政府规划、管理、各类工程进度监管提供数据参考。
（2）夜光卫星
负责在夜间为城市保驾护航，凭借其“火眼金睛”，可捕捉城市夜间微弱的光亮信息，而光点的多少、光的亮暗正反映了人类活动的强弱，进而可得出城市轮廓、繁荣程度，以及人类活动分布情况，最终服务于公共照明补光、夜经济管理、禁渔区监管等业务。
（3）雷达卫星
具有“顺风耳”，即使被云雨遮挡、深埋地下，仍可准确获取地表信息，解决前两位无法工作的场景。通过主动发射电磁波的方式，实现不受云层干扰，全天候观测地表，可有效监测地面沉降、采空塌陷、不稳定边坡、洪水监测、溢油监测、岩性构造、地形测图等，是监测城市安全的重要手段。
至此，多类型的遥感卫星，为城市发展打造一张全天候、全方面、全过程的保护网，形成城市卫星监测体系。区域级城市卫星综合监测平台作为城市卫星的应用载体，将多源卫星数据整合和集成高精度基础地理信息数据、长时间序列地面观测数据以及社会经济统计数据等各种数据资源，形成全覆盖、全信息、多尺度、多时相、多元化的“天-空-地一体化”城市级空间信息数据资源库。将卫星应用技术与物联网、5G、人工智能、区块链等技术融合，作为城市卫星互联网基础设施，统一面向防灾减灾、能量评估、公共卫生、生态环境、食品安全、空间治理等领域提供立体监测、智能分析、精准监管和辅助决策。
（1）自然资源与规划领域，可周期性监测地表变化情况，进而为城市更新改造、城市规划等提供科学数据参考。同时，结合卫星热红外监测手段，可监测城市热岛状况，为海绵设施选址或重点绿化等提供决策辅助。 （2）城市建设领域，可有针对性的获取城市建设相关现状及变化信息，如城市建筑物、城市道路、城市公园绿地等，提供城市建设现状分布情况的基础上，可为城市建设规划、城市绿化选址等提供宏观发展建议，有助于城市健康发展。另外，借助雷达卫星，可不间断获取城市各建筑物、地表形变情况，快速筛查所有隐患地点，为现场排查提供指导，维护城市正常运行，降低民众生命、财产危险。 （3）生态环境领域，可通过各项参数反演，获取城市内水文、植被、大气状况信息，并以此分析城市整体生态环境现状及变化情况，为各项市政建设提供参考，如城市水域保护占补专项规划、城市绿化建设规划、城市大气环境整治等。 （4）农业农村领域，卫星遥感可实现耕地保护监测、农作物类型监测、农作物长势监测、农作物估产、土壤墒情监测等，为农业生产指导、数据统计上报等提供客观数据参考，切实保障粮食安全。
城市遥感卫星优质的服务需要配套强大的基础设施技术支撑体系，形成贯通“卫星—地面站—应用”的城市综合监测服务组织体系和应用流程、市场口碑。需要做到以下三点：①在城市建立卫星地面站，确保引接的合作卫星拍摄城市任务出现冲突时，优先获得合作卫星资源状态拍摄任务知情权，便于灵活调度或优先规划拍摄任务，掌握卫星影像获取业务的市场主动权和话语权。②长期、系统性研究城市地貌特征的多源卫星监测目标和指标状态，灵活应用多种图像解译，长期积累本地地物种类的遥感解译样本，提高遥感解译正确率核心技术。③长期研究本地政策转化成业务应用模式，把控业务应用需求更准确。
在国家卫星互联网产业政策感召下，必将有更高频次、更高分辨率的遥感卫星为社会服务，解决长期以来制约我国城市遥感应用的技术瓶颈问题。同时，城市遥感卫星也需要创新应用模式和商业模式，利用“羊毛出在猪身上”的互联网思维，降低社会使用卫星数据资源门槛，充分发挥产业创新带动作用，让长期价值投资的城市政府或融资单位获得可观的社会和经济效益。
辣评：
遥感卫星在城市管理和运行中的价值，是一个老生常谈的话题。从遥感技术出现至今，城市就是它服务的主要对象之一。但是到目前为止，城市遥感应用，总让有人有一种不能畅快淋漓的感觉。其中的原因，或许是城市的人口和建筑密度大、事态变化快，传统遥感技术，无论是卫星时间分辨率还是图像处理能力，都跟不上城市运行的节奏，只能从宏观角度发挥作用。因此，创业企业应当在空间段和地面段的设计当中，多考虑一下城市应用的特点。尤其要针对城市，建立实时图像处理能力。
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02
重大突破！世界最大推力整体式
固体火箭发动机试车成功
10月19日，由中国航天科技集团有限公司自主研制的目前世界上推力最大、可工程化应用的整体式固体火箭发动机在航天科技集团四院试车成功。
该发动机直径3.5米，推力达500吨，采用高性能纤维复合材料壳体、高装填整体浇注成型燃烧室、超大尺寸喷管等多项先进技术，发动机综合性能达到世界领先水平。试验的成功，标志着我国固体运载能力实现大幅提升，为我国运载火箭型谱发展提供了更多的动力选择，对推动未来大型、重型运载火箭技术的发展具有重要意义。
运载发展，动力先行。早在“十一五”时期，航天人就未雨绸缪，瞄准世界航天发展前沿和我国运载火箭对大推力高性能固体火箭发动机的技术需求，立足“整体式”和“分段式”两条技术路线，先期开展了大型固体发动机的预先研究攻关。
2009年，我国成功研制了直径2米、推力120吨、当时国内最大的整体式固体火箭发动机，直接推动了我国新一代固体运载火箭长征十一号的立项研制，成为我国固体动力迈向宇航运载领域的重要里程碑。
2019年，为进一步提升固体运载能力和商业航天市场竞争力，我国又自主研制成功了直径2.6米、推力200吨的整体式固体发动机，进一步提升我国航天固体动力运载能力的同时，也推动了捷龙三号商业航天运载火箭的立项研制。
整体式固体发动机发展的同时，分段式发动机的攻关脚步也从未停歇。2016年，随着分段对接技术的不断成熟，我国在120吨整体式大推力发动机的基础上，成功进行了直径2米分段式发动机地面热试车，发动机燃烧室由2个舱段对接而成，推力120吨，成功验证了固体发动机分段对接技术，也直接推动了我国首型捆绑固体助推器运载火箭长征六号A的立项研制。
之后，直径3米、3.2米分段式发动机相继试车成功，分段对接技术不断发展，技术成熟度快速提升。特别是2020年12月30日，我国自主研制的直径最大、装药量最大、工作时间最长的固体分段式助推器——民用航天3.2米3分段大型固体火箭发动机地面热试车的圆满成功，极大地提升了我国大型固体火箭发动机的技术和能力水平。
目前，基于500吨推力整体式固体发动机，航天科技集团四院已经在开展直径3.5米级分段发动机的研究，发动机分5段，最大推力将达到千吨级以上，可应用于大型、重型运载火箭固体助推器中，以满足我国空间装备、载人登月、深空探索等航天活动对于运载工具的不同发展需求，为建立国内固体、液体运载火箭相得益彰，以及完善的航天运输系统提供更加强大有力的动力支撑。
辣评：
到目前为止，研制方还没有公布这种火箭发动机的具体用途。我们曾经论证过，固体运载火箭在未来航天发射市场上，是有广阔用武之地的。而500吨级推力的固体发动机，如果采用捆绑式构型，已经可以构成重型运载火箭了。如果中国能够用固体发动机构建起商业航天低成本化的新模式，在世界范围内都是一个创举。
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03
天上的卫星
需要做健康管理吗？
随着卫星系统功能和结构复杂化，卫星的成本也愈发高昂，在获得空间任务巨大的综合收益的同时，也承担着难以预测的风险。对卫星做健康管理可以提高卫星在轨运行安全性和可靠性、预防系统灾难性事故发生，为在轨状态监测、在轨维修提供决策依据。
最初卫星的健康状态主要以专家经验和工程人员观察为主要评估依据，采用“故障”和“正常”对工作状态进行简单描述。随着信号采集、数据处理技术的发展，多维数据、多源数据使得卫星健康状态评估更具客观性、实用性。目前的卫星健康管理技术集信号处理、建模分析和智能学习等于一体，提高了卫星系统自主化和智能化。
01
PHM故障预测与健康管理
PHM（Prognostics and Health Management，故障预测与健康管理）技术最早可以源自70年代，早在1982年F-18大黄蜂机队F404发动机检测系统，用于大黄蜂战机发动机的监测。在航天器健康管理应用中，PHM主要利用先进传感器的集成，并借助各种算法和智能模型来预测、监控和管理飞行器的状态，包含数据处理、故障检测、健康状态评估、寿命预测和维护与决策等技术。
02
健康状态评估方法
健康状态评估是健康管理技术的核心功能之一，可以全面了解卫星在轨运行状态、对未来可能发生的故障采取有效防范措施、为卫星的在轨维修提供决策依据。卫星健康状态评估一般可以分为三类：基于随机过程退化模型的健康状态评估；基于模型驱动的健康状态评估方法和基于人工智能的健康状态评估方法。
1）基于随机过程退化模型的健康状态评估方法
在没有过大或者突应力条件下，系统从出厂正常状态到最后故障状态是一个渐变的过程。基于数据驱动的健康状态评估方法以历史样本数据为基础，构建健康状态模型，将整个生命周期内各项指标映射为健康状态参数。
2）基于模型驱动的健康状态评估方法
卫星包括姿态、能源、星务、温控、测控、载荷等多各分系统，各分系统又包括不同数量的部件单机。将复杂系统按结构层次划分，针对分系统、部件进行健康状态评估，再以一定的模型加以综合，综合得到复杂系统整体健康状态。
3）基于人工智能的健康状态评估方法
近年来，由于人工智能技术的发展，为健康状态评估技术提供了新的手段，采用人工智能技术的健康状态评估不需要进行精确的结构模型，而且还能具有智能推理判断的特点，故称为现在新的研究热点。基于人工智能的健康评估技术包括人工神经网络、支持向量机、贝叶斯网络、Petri网等。
03
总结与展望
随着航天技术的不断进步，卫星数量大幅增长、卫星系统的复杂度也不断提升，太空环境的复杂性和地面测试系统的局限性使得卫星健康管理面临重大考验。目前低轨星座正处于发展热潮，单星系统健康管理也可为大型低轨星座健康管理奠定基础。
辣评：
健康管理最早是为政府高价值卫星提出的，如今已经扩散到了各种商业卫星，包括小卫星。但是，仅仅有健康管理，似乎还有点不够。如果能够给卫星配备“医生”，这个细分领域似乎才能完整。国外已经有不少创业公司正在讨论轨道服务的问题，中国空间技术研究院已经成功研制和运行了实践17号卫星。有关技术能不能尽快商业化，是一个值得关心的方向。
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04
太空资源竞争一触即发，
航天大国如何抢占先机
太空资源开发主要针对地球日益稀缺而太空非常丰富的原位非生物资源，主要来自月球、某些类型的小行星和其他天体。目前普遍认为小行星是最易接近，也最具开发潜力的对象。
日新月异的科技发展使太空成为了资源开发的处女地，在技术可行与经济成本合理的情况下，相关实践一触即发。
01
太空资源开发的意义
经济意义
小行星等天体富含铂、钯等稀有金属，拥有氦-3等稀有能源，及其他未知资源，开采将带来显著的经济效益，甚至能掀起资源与能源革命。
未来战略新兴行业是各国经济竞逐的主战场，稀有金属对行业发展至关重要，拓展稀有金属的来源意味着占领行业发展的先机，抓住资源控制权，获得丰厚的商业利润。
技术战略意义
小行星可以作为太空发射、空间运输、资源开发、深空探测的中转站，提供必要的基础材料与物资；其中的冰更是太空活动可靠的饮用水、可呼吸的空气和燃料的来源。
小行星探测还可以为下一步太空探索积累宝贵经验，起到地球安全防御等军事作用。
政治意义
深空探测和太空资源开发能够为国家带来地缘政治优势、战略竞争地位与国际声望。
02
太空资源开发的国际治理框架
20世纪中叶开始，各国陆续开始了太空探索活动，并先后颁布了5项国际条约，共同建构了各国太空活动的基本规则。
受限于立法时间和当时的科技水平，条约内容主要侧重外层空间的无核化与非军事化利用，对太空资源开发与商业化利用等议题涉及较少。
已有国际条约仍是治理的基础，内容普遍较为含糊，成员方具有局限性，执行力不足，仅明确了少数国际法规则，未阐明目前太空资源开发中的关键因素；且对未加入条约的国家无约束力。
现行太空资源开发的多边治理机制仍不够完整清晰，相关规则亟待厘清，航天大国和非政府组织都在为机制更新与发展做准备。
03
各国对国际治理的立场及其主要原因
在太空委的立法工作中，部分国家对单边立法提出了强烈的反对意见，认为两国的做法违反了国际法。他们指出，单边立法侵害了“太空资源全人类共有”原则；采用“先来先得”原则判定资源归属侵害了后发国家的利益；航天强国未进行国际援助和技术扩散。
也有国家认为“国家对太空资源主张主权”和保护私人太空资源开发的财产权有重大区别。只有通过激励企业，鼓励企业参与太空资源开发，才能为高风险、高投资的太空资源开发活动带来创新与活力，单边立法顺应了行业现实。
太空委最终未达成“美国违反国际法”的一致结论，而分歧仍然存在。2017年太空委增设了相关议题，希望各国积极参与立法进程，建构多边治理框架，讨论并制定太空资源开发规则。
04
中国的利益与治理主张
作为资源消耗大国和航天大国，中国不可能缺席太空资源开发与国际治理活动，应当为太空资源开发做好准备。
中国应结合长期、短期利益综合考虑，从经济、政治等角度判明基本立场，积极参与并引领太空资源开发机制的形成与发展，同时也为中国企业的太空活动预留空间，捍卫企业、行业和资本的利益，确保投资与实践的安全与稳定性。
中国经济将进入高质量发展阶段，矿产品需求仍巨大，战略新兴产业对稀有金属的需求不断增长，需要开展太空资源开发作为资源安全的额外保障。
同时，作为地勘、采矿和选冶技术发达的大国，太空资源开发是中国矿业发展的新机遇。而通过开发过程中为其他国家提供技术与服务，相关矿业企业能获取市场份额与服务费。
中国应为太空资源开发做好准备，积极拓展新的资源、能源来源地。
中国可以主张将太空资源权利分为所有权、使用权和收益权3类，国家和私人实体不得取得太空资源的所有权，但享有使用权与收益权。
中国是航天大国，也是最大的发展中国家之一，作为负责任的大国，应当参与并引领太空资源开发的管理活动，尤其是具有较高的技术与投资门槛的资源开发领域。
中国不仅应当推动太空资源开发管理机构的建立，维护中国在体制中的话语权，还应从技术方面提出可持续开发的监管建议，积极应对并解决空间碎片、太空环境维护等问题，相关建议还可并应用于深海、极地和网络等新全球公域中。
首先，中国主张利用多边机制探讨并建构太空资源开发规则。利用灵活、多样的国际合作机制，逐步发展与完善相关规则；允许航天大国与技术不发达国家进行利益博弈。在此进程，中国应提出与本国矿业现实利益与发展战略相适应的治理方案，维护自身的话语权。 其次，中国应及早颁布国内太空资源开发的相关政策与法律，促进相关实践与技术发展。
05
有关资源开发的国际机制
国际机制一般包含激励、共享与合作3方面的功能，其中合作功能是各国切实开展合作的关键。
由于太空资源开发技术复杂、政治敏感、战略重要，同时又面临法律治理的不确定性，国际合作可以平衡各方利益，划分明确的权利义务，共担风险，避免恶性竞争。
中国可以结合特殊领域的资源开发机制，借鉴陆地资源开发制度，参考太空开发的特点，听取国内采矿、选冶专家的意见，设置和建构功能平衡的太空资源开发管理机制，通过综合性和统一的国际机制、开发标准与指南对太空资源开发进行可持续开发并惠益分享。
辣评：
“一触即发”这样的表述是不准确的，自从航天时代的序幕拉开，对天空资源的竞争就从未停歇。如今的竞争，已经从传统的轨道位置和频率资源，进一步扩展到了地月空间小行星资源、月球表面资源，甚至月球背面、月球地下和火星资源。对这些资源的开发，当然是具有战略意义的，甚至是具有文明意义。加快商业化进程，让更多商业实体，进而是整个国民经济从天空资源开发中收益，是竞争取胜的关键。
新闻链接：https://mp.weixin.qq.com/s/CIX0Ma2tWbxdeFIVJh_pJw
05
在美国西海岸大城市，卫星发现
无家可归者帐篷区面积最多增加了10倍
虽然美国联邦政府在2020年春季就颁布了禁止驱逐房客的疫情救助法案，但新华社卫星新闻实验室的观测结果显示：相较2019年，美国城市中疑似无家可归者搭建的帐篷等临时居住设施面积增加了约4倍，部分地点增加了超过10倍。
这次观测主要集中在美国西海岸的大城市——洛杉矶、旧金山、奥克兰、圣荷西等，覆盖不同性质的街区或地点，如住宅区、海滩、公园，甚至高速公路中的绿地。
随着秋季到来、气温下降，以老年人、少数族裔以及低收入人群等为主的社会弱势群体将迎来艰难时刻：美国最高法院近期已取消了房东禁止驱逐的联邦禁令，州和地方的暂停驱逐令也将于今年晚些时候到期。
事实上，为了应对流浪者激增的局面，许多地方政府已通过多种手段驱赶街头露宿者。
美国第二大城市洛杉矶，距离繁华市中心步行不到10分钟的Skid Row是城内规模最大的贫民区，街头常年搭建有各色帐篷。在疫情暴发一年多后，该区域的帐篷更加拥挤。
通过社交媒体上发布的Skid Row地区影像可见，居住在帐篷里的人们，大多是少数族裔。
(视频截图来自Youtube博主Arthur Moore)
威尼斯海滩是洛杉矶海滨的一处著名景点，有大量高级公寓，聚集着包括好莱坞影星在内的中高收入人群。
海边人行道和停车场旁的帐篷、临时住所，从零星增加到连成一片，并且扩张到了停车场的另一侧。
(图片来源：AP PhotoMarcio Jose Sanchez)
随着无家可归者的增多和长期滞留，当地居民开始公开表达不满，攻击无家可归者，甚至点燃帐篷。
辣评：
这是个让人尴尬的遥感应用。需要注意的是，新华社卫星新闻实验室并不是仅仅依靠卫片来确认事实的，这家机构用了大量实地照片来验证卫星图像，最后确认了图像上的帐篷数量确实增加了那么多。遥感卫星媒体化是不可阻挡的趋势，如何让卫星新闻真实靠谱，新华社给我们提供了一个正面的范例。
新闻链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Au7N_J788slTx1or49APkg
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