廣東一哥再生資源科技有限公司
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作者:劉年華
編輯:石亞瓊(syq@36kr.com)
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“國產(chǎn)SAR(衛(wèi)星)還是少了。”
“不僅是少了,是太太太太少了?!?/p>
在今年7月的河南特大暴雨災(zāi)情期間,由于國產(chǎn)SAR衛(wèi)星數(shù)量較少,無法在第一時間提供受災(zāi)區(qū)域的影像,千域空天的創(chuàng)始人藍(lán)天翼和天儀研究院的CEO楊峰在朋友圈發(fā)出這樣的感慨。
他們感慨的SAR,專業(yè)名字為合成孔徑雷達(dá),英文名字為Synthetic Aperture radar。這種衛(wèi)星是唯一能在黑夜以及云霧條件下對地球表面進行觀測的遙感衛(wèi)星。這種穿越云霧和不分晝夜的能力,決定了其在國防、金融、保險、農(nóng)業(yè)、應(yīng)急等領(lǐng)域的重要地位,也很可能是影響國際格局的重要變量。
隨著商業(yè)航天時代到來,SAR衛(wèi)星開始往小型化、商業(yè)化的方向發(fā)展。從2015年至今,國內(nèi)外有大量的小型商業(yè)SAR衛(wèi)星企業(yè)相繼成立,紛紛獲得資本支持。歐洲代表企業(yè)ICEYE迄今為止共籌集了1.52億美元的資金,在2020年9月完成了8700萬美元的C輪融資;美國代表企業(yè)Capella Space總共獲得了8000萬美元的融資;我國代表企業(yè)天儀研究院也在近期完成了C輪融資。
小型SAR衛(wèi)星快速發(fā)展的同時,傳統(tǒng)SAR衛(wèi)星的營收也在提升。過往SAR衛(wèi)星以影像銷售為主,營收來源主要為國防情報部門。但隨著下游商業(yè)應(yīng)用端的增長,應(yīng)急、金融、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的SAR衛(wèi)星應(yīng)用正在快速增長,SAR衛(wèi)星影像的長尾效應(yīng)開始逐漸體現(xiàn)出來。
相比于全球市場,中國的SAR衛(wèi)星市場無論是上游制造業(yè),還是下游應(yīng)用端,都處于早期藍(lán)海階段。上游制造業(yè)的核心玩家入場券是實現(xiàn)衛(wèi)星的在軌驗證,我國目前已實現(xiàn)SAR衛(wèi)星在軌驗證的小衛(wèi)星企業(yè)只有天儀研究院一家。下游應(yīng)用端對SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)非??是螅幚黹T檻較高、專業(yè)人員較少等問題,也困擾著下游應(yīng)用的發(fā)展。
SAR衛(wèi)星為什么遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的未來支柱?SAR衛(wèi)星影像有哪些應(yīng)用?中國有哪些商業(yè)SAR衛(wèi)星初創(chuàng)企業(yè)?
以下是本文研究提綱。
一、SAR衛(wèi)星是遙感衛(wèi)星行業(yè)未來支柱:
SAR衛(wèi)星運作原理
SAR衛(wèi)星成為支柱
二、SAR衛(wèi)星市場
市場份額
市場占比
我國市場前景
需求分析;
三、SAR衛(wèi)星的發(fā)展過程
早期:技術(shù)受到限制,服務(wù)于國家用途
中期:技術(shù)快速發(fā)展,商業(yè)化拉開序幕
近期:哨兵一號公益開放,中低分辨率商業(yè)市場萎縮
未來:小衛(wèi)星逐漸發(fā)力,實現(xiàn)快速迭代升級
四、SAR衛(wèi)星的優(yōu)缺點
優(yōu)點:全天時全天候
缺點:成像復(fù)雜
五、SAR主要工作模式
成像與強度應(yīng)用(條帶、掃描、聚束)
干涉
極化
其他
六、SAR衛(wèi)星應(yīng)用方向
七、中外大型SAR衛(wèi)星盤點
加拿大
歐洲(德國、西班牙、意大利、俄羅斯)
阿根廷
日本
中國(電子所、38所、其他)
八、全球民營SAR衛(wèi)星玩家盤點
九、中國民營SAR衛(wèi)星玩家盤點
十、SAR衛(wèi)星行業(yè)未來發(fā)展趨勢
以下是本文正文。
一、SAR衛(wèi)星是遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的未來支柱1.1 SAR衛(wèi)星運作原理主流的遙感衛(wèi)星分為兩種:光學(xué)衛(wèi)星和微波成像雷達(dá)衛(wèi)星。光學(xué)衛(wèi)星的原理和人眼類似,依靠太陽光照射在地球表面物體的反射,被動地獲取影像。局限性也和人眼一模一樣,云霧天氣看不到物體,黑夜中沒法使用。微波成像雷達(dá)衛(wèi)星則是一種主動的遙感成像方式,需要主動多次發(fā)送電磁波到地面,利用回波來成像,來間接測量被測物體的信息。微波的波長較長,具有一定的穿透特性,可以在一定程度穿越云霧和地表。
與光學(xué)衛(wèi)星相比,SAR衛(wèi)星成熟較晚,但具有全天候、全天時的優(yōu)點與一定的地表穿透能力。作為一種主動微波遙感成像雷達(dá),SAR穿云透雨和穿透地表的能力,彌補了光學(xué)和紅外遙感的缺陷。但傳統(tǒng)的SAR衛(wèi)星重軌周期一般以周為單位,數(shù)據(jù)更新頻率較低,因此更適用于長時間的普查,例如高鐵、公路的長期形變監(jiān)測,和石油管道、城市沉降等的勘察工作。衛(wèi)星在太空運轉(zhuǎn),不需要人員到現(xiàn)場施工,因此對于大范圍和邊遠(yuǎn)地區(qū)的監(jiān)測,SAR衛(wèi)星非常具有優(yōu)勢。
1.2 SAR衛(wèi)星成為支柱2021年7月,鄭州市遭遇有記錄以來最強降雨過程。為了第一時間分析統(tǒng)計災(zāi)情,河南省衛(wèi)星中心緊急聯(lián)系了相關(guān)衛(wèi)星遙感服務(wù)企業(yè),協(xié)調(diào)高分三號、COSMO-SkyMed及哨兵一號等國內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù),提取洪澇淹沒區(qū),分析道路淹沒范圍,為應(yīng)急救援搶險救災(zāi)提供決策支撐。這些數(shù)據(jù)有一個共同點,都來自于SAR衛(wèi)星。
隨著應(yīng)急、海事、金融等領(lǐng)域?qū)τ跁r效性和連續(xù)性的要求越來越高,光學(xué)衛(wèi)星無法確保在黑夜或陰雨霧霾天氣提供圖像的弊端成為行業(yè)發(fā)展的阻力,SAR衛(wèi)星的應(yīng)用價值逐漸凸顯。雖然雷達(dá)影像無法像光學(xué)圖像那么直觀,但遙感產(chǎn)業(yè)的最終產(chǎn)品不是圖像本身,而是符合特定場景、滿足客戶需求的信息。近年來,全球有大量緊急事件都在調(diào)用SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行分析,例如沙特阿美煉油廠遇襲事件、長賜號蘇伊士運河擱淺事件等。
可以想象,在國防、金融期貨、應(yīng)急賑災(zāi)等場景,如果因為天氣原因而無法即時獲取影像,對于客戶來說是不可容忍的。因此,SAR衛(wèi)星的全天時全天候特性,使其成為遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的未來支柱之一,許多國內(nèi)外重要玩家也都在陸續(xù)公布自己的SAR衛(wèi)星星座計劃。
單一的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源都存在或多或少的缺點。在不同場景應(yīng)用中,通過SAR衛(wèi)星影像與全色、多光譜、高光譜圖像的融合,綜合利用了光學(xué)和雷達(dá)成像的優(yōu)勢,將是遙感服務(wù)業(yè)未來的核心競爭領(lǐng)域。
二、SAR衛(wèi)星市場2.1 市場份額上游遙感影像市場方面,根據(jù)Mordor Intelligence的報告,2018年,SAR衛(wèi)星市場價值為24.5億美元,預(yù)計到2024年達(dá)到51.8億美元。預(yù)測期間(2019年至2024年)的復(fù)合年增長率為11.6%。NSR的報告指出,未來數(shù)年高分辨率雷達(dá)數(shù)據(jù)的客戶將大幅度增加,預(yù)計到2025年SAR影像的累計收入將達(dá)到62億美元,85%的地球觀測業(yè)務(wù)將集中于北美、歐洲和亞洲。亞米級超高分辨率(
然而,并非所有的SAR衛(wèi)星都能享受到時代發(fā)展的紅利。根據(jù)NSR的測算,中等分辨率(1m-5m)的SAR衛(wèi)星影像銷售額在2017年之后就下降,低分辨率的SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)更是進入了免費的時代。因此,中低分辨率的SAR衛(wèi)星供應(yīng)商將逐漸被淘汰。
下游應(yīng)用端的市場預(yù)計在百億元量級。從國土資源、海洋環(huán)境、船舶識別等應(yīng)急監(jiān)測市場,到市政基礎(chǔ)設(shè)施、交通能源安全等安全風(fēng)險災(zāi)害監(jiān)測市場,SAR衛(wèi)星應(yīng)用均可參與到其中。其中,干涉雷達(dá)應(yīng)用(InSAR)的商業(yè)化正在迅速崛起,每年我國在軟件、數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)方面的市場規(guī)模已超過10億元。
美國國家地理空間情報機構(gòu)(NGA)是商業(yè)SAR圖像最大的買家。2000年-2009年,NGA每年向MDA購買1000萬美元的SAR圖像。2009年以后,NGA的潛在商業(yè)SAR數(shù)據(jù)提供者多了意大利航天局和Telespazio合資公司e-Geos提供的Cosmos Skymed雷達(dá)衛(wèi)星、法國Astrium和德國合作的TanDEM-X雷達(dá)衛(wèi)星,該衛(wèi)星數(shù)據(jù)由美國21st Century Systems Inc.作為分銷商,以及以色列國防部的TecSar,格魯曼公司作為該衛(wèi)星數(shù)據(jù)的分銷商。NGA自2009年開始決定選擇四家商業(yè)公司授予固定價格、無限期交貨、無限期數(shù)量的合同,每家合同價值高達(dá)8500萬美元。
SAR衛(wèi)星圖像有其優(yōu)越性,在這些像老舊黑白照相機拍攝出來的圖片下隱藏著大量信息,世界上最優(yōu)秀的雷達(dá)衛(wèi)星生產(chǎn)商和圖像銷售商如空客和MDA等企業(yè),正在準(zhǔn)備開發(fā)更強大的雷達(dá)衛(wèi)星星座,從而提供毫米級別的高度變化測量,美國Maxar所屬MDA總裁邁克·格林利(Mike Greenley)說,“用SAR建立的全球地表數(shù)字高程模型可以顯示土地正在下沉,或者建筑物移動了,或者有人挖隧道使他們上方的地面移動,它對海拔高度非常敏感,這對很多客戶來說很重要?!?/p>
2.2 市場占比在客戶類型方面,全球的國防和情報機構(gòu)目前仍然是SAR圖像和數(shù)據(jù)的主要購買方。國防和情報機構(gòu)對于信息時效性和連續(xù)性的需求非常高,比如在某些關(guān)注度較高的海峽區(qū)域,如果能做到單日重訪獲取影像,對于國防機構(gòu)獲取穩(wěn)定的情報信息有較大的幫助。而由于海面天氣條件不穩(wěn)定,光學(xué)衛(wèi)星發(fā)揮受到限制,因此SAR衛(wèi)星一直是國防和情報機構(gòu)的必備選項之一。預(yù)計到 2025 年, 國防與情報市場將占據(jù)高分辨率SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)收入的70%。
美國國家地理空間情報機構(gòu)(NGA)是商業(yè)SAR圖像最大的買家。在2009年以前,NGA為加拿大衛(wèi)星企業(yè)MDA提供了每年1000萬美元的SAR影像購買合同。從2009年開始,NGA確定了四家商業(yè)SAR衛(wèi)星影像供應(yīng)商,給予每年8500萬美元,通過固定價格、無限期交貨、無限數(shù)量的形式供給SAR衛(wèi)星影像。
在市場占比方面,歐洲航天局(ESA)的SAR影像業(yè)務(wù)占據(jù)了全球最大的份額。歐洲是全球商業(yè)雷達(dá)衛(wèi)星推進力度最大、發(fā)展速度最快的區(qū)域。無論是在數(shù)據(jù)開放、產(chǎn)業(yè)扶持等方面,歐洲都領(lǐng)先于全球。以德國、意大利為代表的兩個歐洲國家,是當(dāng)前在SAR衛(wèi)星技術(shù)、應(yīng)用等方面最領(lǐng)先的第一梯隊。
對于應(yīng)用類型而言,國防應(yīng)用和民營應(yīng)用有一個顯著的區(qū)別:國防應(yīng)用對數(shù)據(jù)源的需求更大,而民營應(yīng)用對數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求更大。在體系建設(shè)的過程中,國防應(yīng)用的體系建設(shè)很完整,擁有數(shù)據(jù)存儲,數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)分發(fā),數(shù)據(jù)應(yīng)用各個鏈條的能力。民營應(yīng)用往往集中在不同行業(yè),對于新興的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)需求單位,不太可能短時間內(nèi)建立起來全鏈條的能力,因而更需要數(shù)據(jù)應(yīng)用。
從國際的發(fā)展趨勢來看,短期仍以國防市場為主,但增量有限。新的增量需求會更多來自國防以外的應(yīng)用,但需要更長的時間。
2.3 我國市場前景在我國,SAR衛(wèi)星市場正在快速增長。下游應(yīng)用需要大量數(shù)據(jù)支撐,帶動上游衛(wèi)星制造業(yè)快速增長。例如在河南省降雨災(zāi)情中,需要大量衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行快速分析。由于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)太少,只能緊急求助于歐洲衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)補充。這種跨區(qū)域的緊急協(xié)調(diào),無論時間還是成本,都是一個巨大的挑戰(zhàn)。對比于歐洲的SAR衛(wèi)星數(shù)量,我國的SAR衛(wèi)星數(shù)量仍有差距。無論是國有的大衛(wèi)星還是民營機構(gòu)的小衛(wèi)星,都有較大的增長空間。
除此之外,國家相關(guān)政策也在促進下游應(yīng)用的發(fā)展。例如第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險普查,計劃投入超過2000億元,將促進下游干涉雷達(dá)應(yīng)用(InSAR)的快速發(fā)展。
全球的SAR衛(wèi)星影像市場年增長率在8%-11%左右,中國市場如果能發(fā)展起來,整體的增長率會更高。當(dāng)前國內(nèi)的整體產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)展并不充分,在數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理、行業(yè)應(yīng)用都處于萌芽階段。預(yù)計在2-3年的時間里,通過產(chǎn)業(yè)鏈條的不斷完善,后期市場增長率會大幅提升,特別是數(shù)據(jù)源上,預(yù)計未來3年會有超過10顆民營的SAR衛(wèi)星上天,這些衛(wèi)星提供的SAR數(shù)據(jù)將至少將中國的SAR數(shù)據(jù)容量提升5~8倍。
2.4 需求分析對于我國SAR衛(wèi)星的需求數(shù)量,當(dāng)前從業(yè)者有兩派意見。
光學(xué)衛(wèi)星的從業(yè)者認(rèn)為,SAR衛(wèi)星的應(yīng)用范圍沒有可見光廣,主要市場目前一直局限于微變形監(jiān)測,包括地震,石油管網(wǎng)等。應(yīng)急市場雖然有一定的需求,但由于事件發(fā)生頻次較低,能否支撐起更大的市場,需要更深入的探討。因此,我國SAR衛(wèi)星需求不超過10顆,做到月度或者季度級的數(shù)據(jù)即可。大型SAR衛(wèi)星的研制成本一直較高,單顆衛(wèi)星研制成本超過10億元,超過民營企業(yè)所能承擔(dān)的范圍。因此,部分從業(yè)者認(rèn)為,應(yīng)該由國家來承擔(dān)SAR衛(wèi)星的上游制造業(yè)務(wù),將衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為公益產(chǎn)品分發(fā),例如歐盟的哨兵一號任務(wù),由民營企業(yè)做數(shù)據(jù)應(yīng)用端的開發(fā)工作。
商業(yè)SAR衛(wèi)星的從業(yè)者認(rèn)為,當(dāng)前SAR衛(wèi)星市場不如光學(xué)衛(wèi)星市場,主要是SAR衛(wèi)星的處理復(fù)雜度較高,從業(yè)門檻較高。未來隨著航天工業(yè)的不斷發(fā)展,從業(yè)人才不斷增加,SAR衛(wèi)星的處理將逐漸流程化普及化,在更多應(yīng)用領(lǐng)域向光學(xué)衛(wèi)星看齊。
同時,商業(yè)SAR衛(wèi)星必須開發(fā)更多的下游應(yīng)用,尋找更多商業(yè)客戶。從美國目前的發(fā)展來看,當(dāng)民營SAR企業(yè)的數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用能力提升后,國防部門正在逐漸付費開展使用計劃,并不排除未來批量采購的可能性。我國的國防應(yīng)用需求雖然較大,但目前依然傾向于采購國營單位的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。因此,商業(yè)SAR衛(wèi)星制造商必須擁有自我造血能力,不能指望國家部委、國防和情報機構(gòu)負(fù)擔(dān)整星的制造成本,下游應(yīng)用商也不能指望政策紅利能持續(xù)帶來業(yè)務(wù)增長。
橫向?qū)Ρ扔跉W美國家,我國的上下游廠商,無論是在數(shù)量、融資額度與輪次上,都有明顯的差距。在上游制造領(lǐng)域,以ICEYE為代表的歐洲商業(yè)SAR小廠商,受到資本的熱捧,C輪已總計融資1.52億美元。而下游的干涉雷達(dá)應(yīng)用(InSAR)行業(yè),SkyGeo、TRE ALTAMIRA等InSAR服務(wù)商也已經(jīng)獲得了過億美元的融資。中國作為基建大國,對于InSAR技術(shù)的需求處于全球前三的狀態(tài)。因此,下游應(yīng)用廠商仍有較大的發(fā)展空間。
三、SAR衛(wèi)星發(fā)展過程3.1 早期:技術(shù)受到限制,服務(wù)于國家用途高分辨率微波雷達(dá),是在外太空觀測地表小物體的必要條件。為了能夠看清房屋、船只等地表物體,微波雷達(dá)的真實孔徑必須在千米級別。但是由于成本和發(fā)射技術(shù)的限制,超過千米孔徑的雷達(dá)無法被送上太空。如何解決這個矛盾?
1951年,美國Goodyear宇航公司的卡爾?威利(Carl Wiley)提出,利用多普勒頻移處理來改善雷達(dá)的角分辨率。在觀測時,雷達(dá)與被觀測目標(biāo)之間存在相對運動。合成孔徑雷達(dá)就是在目標(biāo)的移動路徑上間隔取樣,相干累加,獲得與大孔徑真實雷達(dá)相同的觀測效果。在不增大雷達(dá)體積的情況下,實現(xiàn)高分辨率雷達(dá)成像,這是合成孔徑雷達(dá)技術(shù)(Synthetic Aperture Radar,SAR)的開端。1960年4月,世界上第一部SAR在美國華盛頓機場取得實驗成功。1978年,美國國家航空航天局噴氣推進實驗室發(fā)射了全球第一顆SAR衛(wèi)星(SEASAT-1)。在1990年以前,SAR衛(wèi)星技術(shù)的研究幾乎集中在美國,但許多技術(shù)依然不成熟,仍處于實驗階段。
1990到2000 年間, SAR衛(wèi)星技術(shù)逐漸成熟完善,火箭運載能力也大幅提高。美國、歐洲、加拿大、俄羅斯、日本等國家和地區(qū)都開始了 SAR 衛(wèi)星的研制和應(yīng)用。2000年以后,中國、韓國、印度等國家也先后發(fā)射了SAR 衛(wèi)星。然而由于研制成本較高,應(yīng)用范圍有限,高分辨率SAR一直局限于國防和情報領(lǐng)域,僅少數(shù)國家有能力研制。
3.2 中期:技術(shù)快速發(fā)展,商業(yè)化拉開序幕雖然美國在早期SAR衛(wèi)星研究方面發(fā)展領(lǐng)先,但商業(yè)化發(fā)展卻非常緩慢,對SAR衛(wèi)星技術(shù)和影像實施了比光學(xué)影像更為嚴(yán)格的管控。SAR衛(wèi)星商業(yè)化運作最早的國家卻是加拿大。1995年,加拿大的RadarSAT-1衛(wèi)星發(fā)射,通過7類25種工作模式,來滿足不同領(lǐng)域的商業(yè)化需求。然而RadarSAT-1衛(wèi)星的分辨率并不高,其精度無法滿足許多商業(yè)客戶的需求。向市場提供亞米級高分辨率雷達(dá)影像,最早開始于2007年的德國與意大利,他們分別推出民用的X波段SAR衛(wèi)星TerraSAR-X和X波段Cosmo Skymed。
這一時期的SAR衛(wèi)星仍然是大型衛(wèi)星,由少數(shù)幾顆衛(wèi)星組成星座。整體衛(wèi)星數(shù)量較少,并且數(shù)據(jù)價格過于高昂,可達(dá)同等分辨率光學(xué)衛(wèi)星影像的三倍。
3.3 近期:哨兵一號公益開放,中低分辨率商業(yè)市場萎縮就在SAR衛(wèi)星開始緩慢發(fā)展商業(yè)化時,一個劃時代意義的事件出現(xiàn)了。
歐洲航天局(ESA)于2014年和2016年先后發(fā)射了兩顆哨兵一號衛(wèi)星,6天的重訪周期,空間分辨率達(dá)5米。為了促進歐盟哥白尼計劃的下游應(yīng)用,ESA決定將哨兵一號衛(wèi)星向全球所有使用者免費開放。同時,ESA在全歐洲境內(nèi)17個國家合作成立了20個商業(yè)孵化中心(ESA BIC),培育了700多家初創(chuàng)企業(yè)。在免費數(shù)據(jù)和配套措施的鼓勵下,以InSAR業(yè)務(wù)為主的大量雷達(dá)應(yīng)用開始增長。經(jīng)過五年時間的發(fā)展,幾乎全球所有的InSAR應(yīng)用企業(yè)都在使用哨兵一號的數(shù)據(jù),并且超過一半的雷達(dá)應(yīng)用業(yè)務(wù)都需要哨兵一號數(shù)據(jù)的支持。
哨兵一號免費開放了數(shù)據(jù),在促進下游應(yīng)用端快速發(fā)展的同時,也給其他上游SAR衛(wèi)星制造商帶來了巨大的壓力。在商業(yè)SAR衛(wèi)星領(lǐng)域,中等分辨率(1m-5m)衛(wèi)星正在逐漸下降,低分辨率的SAR衛(wèi)星已基本失去市場。因此,中低分辨率的SAR衛(wèi)星制造商將逐漸被淘汰,必須向高分辨率SAR衛(wèi)星逐漸轉(zhuǎn)型。
與哨兵一號的免費數(shù)據(jù)形成差異化,是其他SAR衛(wèi)星繼續(xù)商業(yè)化的必然選項,主要有四種方式:
更改波段:主流的雷達(dá)衛(wèi)星有C/X/L三個波段,哨兵一號是C波段雷達(dá)。C波段雷達(dá)是觀察海洋上強目標(biāo)的最佳選擇,對環(huán)境、農(nóng)業(yè)和森林監(jiān)測也是有效的觀測手段。形變測量精度可達(dá)毫米級的X波段,則是重大設(shè)施、工程結(jié)構(gòu)以及工礦企業(yè)等特定目標(biāo)的日常監(jiān)測的最佳選擇。雷達(dá)衛(wèi)星在同樣入射角觀測地物時,X 波段比C/L波段更能夠精確地描述目標(biāo)的細(xì)微形狀。L波段獨特優(yōu)勢在于可以部分穿透植被并到達(dá)地面,從而可以同時獲取植被和地面信息。此外,L波段不受植被生長的影響,從而可以使用InSAR技術(shù)研究地表形變。
更換關(guān)注區(qū)域:受限于衛(wèi)星的能量和數(shù)據(jù)傳輸速率,衛(wèi)星既不能24小時開機,也無法將所有拍攝到的數(shù)據(jù)進行下傳。哨兵一號作為歐洲的衛(wèi)星,主要關(guān)注歐洲和北冰洋區(qū)域。因此,切換關(guān)注區(qū)域,增加特定區(qū)域的數(shù)據(jù),也是其他商業(yè)SAR衛(wèi)星的可選項之一。
提高分辨率:空間分辨率對任何遙感系統(tǒng)而言都是極為關(guān)鍵的參數(shù)。哨兵一號的分辨率為5米*20米,精細(xì)測量能力有所欠缺,完全避開了亞米級別的商業(yè)數(shù)據(jù)區(qū)間。來自高分辨率應(yīng)用的需求,使得亞米級高分辨率的SAR衛(wèi)星影像依然有巨大的市場容量,不受哨兵一號公益數(shù)據(jù)的影響。例如哨兵一號數(shù)據(jù)在三個方向上(東、北方向和垂直方向)地理編碼的精度很難優(yōu)于4米,而TerraSAR-X和COSMO-SkyMed的精度普遍優(yōu)于1米,TerraSAR-X雷達(dá)數(shù)據(jù)的測量點密度在一定條件下可達(dá)哨兵一號的10倍。
降低重訪周期:近幾年,隨著輕型天線、集成電路、固態(tài)電子器件和高效太陽電池技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星的體積和重量可在保證性能的同時大大降低,百公斤級的小型SAR衛(wèi)星成為可能。ICEYE、Capella Space、天儀研究院等小型SAR衛(wèi)星廠商開始迅猛發(fā)展,紛紛宣布小衛(wèi)星組網(wǎng)計劃。小衛(wèi)星組網(wǎng)的優(yōu)勢在于大大降低了重訪周期,例如ICEYE的重訪周期已經(jīng)降低至20小時。需要注意的是,哨兵一號最快將于2022年發(fā)射第三顆和第四顆衛(wèi)星。如前兩顆衛(wèi)星依然能服役,那么哨兵一號的重訪周期也將縮短。
3.4 未來:小衛(wèi)星逐漸發(fā)力,實現(xiàn)快速迭代升級2015年,商業(yè)航天的序幕拉開,全球的商業(yè)小衛(wèi)星企業(yè)開始陸續(xù)成立,包括諸多SAR衛(wèi)星企業(yè)。
商業(yè)小衛(wèi)星行業(yè)開始發(fā)展,有幾個基礎(chǔ)因素:
一、發(fā)射成本下降:隨著SpaceX領(lǐng)銜的商業(yè)火箭公司在近幾年突飛猛進,衛(wèi)星的發(fā)射成本開始大幅下降。預(yù)計在可回收技術(shù)更成熟后,衛(wèi)星發(fā)射成本還有進一步下降的空間。
二、航天工業(yè)逐漸成熟:傳統(tǒng)的航天元器件非常昂貴,大衛(wèi)星為了保證元器件穩(wěn)定性,研制費用通常達(dá)到上億元,并且會使用研制非常成熟的組建,進行多組件備份。商業(yè)航天時代,COTS級元器件開始逐漸成熟,商業(yè)小衛(wèi)星企業(yè)可以通過工業(yè)級元器件控制成本,實現(xiàn)快速迭代升級。
三、政策放開:在SpaceX通過大量發(fā)射小衛(wèi)星占據(jù)軌道資源的情況下,全球政府與航天機構(gòu)普遍感到壓力,因此均選擇在一定程度下放寬小衛(wèi)星行業(yè),或進行相應(yīng)的政策支持。
得益于以上行業(yè)背景,小型商業(yè)SAR衛(wèi)星也開始迅速發(fā)展。預(yù)計在未來10年間,小型商業(yè)SAR衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量將保持逐年增長的趨勢。
四、SAR衛(wèi)星的優(yōu)缺點4.1 優(yōu)點具有全天時的數(shù)據(jù)獲取能力,成像不受光線限制,白天或黑夜均可工作,無陽光照射要求。
具有全天候工作能力,射頻輻射不受云,降水或其他大氣條件的明顯影響,因此不受氣候和云霧限制,可以在任何天氣條件下工作。
成圖分辨率與飛行高度無關(guān),可選衛(wèi)星軌道更加充裕。
相比于可見光和紅外,可以更深地穿透植被和土壤。穿透能力具體取決于微波波長,為反演地表植被以及土壤特性提供可能。
可收集不同波長和偏振的數(shù)據(jù),以獲得不同類型的信息,例如有關(guān)表面結(jié)構(gòu)和水分含量的信息。
可以以較低分辨率在大范圍內(nèi)收集信息,或者在較小區(qū)域內(nèi)收集詳細(xì)的高分辨率圖像。
4.2 缺點某些非線性調(diào)頻連續(xù)脈沖信號的SAR衛(wèi)星影像信噪比較低。
由于側(cè)視相干成像方式,圖像噪聲污染較嚴(yán)重。
系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜、處理的數(shù)據(jù)量大,難以獲得有效特征信息。
對比于光學(xué)遙感影像,SAR數(shù)據(jù)空間分辨率偏低,目視效果不佳。
對比于光學(xué)遙感影像,SAR成像技術(shù)比較繁瑣,數(shù)據(jù)后處理難度稍大。技術(shù)人員培訓(xùn)周期較長,從業(yè)門檻較高,需具備充分的物理基礎(chǔ)知識。
在干涉形變識別應(yīng)用領(lǐng)域,由于形變梯度大,山區(qū)解纏效果不理想。
五、SAR主要工作模式5.1 成像與強度應(yīng)用影像成像與強度應(yīng)用是SAR影像的基本工作模式,單幅SAR影像數(shù)據(jù)主要是應(yīng)用于地物分類以及目標(biāo)識別,強度特征則是SAR影像最主要的特征之一,基于SAR強度影像可以提取地物信息。SAR可以根據(jù)物體的物理化學(xué)性質(zhì)差異,辨別各種地形、地貌特征,對于地質(zhì)領(lǐng)域的填圖以及地震帶的確認(rèn)工作有較大幫助。在目標(biāo)識別上,SAR 可進行海上的船舶監(jiān)測和識別、溢油探測、陸地車輛等移動目標(biāo)監(jiān)測。地面慢速運動目標(biāo)的檢測與成像也是SAR衛(wèi)星影像的國防之一。通過建筑物的疊掩和陰影,SAR可以對建筑物的三維信息進行提取,并在一些突發(fā)地災(zāi)后對建筑損毀狀況、滑坡、堰塞湖等進行受災(zāi)前后的對比評估。SAR還可以結(jié)合高程數(shù)據(jù)進行精確的坐標(biāo)定位。
條帶成像(StripMap SAR):條帶成像工作模式是指隨著SAR衛(wèi)星的移動,天線保持相對固定的方向與位置。天線通過相對均勻的速度掃過地面,信號傳輸速率等于脈沖重復(fù)頻率(PRF),以此得到不間斷的圖像和較高的方位角分辨率。該模式的成像結(jié)果會呈現(xiàn)條帶狀,條帶的長度取決于雷達(dá)移動的距離,方位向分辨率由天線長度決定。
掃描成像(Scan SAR):掃描模式與條帶模式的不同在于,在一個工作周期內(nèi),天線波束會沿著距離向進行多次掃描。這種方式犧牲了方位向分辨率,但覆蓋區(qū)域比聚束和條帶模式要大得多。然而,由于方位向的帶寬降低,方位角分辨率遠(yuǎn)低于條帶成像模式。
聚束成像(SpotLight SAR):聚束模式主要針對特定用戶較感興趣的范圍,通過擴大天線照射波束角寬,使目標(biāo)在波束內(nèi)保持更長時間,從而提高條帶模式的分辨率。實現(xiàn)原理是在SAR衛(wèi)星飛行過程中,將天線波束指向向后調(diào)整,在短時間內(nèi)模擬出一個較寬的天線波束。但衛(wèi)星在太空軌道中一直保持相對運動,天線波束向后的調(diào)整范圍有限,因此只能在有限區(qū)域成像。同時,由于天線波束在結(jié)束特定區(qū)域觀察后需要回調(diào)向前,因此聚束模式無法做到連續(xù)采集影像,無法保證影響到連續(xù)性。聚束模式犧牲了影像的覆蓋范圍,但針對特定興趣目標(biāo)可以提供更高方位角分辨率的影像。聚束模式的產(chǎn)品也是幾種工作模式中最貴的一種。
5.2 干涉(InSAR)如果只有單幅SAR衛(wèi)星影像,那么用戶沒辦法知道地面物體到SAR衛(wèi)星之間的距離。為了獲取更多的信息,干涉測量(InSAR)成為了SAR技術(shù)最重要的分支之一。其原理在于對同一目標(biāo)進行兩次以上的觀測,并進行相干處理,利用干涉相位反演,測量出地表的微小移動或地面高程信息。InSAR初期主要利用相位高程信息進行數(shù)字高程模型(DEM)的生成和制圖。隨著技術(shù)的演進,InSAR應(yīng)用擴展到了地面沉降監(jiān)測、地震形變場反演、山體滑坡、火山活動監(jiān)測、監(jiān)測建筑物和橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定性方面,可以捕捉到毫米至厘米級的地表形變信息。
InSAR是SAR最重要技術(shù)路徑之一。如果不能做InSAR,相當(dāng)于失去了SAR衛(wèi)星影像一半的信息。眾所周知,衛(wèi)星在太空中一直圍繞著地球在運動。然而如果要進行InSAR測量,必須保證影像多次拍攝的位置和角度不能相差太遠(yuǎn),其所對應(yīng)的就是基線、共同頻譜和天線傾斜角度。拍攝兩張SAR影像的時間周期內(nèi),衛(wèi)星的位置必須被控制在一個范圍,通常需要在數(shù)百米內(nèi)。同時,天線的姿態(tài)和角度必須相同,才能產(chǎn)生共同頻譜。因此,軌道控制是SAR衛(wèi)星實現(xiàn)InSAR最重要的方式。InSAR的定量化精準(zhǔn)度與系統(tǒng)的敏感度密切相關(guān)。行業(yè)內(nèi)檢驗一顆SAR衛(wèi)星的質(zhì)量,會將其是否能做InSAR處理作為核心的考核指標(biāo)。
軌道控制需要消耗能源,攜帶能源的數(shù)量直接取決于衛(wèi)星的體積。因此,過往InSAR技術(shù)只有國家級別的研究機構(gòu)和大型航天器才能實現(xiàn),例如1230kg的TerrSAR-X和2200kg的哨兵一號。當(dāng)芬蘭小衛(wèi)星企業(yè)ICEYE在2020年5月發(fā)布兩張干涉圖樣張時,業(yè)內(nèi)普遍感到震驚。ICEYE的小衛(wèi)星重量不到100kg,如果能以如此小的衛(wèi)星重量,通過18天的重訪周期實現(xiàn)InSAR,對小衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展將具有跨時代的意義。但從業(yè)者認(rèn)為,ICEYE目前發(fā)布的是高頻監(jiān)視圖像,并非InSAR模式,小衛(wèi)星的InSAR數(shù)據(jù)獲取能力尚不成熟。當(dāng)前,行業(yè)內(nèi)也在密切中國的民營小衛(wèi)星企業(yè),哪一家能解決小衛(wèi)星姿軌控問題,率先推出穩(wěn)定的InSAR服務(wù)。
InSAR技術(shù)雖然作為SAR應(yīng)用領(lǐng)域的重要分支,但其本質(zhì)是為其他行業(yè)提供信息和服務(wù)。因此,要將InSAR技術(shù)落地成具體的服務(wù),還需要深入了解地球物理、土木、工程、油氣、地質(zhì)災(zāi)害等行業(yè)的知識,才能將InSAR的測量結(jié)果轉(zhuǎn)化成其他行業(yè)所需的關(guān)鍵信息。InSAR有兩個方面主要特長,一個是在廣域空間背景下普查識別正在變形的疑似災(zāi)害體,另一個是中長時間尺度對已確認(rèn)為災(zāi)害隱患的目標(biāo)進行重復(fù)連續(xù)監(jiān)測。然而,受限于相位測量的局限性,InSAR依然難以達(dá)不到地面GNSS觀測手段的高效性,也做不到短時間內(nèi)的預(yù)警,因此仍需要其他觀測手段進行輔助。
5.3 極化(Pol-SAR)極化是電磁波的本質(zhì)屬性之一,是除頻率、幅度、相位之外的又一維重要信息。當(dāng)SAR衛(wèi)星向地面發(fā)射信號時,同一目標(biāo)在不同方向的電磁場振動下會產(chǎn)生不同的回波信號,這就是極化(Pol-SAR)。極化測量可以大大提高成像雷達(dá)對目標(biāo)各種信息的獲取能力。不同地物對極化的響應(yīng)能力不同,利用不同極化的電磁波對地物進行觀測,能夠得到更加豐富的地物信息。極化的方式主要就兩個,分別是水平極化(H)和垂直極化(V)。水平極化是指SAR衛(wèi)星發(fā)射信號時,其無線電波的振動方向是水平方向。垂直極化是指SAR衛(wèi)星發(fā)射信號時,其無線電波的振動方向是垂直方向。使用H和V線性極化的雷達(dá)系統(tǒng)可以具有常見的四個雙極化通道(HH、VV、HV、VH),分別表示發(fā)送和接收極化信號的方式。
全極化技術(shù)難度最高,要求同時發(fā)射H和V,也就是提供HH、HV、VH和VV四種極化方式。全極化SAR不僅可以提供四種極化的強度影像,還可以通過目標(biāo)極化分解得到表征目標(biāo)散射或幾何結(jié)構(gòu)信息的極化特征,進一步增強地物信息提取能力。
雷達(dá)極化已經(jīng)發(fā)展成為一種比較成熟的技術(shù),在農(nóng)業(yè)(分辨不同的農(nóng)作物耕地)、森林(植被高度、衰減系數(shù)等生物量的估計、物種識別)、地質(zhì)(地質(zhì)結(jié)構(gòu)描述)、水文(表面粗糙度和土壤濕度估計、雪濕度估計)、海冰監(jiān)測(冰齡和厚度估計)和海洋學(xué)(波特性估計,熱和波前探測)等很大范圍內(nèi)都得到廣泛的研究和應(yīng)用。
5.4 其他Pol-InSAR是當(dāng)前微波遙感最先進的技術(shù)之一。Pol-InSAR是極化和干涉兩個技術(shù)的結(jié)合, 充分利用了干涉測量結(jié)果隨極化變化的特性,結(jié)合了極化技術(shù)對對方向、紋理等特征敏感的特點,又具備干涉技術(shù)對高度敏感的特點,因而可以有效識別和分離同一單元內(nèi)不同高度位置的空間結(jié)構(gòu)特征和散射信息。Pol-InSAR對于森林或農(nóng)作物高度反演估計、植被覆蓋區(qū)表面參數(shù)估計、目標(biāo)三位結(jié)構(gòu)、積雪以及冰蓋參數(shù)估計等研究都有重要的作用。
為了解決地表形變導(dǎo)致的相位失相干問題,出現(xiàn)了永久散射體干涉測量(PS-InSAR)、小基線干涉測量(SBAS-InSAR)等干涉疊加技術(shù)。干涉疊加技術(shù)可以同時處理多幅影像,對研究區(qū)進行長時間的時序監(jiān)測,克服了差分干涉(D-InSAR)中出現(xiàn)的大氣延遲誤差以及失相干問題,改善了D-InSAR在小型地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測能力。因為其具有高分辨率和毫米級形變精度,對于掌握地面的動態(tài)變化以及原因分析有很大幫助,主要應(yīng)用于城市、礦區(qū)地表形變的監(jiān)測分析。
TomoSAR是傳統(tǒng)二維SAR成像技術(shù)的三維擴展,其原理是通過對同一目標(biāo)地物進行多角度干涉測量,反演其在斜距方向上不同高度的散射值。隨著SAR系統(tǒng)的不斷成熟和處理技術(shù)的進步,可參與相干層析的 SAR 數(shù)據(jù)不斷增加。當(dāng)基線數(shù)量增多后,就實現(xiàn)了在不同角度對目標(biāo)三維信息的獲取。該技術(shù)可應(yīng)用于城市地表形變監(jiān)測、森林垂直結(jié)構(gòu)估計、生物量估計、冰川變化監(jiān)測等領(lǐng)域。
ISAR是一種國防領(lǐng)域常用的技術(shù)。SAR一般用于目標(biāo)靜止,雷達(dá)平臺移動時的情況,需要通過雷達(dá)在目標(biāo)或場景周圍的移動來實現(xiàn)。ISAR技術(shù)則是用于雷達(dá)靜止但目標(biāo)處于運動中的場景,主要使用于飛機、坦克、艦船和導(dǎo)彈等。ISAR技術(shù)關(guān)鍵在于后期數(shù)據(jù)處理,與雷達(dá)天線本身無關(guān)。
六、雷達(dá)衛(wèi)星應(yīng)用方向在地質(zhì)勘探方面,SAR衛(wèi)星的大范圍探測優(yōu)勢得到體現(xiàn),利用SAR數(shù)據(jù)可以分析地貌特征和構(gòu)造現(xiàn)象, 甚至可以對巖體巖性和淺部埋藏地質(zhì)體進行初步解譯。在地物分類方面,多頻率、多極化的SAR,可以幫助分析目標(biāo)的多種屬性,提高分類精度,在一定程度上避免了噪聲干擾。多時相干涉SAR得到的分類結(jié)果更加精確,也可以更好地分辨隨時間變化的土地覆蓋情況。
SAR衛(wèi)星的干涉成像功能,可以在人員罕至的地區(qū)獲得毫米級的形變高精度信息,對受災(zāi)地區(qū)的狀況進行監(jiān)測,方便指導(dǎo)救災(zāi),也可以幫助進行災(zāi)后的分析和研究。如對于地震災(zāi)害,InSAR可以監(jiān)測活躍地震帶及滑坡的微小形變信息,對地震的同震和震后形變進行反演,幫助了解地震、分析地震的過程和機制。除此之外,SAR還可以幫助對城市地表沉降、礦區(qū)沉降、滑坡、雪災(zāi)、火山和臺風(fēng)等災(zāi)害進行監(jiān)測,監(jiān)測地表沉降的動態(tài)和滑坡形成過程,獲取臺風(fēng)時的海面風(fēng)速信息等,幫助相關(guān)單位及部門及時作出災(zāi)情預(yù)警及評估等決策。
SAR衛(wèi)星由于不受天氣和晝夜光線的影響,可在水災(zāi)洪澇發(fā)生的第一時間抓取受災(zāi)區(qū)域衛(wèi)星圖像,并分析洪水的演進變化,對風(fēng)險進行評估與量化分析,為相關(guān)企業(yè)或部門提供持續(xù)的最新的災(zāi)區(qū)影像,幫助其在全局層面掌握災(zāi)情動態(tài),為其應(yīng)急處理及決策提供依據(jù)。洪災(zāi)過后,可對淹沒農(nóng)田面積,淹沒房屋面積進行量化評估,也可調(diào)取歷史洪災(zāi)大數(shù)據(jù),確保相關(guān)企業(yè)或部門準(zhǔn)確進行洪災(zāi)定損及精算。
SAR衛(wèi)星在海洋領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,包括船舶識別、溢油監(jiān)測、海底地形反演、海浪監(jiān)測、內(nèi)波反演等。在船舶識別監(jiān)測方面,由于海洋水面呈現(xiàn)暗色調(diào),船只呈現(xiàn)明亮光斑,不同類型船只在雷達(dá)圖像上的有典型的特征,通過算法可以進行分類識別,并匹配AIS信息快速判定并定位非法船只。在海上溢油監(jiān)測方面,被油膜覆蓋時的海水表面更加平滑,SAR衛(wèi)星信號在其上發(fā)生鏡面反射,表現(xiàn)為暗黑色斑塊或條帶特征,與清潔海面相區(qū)分,SAR 可利用油膜對海面波動的抑制造成的后向散射差異進行溢油區(qū)域探測。在海底地形反演方面,SAR衛(wèi)星可以作為海洋調(diào)查船的補充,結(jié)合先驗地形特征、水動力模型,對近岸淺海區(qū)域的水下地形進行探測。SAR 還可以進行海洋動力要素反演,幫助管理海洋交通運輸、海上生產(chǎn)、漁業(yè)港口建設(shè),海洋減震防災(zāi)等。
不同農(nóng)作物在SAR衛(wèi)星影像中表現(xiàn)出不同特征,可以作為農(nóng)作物的分類依據(jù)。將光學(xué)遙感、地面監(jiān)測以及SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合可顯著地提高農(nóng)作物的分類精度,對不同季節(jié)、不同環(huán)境的水稻種植進行規(guī)劃和管理,監(jiān)測農(nóng)作物發(fā)育狀況。此外,SAR衛(wèi)星影像還可以對土壤濕度和植被含水量進行評估。林業(yè)方面,SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)在大范圍森林覆蓋變化監(jiān)測中有巨大應(yīng)用價值。利用SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)不僅可以監(jiān)測森林面積,而且可以獲取垂向信息,進而反演森林高度、森林蓄積量等指標(biāo),為有效地管理和保護森林、預(yù)防災(zāi)害發(fā)生提供科學(xué)依據(jù)。
數(shù)字高層模型(DEM)是智慧城市、數(shù)字孿生等領(lǐng)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。SAR 數(shù)據(jù)在建立地DEM方面具有監(jiān)測精度高、范圍廣、全天時全天候等優(yōu)勢,可滿足對于生成高精度DEM的需求。利用SAR衛(wèi)星獲取的DEM數(shù)據(jù)具有更高的時效性,與研究區(qū)的真實地面狀況更加相似。也可以結(jié)合其他數(shù)據(jù)開展智慧城市應(yīng)用,監(jiān)測城市建筑形變,對建筑物進行精細(xì)結(jié)構(gòu)成像等。
冰川和積雪是重要的水資源,非常易受氣候變化的影響。SAR技術(shù)可以對其進行監(jiān)測,反演氣候水文循環(huán)的變化過程。利用SAR數(shù)據(jù)可以進行海冰分類,對冰川地貌進行識別和繪圖,還可以對冰川的變化進行動態(tài)監(jiān)測,研究冰川流速與溫度、季節(jié)、地理位置和地貌條件等多種因素的關(guān)系,并識別出冰雪融化中的融雪階段,進行融雪前后的比較,監(jiān)測冰雪融化過程。這對于掌握積雪變化規(guī)律,避免雪崩和融雪洪災(zāi)等具有重要意義。
七、中外大型SAR衛(wèi)星盤點國家機構(gòu)與政府單位,一直以來承擔(dān)了超過90%的SAR衛(wèi)星制造的任務(wù),也是SAR影像數(shù)據(jù)最大的買家。即使到了商業(yè)SAR衛(wèi)星時代,國家單位依然是主要的制造商,只是在近年放開了商業(yè)公司購買遙感影像的可能性。區(qū)分國有SAR衛(wèi)星和民營商業(yè)衛(wèi)星最大的一點,就是體積和重量。幾乎所有的大衛(wèi)星都是由國家機構(gòu)牽頭制造。受限于成本和競爭優(yōu)勢,很少有民營企業(yè)進入千公斤級別的大型SAR衛(wèi)星賽道。因此,大型SAR衛(wèi)星之間的比拼,其實就是國家與國家之間的比拼。
事實上,在上個世紀(jì)SAR技術(shù)領(lǐng)先了非常多的美國,一直在限制國有SAR衛(wèi)星通過商業(yè)模式出售遙感影像。以LACROSSE系列為主的SAR衛(wèi)星,更多是作為軍事偵察使用。當(dāng)前大型商業(yè)SAR衛(wèi)星的第一梯隊國家,主要包括加拿大和歐洲的德國、意大利等國家。除此之外,日本、阿根廷、中國、印度等國家也在積極發(fā)展當(dāng)中。
在軌大型SAR衛(wèi)星對比,36氪經(jīng)公開資料整理
7.1 加拿大從1995年發(fā)射RadarSAT-1衛(wèi)星開始,加拿大就是商業(yè)SAR衛(wèi)星的積極參與者。第一代的RadarSAT衛(wèi)星總投入6.2億加拿大幣。受限于90年代的物理特性和航天技術(shù),分辨率有限,加上商業(yè)SAR的概念過于前沿,因此商業(yè)影像的銷售情況并不理想。
2007年,加拿大發(fā)射了第二代RadarSAT衛(wèi)星,造價達(dá)到了20億美元,最高可提供3m空間分辨率的影像。加拿大航天局(CSA)采取和民營公司MDA合作的方式開發(fā)此衛(wèi)星,由CSA提供約 75%的總體開銷,以換取向政府機構(gòu)提供該衛(wèi)星的遙感圖像。RadarSAT-2雖然設(shè)計壽命只有7年,但至今仍在服役,總運營時間超過了13年,每年可獲取超過6萬幅遙感影像。
2019年,加拿大航天局通過SpaceX發(fā)射了3顆最新的RadarSAT衛(wèi)星,形成RCM星座。RCM星座延續(xù)了RadarSAT-2的C波段設(shè)計,依然是委托CSA的長期伙伴MDA進行制造。
值得一提的是,MDA在2017年與美國光學(xué)衛(wèi)星頭部企業(yè)DigitalGlobe合并,成立新公司Maxar,總部設(shè)于美國科羅拉多,并在美國和加拿大兩邊都上市。但到了2020年,Maxar又將MDA的加拿大業(yè)務(wù)剝離出來,使其重新回到加拿大的控制。
7.2 歐洲歐洲也是商業(yè)SAR最早的參與者之一,主要由歐洲航天局(ESA)牽頭負(fù)責(zé)。從1991年發(fā)射ERS-1衛(wèi)星開始,歐洲便開始了商業(yè)化的探索。2002年,ESA發(fā)射了世界上最大的民用SAR衛(wèi)星——Envisat,耗資29億美元。Envisat衛(wèi)星繼承了ESR星座,設(shè)計壽命為5年,最終在軌運行了10年,于2012年失去聯(lián)系。由于該衛(wèi)星重達(dá)8噸(相當(dāng)于117個冰眼小衛(wèi)星、31個星鏈衛(wèi)星的重量),可以說是單顆大衛(wèi)星的代表作之一,但其失去運作后也成為巨大的太空垃圾。2014年與2017年,ESA發(fā)射了Envisat衛(wèi)星的繼承者——兩顆哨兵衛(wèi)星(Sentinel),并計劃于近兩年發(fā)射第三和第四顆進行補網(wǎng)。從ERS,到Envisat,再到哨兵衛(wèi)星,ESA一直堅持使用C波段,也保證了數(shù)據(jù)和應(yīng)用的連續(xù)性。
同時,為了能夠在森林監(jiān)測方面取得更多進展,歐洲計劃于2023年發(fā)射P波段的BIOMASS雷達(dá)衛(wèi)星,以評估陸地碳儲量并更好地了解地球的碳循環(huán)機制。
在遙感數(shù)據(jù)分發(fā)方面,ESA最開始實行雙軌制。對于ERS衛(wèi)星和Envisat衛(wèi)星,如果是科研用途使用者,可以直接通過ESA的渠道申請數(shù)據(jù),以接近成本的價格獲取數(shù)據(jù)。如果是商業(yè)用途,則需要通過ESA指定的數(shù)據(jù)代理商進行采購,通過市場價購買。到了哨兵衛(wèi)星時代,歐盟希望通過哥白尼對地觀測計劃(Copernicus)扶持歐洲的航天產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用,因此將哨兵衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)不限用途進行免費分發(fā)。得益于免費政策,哨兵一號數(shù)據(jù)成為全球下載量最大的SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù),也是InSAR應(yīng)用在這幾年能夠迅速發(fā)展的關(guān)鍵推手。
除了在歐盟哥白尼計劃的大框架下,歐洲部分國家也有自己的一些商業(yè)SAR衛(wèi)星,主要包括德國、意大利和西班牙。由于歐洲航天局已經(jīng)使用了C波段,因此這三個國家使用的都是X波段SAR衛(wèi)星:
7.2.1 德國德國的SAR衛(wèi)星研究主要依托于德國宇航中心(DLR)旗下的微波雷達(dá)研究所,是全球最領(lǐng)先的SAR技術(shù)和應(yīng)用機構(gòu)之一。德國最早的SAR衛(wèi)星是用于軍事用途的SAR-Lupe衛(wèi)星,該衛(wèi)星是德國第一顆軍用衛(wèi)星,也標(biāo)志著歐洲SAR軍事偵察衛(wèi)星完成組網(wǎng),具備獨立、全天時、全天候、高分辨率的軍事偵察能力。
此后,DLR又發(fā)射了兩顆SAR衛(wèi)星,分別是2007年發(fā)射的TerraSAR-X衛(wèi)星和2010年發(fā)射的TanDEM-X星。這兩顆衛(wèi)星搭載了相同的載荷,最高分辨率均為米級,共同組成高分辨率干涉測量SAR衛(wèi)星星座。TerraSAR-X是德國早期研制的一顆高分辨率SAR衛(wèi)星,由商業(yè)公司Astrium負(fù)責(zé)影像的銷售業(yè)務(wù),單幅影像價格在數(shù)千歐元不等,銷售情況非常好。
7.2.2 西班牙跟隨著德國的腳步,西班牙于2018年發(fā)射了PAZ雷達(dá)衛(wèi)星,也是西班牙的第一顆軍事衛(wèi)星,影像可作為商業(yè)用途。該衛(wèi)星與德國的TerraSAR-X和TanDEM-X衛(wèi)星運行在同一軌道上,相當(dāng)于加入組網(wǎng),將干涉重訪周期從11天減少到平均4天。該衛(wèi)星由空客公司(Airbus)和Hisdesat共同開發(fā),Hisdesat負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的商業(yè)運營。
7.2.3 意大利意大利的SAR衛(wèi)星研究主要由意大利航天局(ASI)負(fù)責(zé)。從2007年到2010年,意大利發(fā)射了四顆COSMO-SkyMed第一代衛(wèi)星,形成了四星組網(wǎng)。與德國和西班牙一樣,意大利的這四顆衛(wèi)星也是軍民兩用衛(wèi)星。2019年12月,意大利COSMO-SkyMed第二代衛(wèi)星,也是世界上第一個能夠同時獲取兩幅圖像的SAR衛(wèi)星系統(tǒng)。就像德國和西班牙合作一樣,意大利選擇與阿根廷合作,將阿根廷SAOCOM衛(wèi)星與COSMO-SkyMed衛(wèi)星聯(lián)合運營,以提供與應(yīng)急管理相關(guān)的高頻信息。
COSMO-SkyMed衛(wèi)星的整體銷售情況也非常不錯,在全球范圍有大量的代理商與客戶。中國InSAR應(yīng)用頭部公司東方至遠(yuǎn),也是COSMO-SkyMed衛(wèi)星數(shù)據(jù)的中國區(qū)獨家總代理商。
7.2.4 俄羅斯俄羅斯在SAR衛(wèi)星領(lǐng)域也在積極探索。目前已發(fā)射了用于溫室氣體排放監(jiān)測的X波段Smotr衛(wèi)星,以及出口到南非作為軍事用途的S波段衛(wèi)星Kondor-E。
7.3 阿根廷阿根廷作為南美航天的代表力量,除了在光學(xué)領(lǐng)域有和中國密切合作的商業(yè)公司Satellogic,阿根廷航天局在SAR衛(wèi)星領(lǐng)域也一直在推動進程。
2018年和2020年,阿根廷航天局分別發(fā)射了SAOCOM1-A和SAOCOM1-B兩顆衛(wèi)星,每顆星重量在3噸左右。SAOCOM衛(wèi)星的工作波段是用于地球科學(xué)和地球物理領(lǐng)域的L波段,衛(wèi)星主要任務(wù)是收集地球土壤濕度信息。
7.4 日本作為亞洲航天的重要力量之一,日本的SAR衛(wèi)星研究由日本宇航局(JAXA)負(fù)責(zé)。2014年,日本發(fā)射了ALOS-2號衛(wèi)星,搭載了一顆L波段的SAR傳感器,旨在用于亞太地區(qū)的制圖、海上交通監(jiān)測和災(zāi)害監(jiān)測。日本選擇L波段有其特定的環(huán)境原因。由于日本處在地震高發(fā)帶,且三分之二的地面被植被覆蓋。L波段獨特的優(yōu)勢在于可以部分穿透植被并到達(dá)地面,從而同時獲取植被和地面信息。因此日本很早就對L波段進行專門的研究,當(dāng)前在國際上也有一定優(yōu)勢。除此之外,德國計劃于2022年發(fā)射TanDEM-L衛(wèi)星,也將瞄準(zhǔn)L波段。
在數(shù)據(jù)銷售方面,ALOS-2在全球范圍也有良好的市場。在中國,ALOS-2的影像主要由博宇智圖負(fù)責(zé)總代理。
7.5 中國電子所
我國對SAR的研究工作開始于上世紀(jì)70年代。1979年,由中國科學(xué)院電子學(xué)研究所(簡稱“電子所”)獲得國內(nèi)首幅SAR圖像。80年代,電子所成功研制了分辨率為10m的機載SAR實時成像系統(tǒng)。此后三十余年,電子所獲得了國內(nèi)第一部極化SAR、第一部多維度SAR、機載SAR分辨率優(yōu)于0.1m等成就。星載SAR方面,電子所于1997年完成了L波段星載SAR工程樣機的研制工作。發(fā)展至今,我國90%以上的星載SAR衛(wèi)星載荷,都是由電子所負(fù)責(zé)研制。
目前,我國有高分三號、環(huán)境一號C、齊魯一號等民用SAR衛(wèi)星的載荷總體,主要由電子所研制。2012年11月19日,我國首顆民用SAR衛(wèi)星環(huán)境一號C星(HJ-1C)成功發(fā)射,星上搭載了S波段雷達(dá),單視模式空間分辨率為5米,距離向四視分辨率為20米。2016年8月10號,高分三號衛(wèi)星發(fā)射升空,這是我國首顆分辨率達(dá)到1米的C波段SAR衛(wèi)星。2021年11月23日,高分三號02星成功發(fā)射,該星充分繼承了高分三號衛(wèi)星技術(shù)方案,運行于755公里高度太陽同步回歸軌道,主要載荷為C波段合成孔徑雷達(dá),發(fā)射入軌后將與在軌運行的高分三號衛(wèi)星進行組網(wǎng),形成海陸雷達(dá)衛(wèi)星星座,具備1米分辨率、1天重訪的能力,此外還增加了船舶自動身份識別信號接收系統(tǒng)和星上實時處理功能。
接下來,我國的民用科研星陸探一號衛(wèi)星(LT-1),將采取雙星編隊的方式,預(yù)計將在未來數(shù)月內(nèi)發(fā)射。該衛(wèi)星立足于面向1:5萬比例尺地形圖測繪,致力于解決中國全境高程數(shù)據(jù),特別是多云多雨地區(qū)長期存在的數(shù)據(jù)來源、精度、質(zhì)量不一致的問題。
在非民用領(lǐng)域,我國有遙感衛(wèi)星1號、3號、10號衛(wèi)星。最高分辨率5米,主要用于國防用途。除特大自然災(zāi)害等事件外,較少公布相關(guān)影像,不具備商業(yè)化背景。
因此,當(dāng)前在我國商業(yè)SAR領(lǐng)域,有載荷研制的能力的創(chuàng)業(yè)團隊,基本上都具有電子所的學(xué)術(shù)科研背景。電子所與民營企業(yè)銀河航天、九天微星之間的合作非常密切。
38所
除電子所外,有能力參與SAR衛(wèi)星總體研制的團隊還有中國電子科技集團公司第38研究所(簡稱“38所”)。38所過往以機載SAR領(lǐng)域的研究為主,較少接觸星載SAR的終端電子設(shè)備和載荷總體,因此當(dāng)前也在加緊研發(fā)當(dāng)中。38所與民營企業(yè)天儀研究院的合作非常密切。
2021年9月28日,38所正式發(fā)布了“天仙星座”計劃。該星座是由96顆輕小型、高性能SAR雷達(dá)衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星星座,部署在多個軌道面,可為我國在海洋環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測及土地利用等領(lǐng)域提供服務(wù)。天仙星座致力于為全球每一位用戶提供及時、精準(zhǔn)的監(jiān)測服務(wù),通過多星組網(wǎng)實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)服務(wù)能力,通過X和C雙頻搭配、高低分辨率統(tǒng)籌設(shè)計,可兼顧軍民融合應(yīng)用。
星座試驗星“海絲一號”是我國首顆商業(yè)SAR衛(wèi)星,由38所和天儀研究院合作研制,于2020年12月22日發(fā)射,基于C頻段輕量化有源相控陣天線技術(shù)和一體化中央電子設(shè)備集成技術(shù)研制,整星重量小于185kg,方位向最高分辨率1米。據(jù)悉,該星座明年有4顆衛(wèi)星的發(fā)射計劃。根據(jù)發(fā)射協(xié)議,天仙星座首批SAR衛(wèi)星的首發(fā)星將于2022年2月下旬搭載長征八號火箭發(fā)射入軌。后續(xù)多顆衛(wèi)星計劃于2022年三季度完成發(fā)射,力爭2023年初步形成每天響應(yīng)1-2次的全球服務(wù)能力。
其他
雖然電子所幾乎囊括了我國星載SAR領(lǐng)域的所有成就,尤其是在載荷研制領(lǐng)域。但我國有不少SAR領(lǐng)域研究機構(gòu),因此有許多其他單位也在嘗試進入星載SAR領(lǐng)域。2021年8月19日,中國成功將兩顆天繪二號02雷達(dá)測繪衛(wèi)星送入軌道,其有效載荷系統(tǒng)由中國電科14所研制。該衛(wèi)星為軍民兩用衛(wèi)星,主要使用InSAR技術(shù)來收集3D地形圖的立體數(shù)據(jù),用于開展科學(xué)試驗研究、國土資源普查、地圖測繪等任務(wù)。
當(dāng)前和SAR領(lǐng)域研究相關(guān)的科研單位包括西安電子科技大學(xué)、中國航天科工二院23所、北京理工大學(xué)、國防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、 電子科技大學(xué)等。部分單位過往有機載SAR的研制經(jīng)驗,也在成像理論探索、星上處理系統(tǒng)、技術(shù)分析、實驗論證和系統(tǒng)研制等方面做了許多工作。
除此之外,廈門大學(xué)也正在構(gòu)建由32顆SAR、水色和高分辨光學(xué)衛(wèi)星等構(gòu)成的“海絲”系列衛(wèi)星星座,輻射我國東南沿海和一帶一路沿線國家和地區(qū)。
航天科技集團旗下的中國四維投資、世景公司提出了在2022年左右建成一個“16+4+4+X”的0.5米級高分辨率的商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng),其中包括了4顆微波衛(wèi)星。據(jù)悉,中國四維近期即將發(fā)射X波段SAR衛(wèi)星。
7.6 其他除中國與日本外,亞洲地區(qū)還有印度的C波段RISAT-1衛(wèi)星、韓國的X波段Kompsat-5衛(wèi)星、以色列的X波段TecSAR衛(wèi)星也值得關(guān)注。
美國和印度合作,計劃于2023年發(fā)射的NiSAR衛(wèi)星,也采用了L波段以及S波段。該衛(wèi)星定位于研究自然災(zāi)害和全球環(huán)境變化,12天時間即可完成一次全球地表成像,所有數(shù)據(jù)將向公眾免費開放。
在成功發(fā)射“海絲一號”和“海絲二號”衛(wèi)星的基礎(chǔ)上,廈門大學(xué)正在構(gòu)建由32顆SAR、水色和高分辨光學(xué)衛(wèi)星等構(gòu)成的“海絲”系列衛(wèi)星星座,輻射我國東南沿海和一帶一路沿線國家和地區(qū)。
八、全球民營小型SAR衛(wèi)星玩家盤點隨著航天工業(yè)技術(shù)的不斷成熟,小衛(wèi)星已經(jīng)成為全球衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展的趨勢。為了促進小衛(wèi)星行業(yè)的發(fā)展,許多國家在官方和民營層面都達(dá)成了共識,國營層面負(fù)責(zé)成本較高,穩(wěn)定性要求高的大衛(wèi)星,民營層面負(fù)責(zé)成本較低,迭代速度要求較快的小衛(wèi)星,SAR衛(wèi)星行業(yè)也不例外。
雖然傳統(tǒng)的大型SAR衛(wèi)星領(lǐng)域有空客、波音、薩里等大型企業(yè),但這些企業(yè)或多或少都有國家力量在背后支持,留給風(fēng)險資金參與的機會較少。而小型商業(yè)SAR衛(wèi)星正處于發(fā)展早期,未來潛力較大,風(fēng)險和收益都處于較高的狀態(tài),屬于風(fēng)險資金行業(yè)喜歡的項目。因此,本文主要列舉商業(yè)衛(wèi)星上游的小衛(wèi)星制造企業(yè)。對于下游的SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用企業(yè),由于種類繁多,將另開篇幅討論。
8.1 ICEYE(冰眼)芬蘭ICEYE是當(dāng)前全球在雷達(dá)小衛(wèi)星領(lǐng)域最領(lǐng)先的企業(yè),也是歐洲的代表公司。
ICEYE團隊成立于芬蘭阿爾托大學(xué)納米衛(wèi)星小組Aalto-1。2018年1月發(fā)射首顆驗證星ICEYE-X1,該衛(wèi)星是全球第一顆重量不到100kg的SAR衛(wèi)星。2019年8月,ICEYE開始向全球客戶提供1m分辨率的商業(yè)衛(wèi)星影像。2020年3月,ICEYE宣布提供0.25m分辨率的雷達(dá)衛(wèi)星圖像服務(wù),并發(fā)布了其最新的視頻SAR產(chǎn)品預(yù)覽版。2020年5月,ICEYE發(fā)布干涉影像樣張產(chǎn)品,成為第一家在小衛(wèi)星領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)干涉功能的企業(yè)。但有從業(yè)者認(rèn)為,ICEYE目前宣布的是高頻監(jiān)視圖像,并非干涉模式,小衛(wèi)星的干涉數(shù)據(jù)獲取能力尚不成熟。
截止目前,ICEYE已發(fā)射了14顆衛(wèi)星,目標(biāo)是在2022年將其在軌衛(wèi)星數(shù)量擴展到超過18顆。在2021年10月,美國國家地理空間情報局(NGA)發(fā)布的報告中,ICEYE的重訪速度被評為全球第一名。
ICEYE與歐空局ESA有緊密的合作關(guān)系。ICEYE宣布提供商業(yè)SAR衛(wèi)星影像時,歐空局的開源SAR處理軟件Snap toolbox就在第一時間支持導(dǎo)入該數(shù)據(jù)。由于SAR衛(wèi)星源影像處理流程非常復(fù)雜,處理技術(shù)門檻較高,許多遙感產(chǎn)學(xué)研應(yīng)用方需要依賴相關(guān)軟件進行影像處理。因此Snap toolbox的支持,也為許多下游應(yīng)用商采購ICEYE數(shù)據(jù)解決了后顧之憂。除此之外,ICEYE于2021年10月宣布正式加入歐盟哥白尼對地觀測計劃,成為第一家為哥白尼計劃提供影像的商業(yè)SAR衛(wèi)星公司。同時,ICEYE還與瑞士再保險企業(yè)Swiss Re、數(shù)據(jù)分析公司RS Metrics等公司達(dá)成了戰(zhàn)略合作關(guān)系,在保險理賠、期貨交易等方面預(yù)測分析。
融資方面,ICEYE在2020年9月完成了8700萬美元的C輪融資。迄今為止,ICEYE共籌集了1.52億美元的資金。
8.2 Capella Space美國Capella Space是全球雷達(dá)小衛(wèi)星領(lǐng)域的第一梯隊企業(yè),也是美國的代表公司。
成立于2016年的Capella Space,并獲得300萬美元的種子輪融資。2018 年,Capella Space發(fā)射了美國第一顆測試衛(wèi)星。迄今為止,Capella Space總共籌集了8000萬美元的資金。Capella Space一直在進行宣傳,強調(diào)美國必須奪回商業(yè)SAR領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊定位。Capella Space原計劃在2020年發(fā)射7顆衛(wèi)星,但由于疫情和各方面的原因,發(fā)射任務(wù)一直在延期。因此,在2020年8月底發(fā)射第一顆業(yè)務(wù)星之前,Capella Space一直飽受業(yè)內(nèi)的質(zhì)疑。
目前,Capella Space共有5顆在軌衛(wèi)星,空間分辨率可達(dá)到0.5m,重量約為112kg。Capella Space希望打造一個36顆衛(wèi)星組網(wǎng)的SAR衛(wèi)星星座,實現(xiàn)每小時的全球范圍重訪,在時間和價格方面建立優(yōu)勢。
在2021年10月,美國國家地理空間情報局(NGA)發(fā)布的報告中,Capella Space的空間分辨率被評為全球第一名。美國政府目前在全球范圍內(nèi)是最大的SAR衛(wèi)星影像采購方之一。作為一家美國的企業(yè),Capella Space贏得了非常多美國政府和軍方的訂單,其客戶包括美國空軍、國家偵察局(NRO)和國防部國防創(chuàng)新小組(DIUx),在政府業(yè)務(wù)訂單上具有一定的優(yōu)勢。
擁有多家知名VC支持的Capella Space,目前是最有希望實現(xiàn)上市的企業(yè)。作為美國企業(yè),當(dāng)前已經(jīng)有多家知名VC支持,并且有在軌衛(wèi)星,即將實現(xiàn)明確的持續(xù)收入,軍方點名采購,因此上市前景較好。
由于與美國軍方的密切合作關(guān)系,Capella Space目前在中國市場的運營處于停滯狀態(tài)。
8.3 Umbra成立于2015年Umbra,也是當(dāng)前為數(shù)不多實現(xiàn)在軌驗證的商業(yè)SAR衛(wèi)星公司之一。
總部位于美國加州圣巴巴拉的Umbra,原名為Umbra Lab。在即將發(fā)射第一顆衛(wèi)星之前,公司將Lab(實驗室)去掉,象征著技術(shù)走向成熟應(yīng)用期。
2021年6月,Umbra發(fā)射了第一顆商業(yè)SAR衛(wèi)星,空間分辨率達(dá)到25cm。第一顆衛(wèi)星Umbra-SAR 2001是一顆 50 公斤的衛(wèi)星,配備了X 波段雷達(dá),主要任務(wù)是測試技術(shù)和衛(wèi)星設(shè)計,驗證傳感器性能。
目前,Umbra已經(jīng)獲得聯(lián)邦通信委員會的許可,將以高達(dá)15 cm的分辨率采集影像。Umbra的優(yōu)勢在于發(fā)明了一種創(chuàng)新的天線設(shè)計方法,具有業(yè)界領(lǐng)先的輕質(zhì)量、高壓縮比、高增益的特色。該天線收縮狀態(tài)下由于小型冰箱的體積,展開可達(dá)到SUV的體積,解決了以前面臨的天線體積、質(zhì)量和功率問題。
與其他競爭對手不同,Umbra的商業(yè)模式主要是銷售SAR圖像,暫時沒有計劃提供地理空間分析的服務(wù)。Umbra構(gòu)建12顆星組成的星座,提供15cm的超高分辨率SAR圖像。
在2021年1月的最新一輪融資中,Umbra獲得了3200 萬美元的資金。
8.4 Synspective成立于2018年2月的Synspective,總部位于日本東京。作為日本商業(yè)SAR代表企業(yè),成立不到3年時間便實現(xiàn)在軌驗證,發(fā)展速度非???。
Synspective計劃利用25顆小型SAR衛(wèi)星組成可覆蓋全球的遙感星座,以提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)。該公司計劃在2023年建造一個6顆衛(wèi)星組成的星座。
2020年12月,Synspective的首顆SAR衛(wèi)星StriX-α通過新西蘭Rocket Lab的火箭成功發(fā)射入軌,并于2021年2月發(fā)布了首批SAR衛(wèi)星影像。這家日本企業(yè)計劃在2021年發(fā)射第二顆驗證衛(wèi)星,然后開啟業(yè)務(wù)星項目。作為業(yè)務(wù)星,StriX β是Synspective將配備X波段雷達(dá),重量將控制在100公斤內(nèi),并且能夠?qū)崿F(xiàn)1-3m的成像分辨率和InSAR技術(shù)。到 2023 年,該公司計劃發(fā)射該星座的六顆第一顆衛(wèi)星。
作為日本商業(yè)SAR衛(wèi)星企業(yè)的領(lǐng)頭羊,Synspective獲得了日本政府非常多的支持,例如第一代衛(wèi)星的載荷技術(shù)就是由日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)JAXA提供支持。
在2019年的A輪融資中,Synspective獲得了接近1億美元的資金,由包括三菱在內(nèi)的12家機構(gòu)提供支持。
8.5 PredaSAR成立于2019年的PredaSAR,總部位于美國佛羅里達(dá)州。
PredaSAR是Terran Orbital的子公司,與Tyvak納米衛(wèi)星公司屬于姐妹公司關(guān)系。當(dāng)前PredaSAR的CEO是美國退役空軍少將羅杰·蒂格 (Roger Teague) ,董事會和公司管理層中有許多美國退伍軍官。公司計劃建造至少44顆SAR衛(wèi)星組成的星座。
發(fā)射方面,PredaSAR原計劃于2021年春季搭載SpaceX火箭發(fā)射第一顆SAR衛(wèi)星。但由于全球發(fā)射集體延遲的緣故,PredaSAR至今未發(fā)射第一顆衛(wèi)星。
融資方面,PredaSAR在2020年3月獲得了2500萬美元的種子輪融資。
相比于其他美國商業(yè)SAR衛(wèi)星企業(yè),PredaSAR的宣傳相對較少,出現(xiàn)于媒體的次數(shù)遠(yuǎn)少于其他企業(yè)。
8.6 iQPS成立于2005年的iQPS,隸屬于日本QPS研究所。
iQPS的目標(biāo)是到2025年構(gòu)建36個衛(wèi)星組網(wǎng)的星座,在10分鐘內(nèi)觀測的全球任意一個地點。
2019年11月,iQPS通過在印度發(fā)射了首顆100千克的SAR衛(wèi)星“IZANAGI”。2021年1月,iQPS通過SpaceX的火箭成功發(fā)射樂第二顆衛(wèi)星。
iQPS的業(yè)務(wù)覆蓋范圍較廣,不僅有整星的業(yè)務(wù),也有大量的零部件產(chǎn)品設(shè)計制造業(yè)務(wù),甚至提供相關(guān)技術(shù)咨詢、會議組織等服務(wù)。iQPS的客戶包括九州大學(xué)、名古屋大學(xué)、九州工業(yè)大學(xué)、東京大學(xué)、千葉大學(xué)、JAXA等。
融資方面,iQPS在2017年的A輪融資中獲得了20.35億日元的資金,從成立至今總計融資了30.23億日元(約2700萬美元)。
8.7 Trident Space成立于2016年的Trident Space,總部位于美國弗吉尼亞州。
Trident Space計劃在2021年發(fā)射首顆衛(wèi)星。不同于其他初創(chuàng)公司瞄準(zhǔn)的百公斤級SAR衛(wèi)星,Trident Space的首顆衛(wèi)星重量計劃為300公斤,分辨率1米,設(shè)計壽命4年。由于全球整體發(fā)射延遲的緣故,目前這顆衛(wèi)星尚未發(fā)射。首顆衛(wèi)星發(fā)射后,Trident Space計劃在2023年再發(fā)射6顆衛(wèi)星,提供每天20次的重訪,此后每年發(fā)射12顆衛(wèi)星,最終建造一個48顆衛(wèi)星星座,使重訪時間降至10分鐘以下。
根據(jù)Trident Space的CEO卡蘭格蘭的測算,按每平方公里10美元計算,每顆衛(wèi)星在使用壽命內(nèi)可以獲得4.4億美元的收入。
Trident Space目前已完成700萬美元的A輪融資。
8.8 XpressSAR成立于2015年10月的Xpress SAR,總部位于美國弗吉尼亞州。
Xpress SAR計劃于2024年發(fā)射并運營四顆高分辨率商業(yè)X波段SAR衛(wèi)星星座,分辨率最高可達(dá)1m。
8.9 其他商業(yè)小衛(wèi)星雖然受到各個國家的支持和資本的追捧,但由于前期的研發(fā)投入成本較高,也有許多項目因為無法持續(xù)造血而停止運營,其中包括知名的UrtheCast公司。這家2013年在多倫多上市的加拿大公司,以在國際空間站安裝了兩顆超高清攝像頭而聞名。該公司曾計劃搭建由16顆高分辨率光學(xué)成像衛(wèi)星和8顆SAR衛(wèi)星組成的OptiSAR星座,搭載1m級分辨率的X 波段和5m分辨率L波段傳感器。UrtheCast還分別于2015年和2019年收購了Deimos Imaging和Geosys。然而,到2020年10月,UrtheCast終究無法應(yīng)對持續(xù)的財務(wù)危機,最終宣布破產(chǎn)。
UrtheCast破產(chǎn)有很多原因,但有兩點無法忽視。一個是其發(fā)展進度較慢,因各類問題導(dǎo)致其OptiSAR星座的建設(shè)速度不斷推遲。其次是在OptiSAR星座中的SAR衛(wèi)星主要是1400kg的中型衛(wèi)星,這類衛(wèi)星在發(fā)射市場非常尷尬,沒法滿足單一重型運載火箭的運載量,在商業(yè)航天的小衛(wèi)星拼單發(fā)射市場也不受到歡迎。
九、中國民營SAR衛(wèi)星玩家盤點相比于已經(jīng)發(fā)射14顆衛(wèi)星的歐洲ICEYE,以及有多家公司成功或在一年內(nèi)即將實現(xiàn)在軌驗證的美國,中國的商業(yè)SAR衛(wèi)星行業(yè)還處于非常早期的階段,與中國龐大的國防和應(yīng)急需要非常不匹配。當(dāng)前,民營企業(yè)僅有天儀研究院一家企業(yè),實現(xiàn)了單顆小型商業(yè)SAR衛(wèi)星的在軌驗證。除此之外,智星空間也實現(xiàn)了一顆6U多光譜遙感衛(wèi)星的在軌驗證。
針對當(dāng)前狀況,本文主要討論已有SAR衛(wèi)星生產(chǎn)或發(fā)射計劃的企業(yè)。這些企業(yè)不僅有專注于衛(wèi)星制造的上游企業(yè),也有主營業(yè)務(wù)在下游的遙感應(yīng)用與服務(wù)企業(yè)。許多下游的企業(yè)通過聯(lián)合上游制造方,共同發(fā)射SAR衛(wèi)星,以保障數(shù)據(jù)源的穩(wěn)定供給,也開拓企業(yè)自身的服務(wù)和應(yīng)用。
9.1 天儀研究院成立于2016年的天儀研究院,是我國小衛(wèi)星行業(yè)的龍頭代表企業(yè),也是當(dāng)前中國唯一實現(xiàn)小型商業(yè)SAR衛(wèi)星在軌驗證的企業(yè)。天儀研究院目前共完成了12次太空任務(wù),成功發(fā)射21顆小衛(wèi)星。
2020年12月,我國首顆商業(yè)SAR衛(wèi)星“海絲一號”試驗星成功發(fā)射。該衛(wèi)星是中國第一顆平板可折疊衛(wèi)星,也是國際首顆C波段輕小型商業(yè)合成孔徑雷達(dá)遙感衛(wèi)星,整星重量小于185kg,方位向最高分辨率1米。
根據(jù)官網(wǎng)報道,天儀研究院計劃在2023年完成56顆SAR衛(wèi)星組網(wǎng),到2025年實現(xiàn)96顆高分辨率SAR星座的組網(wǎng)。屆時,對全球絕大部分地區(qū),天儀的SAR衛(wèi)星基本可保證每小時至少一次的覆蓋頻率。除SAR衛(wèi)星外,天儀研究院還有科研衛(wèi)星的產(chǎn)品服務(wù),目前已實現(xiàn)多次在軌驗證。
據(jù)悉,天儀研究院在2021年有四顆SAR衛(wèi)星投產(chǎn),預(yù)計將于2022年第一季度發(fā)射下一顆SAR衛(wèi)星。天儀研究院在SAR衛(wèi)星方面的主要合作伙伴包括38所。
融資方面,天儀研究院于2021年完成C輪融資。2021年9月,天儀研究院完成最新一輪融資,投資方為沄柏資本旗下海河沄柏產(chǎn)業(yè)投資基金。
9.2 智星空間成立于2018年5月的智星空間,專注于SAR衛(wèi)星的制造和運營,具備星載一體化設(shè)計能力,是國內(nèi)首家報備X波段SAR衛(wèi)星的單位。
2020年12月,公司首發(fā)星“智星一號A星”成功發(fā)射。“智星一號A星”是一顆6U大小的多光譜遙感衛(wèi)星,也是“絲路衛(wèi)星星座”的首發(fā)星。該星座由12顆小型SAR衛(wèi)星組成,計劃在未來兩年內(nèi)完成建設(shè),實現(xiàn)全球任意地點小時級的按需觀測重訪。根據(jù)與埃塞俄比亞航天科技研究院達(dá)成的合作協(xié)議,后續(xù)“智星一號A星”也將服務(wù)于非洲國家的衛(wèi)星遙感應(yīng)用市場。
智星空間預(yù)計年底前完成2顆SAR衛(wèi)星“智星二號X1/X2衛(wèi)星”的出廠測試,明年上半年搭載發(fā)射。智星二號X1/X2衛(wèi)星重量約為200kg,是國內(nèi)首批X波段小型商業(yè)SAR衛(wèi)星,也是“絲路衛(wèi)星”星座工程一期首批商業(yè)SAR衛(wèi)星,具備重訪InSAR的能力。在聚束模式下,測試的最高分辨率可達(dá)0.5m。
除星載雷達(dá)外,智星空間也在開展機載雷達(dá)的研制工作?!笆⒕耙惶枴盡iniSAR是智星空間首款自研的小型機載SAR系統(tǒng),可集成安裝在多旋翼、固定翼等小型無人機上,在2021年11月成功完成中石化管道巡線飛行雷達(dá)成像任務(wù)。
作為陜西省的特色項目,智星空間獲得了陜西省銅川市的大力支持。在“絲路衛(wèi)星星座“的雷達(dá)衛(wèi)星系統(tǒng)研制項目,智星空間獲得數(shù)億元的大合同,包含12顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星系統(tǒng)的研制、發(fā)射和在軌測運控服務(wù),建設(shè)周期為兩年。同時,智星空間也在地方政府的支持下搭建具備衛(wèi)星整裝集成測試能力的衛(wèi)星工廠。
2019年5月,智星空間完成數(shù)千萬元人民幣天使輪融資,由哈工創(chuàng)投領(lǐng)投,宣城火花基金和同潤科投跟投;2020年12月,智星空間完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資,由銅川產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金戰(zhàn)略投資。
9.3 航天宏圖成立于2008年的航天宏圖,是國內(nèi)頭部衛(wèi)星運營與應(yīng)用服務(wù)提供商,已經(jīng)于2019年在科創(chuàng)板上市。
2021年7月,航天宏圖發(fā)布公告,將通過一箭四星的形式,建設(shè)由4顆SAR衛(wèi)星組成的航天宏圖一號(PIESAT-1)星座,具有InSAR能力,可制作高精度數(shù)字表面模型(DSM)相關(guān)應(yīng)用,并執(zhí)行全球非極區(qū)1:5萬比例尺測繪任務(wù)。該星座研制費用為2.4億元,合作方包括中國空間技術(shù)研究院(航天五院)與銀河航天。
航天宏圖屬于典型的下游應(yīng)用端回溯上游供給側(cè)的企業(yè)。在企業(yè)完成上市獲得充裕的現(xiàn)金流,通過合作的形式與上游SAR衛(wèi)星制造方共同搭建星座,以此獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源,擴展應(yīng)用。航天宏圖的下游產(chǎn)品線非常豐富,無論是遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理軟件和云平臺,還是面向各個行業(yè)的垂直解決方案,都已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品。因此,選擇向上游擴展,既可以豐富下游應(yīng)用的數(shù)據(jù)源,也可以進一步拓展公司第二曲線,實現(xiàn)收入穩(wěn)定持續(xù)快速增長,對二級市場予以更大的想象空間和發(fā)展前景。值得關(guān)注的是,航天宏圖計劃通過一箭四星的形式進行發(fā)射。雖然一箭四星的方式有利于控制成本,但是對于火箭發(fā)射穩(wěn)定性也有較高的要求。據(jù)悉,航天宏圖仍有更多SAR衛(wèi)星星座建設(shè)計劃。
9.4 四象愛數(shù)與航天宏圖類似,四象愛數(shù)也是從下游應(yīng)用端回溯到上游制造的企業(yè)。
成立于2017年的四象愛數(shù),主營業(yè)務(wù)為遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的分析和處理,推出了包括基建安全、農(nóng)業(yè)、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用。四象愛數(shù)在金融保險領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢,與國泰君安、南華期貨、葦萊保險等金融機構(gòu)開展廣泛合作,并有多個另類數(shù)據(jù)產(chǎn)品上線萬得資訊、同花順、Neudata等金融數(shù)據(jù)平臺。
據(jù)悉,四象愛數(shù)正在研制200kg的SAR衛(wèi)星,目前已完成總體方案設(shè)計、衛(wèi)星與載荷技術(shù)接口設(shè)計、機載飛行試驗,預(yù)計可達(dá)到米級分辨率,總投入約在數(shù)千萬元。四象愛數(shù)原定于2021年6月進行發(fā)射,目前發(fā)射計劃已推遲。
9.5 中科衛(wèi)星成立于2020年12月的中科衛(wèi)星,是由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(以下簡稱“空天院”)創(chuàng)辦的新型混合所有制企業(yè),提供衛(wèi)星研制,整星設(shè)計等服務(wù),總部位于山東濟南。
中科衛(wèi)星的首席科學(xué)家為空天院高級專務(wù)鄧云凱研究員,曾任我國第一顆微波成像雷達(dá)衛(wèi)星載荷主任設(shè)計師和衛(wèi)星副總師。
2021年4月,齊魯一號SAR衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星是近地軌道衛(wèi)星,分辨率約為0.5m,整星重量約150kg,是我國第一顆Ku波段的高分辨率輕小型SAR衛(wèi)星,具有條帶、聚束、滑動聚束多種成像模式。
據(jù)悉,齊魯衛(wèi)星星座總計有4顆SAR衛(wèi)星的發(fā)射計劃。該星座由山東產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、空天院等機構(gòu)多方合作建設(shè)。
9.6 感知起源成立于2021年6月的感知起源,是商業(yè)SAR領(lǐng)域的最新團隊之一,創(chuàng)始人為馬兵強博士,中科院電子所SAR專業(yè),具有豐富的SAR型號研發(fā)經(jīng)驗。感知起源是國內(nèi)首家專注于小衛(wèi)星SAR載荷研發(fā)的商業(yè)公司,核心產(chǎn)品瞄準(zhǔn)百公斤級。公司計劃與產(chǎn)業(yè)上下游的合作伙伴,攜手共建小衛(wèi)星SAR星座,提供高分辨率雷達(dá)數(shù)據(jù),補充國產(chǎn)數(shù)據(jù)的空缺,服務(wù)于應(yīng)急救災(zāi)、金融保險、自然資源和環(huán)境保護等重要領(lǐng)域。
目前,團隊已獲得數(shù)百萬種子輪融資,正在進行下一輪融資。
9.7 歐比特成立于2000年的珠海歐比特宇航科技股份有限公司,現(xiàn)隸屬于珠海國資委,由珠海格力集團控股。
“珠海一號”衛(wèi)星星座,是由歐比特發(fā)射并運營的商業(yè)遙感微納衛(wèi)星星座。 整個星座由34顆衛(wèi)星組成,涵蓋了視頻衛(wèi)星、高光譜衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、高分光學(xué)衛(wèi)星和紅外衛(wèi)星。其中,歐比特計劃發(fā)射兩顆2顆OSS雷達(dá)衛(wèi)星。
9.8 中科遙感成立于2005年的中科遙感,是最早提出要建設(shè)SAR衛(wèi)星星座的企業(yè)之一。
2017年9月,中科遙感SAR新型衛(wèi)星星座首發(fā)星“深圳一號”正式啟動會在深圳召開。主要項目參與單位包括中科遙感(深圳)衛(wèi)星應(yīng)用創(chuàng)新研究院、深圳航天東方紅海特衛(wèi)星、北京遙測技術(shù)研究所等三家單位,計劃發(fā)射8顆小型SAR衛(wèi)星以搭建星座。其中,“深圳一號”是一顆X波段微小型SAR衛(wèi)星,具備國內(nèi)重點城市2天的重訪周期,具備單星InSAR能力。
2015年12月,深圳曾發(fā)生滑坡事故。為避免相關(guān)災(zāi)害再次發(fā)射,深圳在應(yīng)急防災(zāi)領(lǐng)域有巨大投入,因此對SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)有較大需求。中科遙感于2017年9月啟動項目,是國內(nèi)最早提出小型SAR衛(wèi)星星座的單位,“深圳一號”原計劃于2018年12月具備進場發(fā)射條件。然而從項目啟動會至今,該星座構(gòu)建計劃并沒有披露更多進展消息。
9.9 時空道宇成立于2018年的時空道宇,是吉利科技集團旗下的企業(yè)。
時空道宇的主營業(yè)務(wù)為航天信息與通信基礎(chǔ)設(shè)施,實現(xiàn)從星座設(shè)計、衛(wèi)星研制、星座測運控、衛(wèi)星應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈布局建設(shè)。
根據(jù)時空道宇的新聞報道,經(jīng)過兩年多的時間,時空道宇已經(jīng)完成了低軌導(dǎo)航增強雙星研制出廠,遙感AI衛(wèi)星產(chǎn)品發(fā)布,形成了覆蓋10公斤級至噸級的衛(wèi)星平臺產(chǎn)品體系,以及國內(nèi)首個C頻段商用衛(wèi)星控制中心的建設(shè),實現(xiàn)從星座設(shè)計、整星及供應(yīng)鏈產(chǎn)品研制、衛(wèi)星應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。
雖然時空道宇目前尚未發(fā)布SAR衛(wèi)星星座計劃,但其已經(jīng)在為SAR衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)進行布局。時空道宇的高級副總裁劉勇,在中科院任職期間,曾擔(dān)任齊魯一號SAR衛(wèi)星的總設(shè)計師,深入?yún)⑴c該衛(wèi)星的研制過程。
航天產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)資金需求巨大,而時空道宇在航天領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈布局也非常龐大,需要母公司吉利科技持續(xù)的資金投入決心。據(jù)悉,吉利科技當(dāng)前有進入手機市場的計劃,加上飛行汽車、無人機等資金需求巨大的領(lǐng)域,吉利科技的研發(fā)資金需求將非常高。
9.10 九天微星成立于2015年的九天微星,是國內(nèi)的微小衛(wèi)星全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)商,為政企客戶提供商業(yè)衛(wèi)星定制、星座核心服務(wù)、行業(yè)終端應(yīng)用和航天科教系統(tǒng)。
九天微星迄今已發(fā)射共計9顆衛(wèi)星,全部成功在軌交付,于2018年實現(xiàn)民營百公斤級衛(wèi)星的設(shè)計研制和在軌驗證。2021年,九天微星衛(wèi)星工廠完成一期工程建設(shè),進入車間產(chǎn)線設(shè)備全面調(diào)試階段。工廠投產(chǎn)后,將具備年產(chǎn)100顆衛(wèi)星的能力。目前,九天微星有多顆商業(yè)衛(wèi)星在研,衛(wèi)星載荷的批量化產(chǎn)線也已啟動方案設(shè)計。
九天微星創(chuàng)始人兼董事長謝濤告訴36氪,商用SAR衛(wèi)星是一個新興的需求。九天微星的布局是把“一縱一橫”兩大產(chǎn)業(yè)做實。“一縱”是面向衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的端到端產(chǎn)品與服務(wù)。“一橫”即是SAR衛(wèi)星的平臺、數(shù)據(jù)應(yīng)用和行業(yè)應(yīng)用,為SAR衛(wèi)星星座運營商提供整星研制和在軌交付,通過“通導(dǎo)遙一體化”的定制解決方案,將衛(wèi)星技術(shù)運用普及到應(yīng)急救援、環(huán)境監(jiān)測、智慧交通、智慧城市,智慧能源等各個領(lǐng)域。一縱一橫的交叉點是相控陣天線?;ヂ?lián)網(wǎng)衛(wèi)星和終端需要相控陣天線。SAR衛(wèi)星載荷里面,60-70%也是相控陣設(shè)備。過去雷達(dá)衛(wèi)星的成本比較高,但隨著現(xiàn)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的帶動,相控陣成本在降低,技術(shù)越來越成熟,SAR的商用就變得越來越可行了。
十、SAR衛(wèi)星行業(yè)未來發(fā)展趨勢小型商業(yè)SAR未來,在未來5-10年都將保持增長的態(tài)勢,也會有更多的創(chuàng)業(yè)團隊投入該領(lǐng)域。
然而,隨著時間的推移,留給初創(chuàng)團隊的時間窗口也越來越短。無法在三年時間內(nèi)實現(xiàn)在軌驗證的初創(chuàng)企業(yè),將迅速被行業(yè)所淘汰,既無法尋找到合作訂單,也沒有辦法尋求新一輪融資。商業(yè)航天行業(yè)的風(fēng)險很高,風(fēng)險資本將呈現(xiàn)出極端的馬太效應(yīng),已經(jīng)實現(xiàn)在軌技術(shù)驗證,并且一步步實現(xiàn)組網(wǎng)的企業(yè),將獲得大量的資金支持。而無法在技術(shù)上實現(xiàn)突破的企業(yè),將被行業(yè)拋棄。
千域空天的創(chuàng)始人藍(lán)天翼認(rèn)為,中國商業(yè)SAR衛(wèi)星企業(yè)的優(yōu)勢和劣勢都是起步晚。從優(yōu)勢來說,在商業(yè)模式、研制方法上有豐富的可參考的經(jīng)驗。對于不敢出手這個領(lǐng)域的投資機構(gòu),也會在看到歐美相關(guān)企業(yè)的發(fā)展后,會開始了解這個領(lǐng)域并在國內(nèi)尋找相應(yīng)標(biāo)的。從劣勢來說,未來航天的市場都是全球的,歐美公司先一步開始在全球領(lǐng)域去售賣數(shù)據(jù)、提供服務(wù),會對后進入這一領(lǐng)域的中國公司造成比較明顯的市場進入阻礙。
在發(fā)展方向上,全行業(yè)未來將呈現(xiàn)巨大趨勢:
一、小型化,輕量化:對于研發(fā)成本較高的SAR衛(wèi)星而言,大型和中型衛(wèi)星的研發(fā)和投入成本將拖垮一家初創(chuàng)公司。因此,留給初創(chuàng)公司的機會只有200kg以下的小衛(wèi)星。在重量更輕的條件下獲取分辨率更高的影像,將成為決定行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。對標(biāo)于ICEYE以不到100kg的小衛(wèi)星實現(xiàn)0.25m的分辨率,中國的初創(chuàng)企業(yè)還有許多需要追趕的地方。
二、組網(wǎng)化:組網(wǎng)能力是考驗商業(yè)小衛(wèi)星企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點。由于小衛(wèi)星受到重量的制約,其姿軌控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命,一直是業(yè)內(nèi)的質(zhì)疑點。SpaceX的星鏈衛(wèi)星曾遭受到行業(yè)的廣泛質(zhì)疑,就是因為部分衛(wèi)星在軌運行不到一年就開始偏離,業(yè)界擔(dān)心starlink項目的收益無法填補其每年補網(wǎng)所需要的資金缺口,成為一個資金的無底洞。相比之下,許多大衛(wèi)星雖然造價昂貴,但由于穩(wěn)定性較高,都可以在預(yù)期壽命以上超期服役,降低補網(wǎng)的成本。組網(wǎng)能力還與火箭的運載成本以及衛(wèi)星的重量和制造成本息息相關(guān)。如果商業(yè)發(fā)射的成本能進一步下探,商業(yè)小衛(wèi)星的重量能將到100kg內(nèi),那么小衛(wèi)星組網(wǎng)獲取影像的收入將逐漸超過其運營成本。
三、獲利于國際局勢振蕩:小型商業(yè)SAR衛(wèi)星行業(yè)不能單靠政府的補貼和風(fēng)險投資來運營,必須有更大的應(yīng)用市場,諸如國防安全,金融保險,應(yīng)急管理等領(lǐng)域。其中,國防安全又占據(jù)SAR影像應(yīng)用的大比例。因此,國際局勢的穩(wěn)定性對于SAR衛(wèi)星影像市場有較大影響。如國際局勢在未來二十年內(nèi)保持持續(xù)振蕩的狀態(tài),SAR影像市場將進一步擴大。
四、降低門檻,減少流程:當(dāng)前商業(yè)SAR衛(wèi)星影像行業(yè)的上下游鏈路較長,從衛(wèi)星的制造到影像獲取,從數(shù)據(jù)的分發(fā)到影像處理,從終端的產(chǎn)品到行業(yè)應(yīng)用,每一環(huán)都決定了行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢。當(dāng)前,由于數(shù)據(jù)較為缺乏,國產(chǎn)的上下游企業(yè)聯(lián)系有待進一步深化。以SAR衛(wèi)星影像處理為例,SAR衛(wèi)星影像處理流程非常復(fù)雜,需要專用的軟件,開源的SNAP和付費的ENVI是當(dāng)前主要的處理軟件。如后續(xù)國產(chǎn)SAR衛(wèi)星需要進一步擴大應(yīng)用,針對于處理軟件和平臺的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合必須深化發(fā)展,降低影像的處理門檻。
五、上下游擴張:近年來出現(xiàn)下游數(shù)據(jù)應(yīng)用向上游衛(wèi)星制造擴張的公司,說明下游感受到了上游數(shù)據(jù)源不足的壓力。同時,上游衛(wèi)星制造公司也在向下游擴張,這都是行業(yè)發(fā)展過程中不可避免的“內(nèi)卷”。這種現(xiàn)象源自市場的驅(qū)動、自身的發(fā)展和競爭的加劇,客觀也反映了大家對未來整體市場蛋糕的看好,畢竟投入不小,如果不是對未來有很堅定的信心,這樣的投入也是有很大風(fēng)險的。
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