“水运一号”：为水运科学定制的卫星载荷

2019年1月21日，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭成功将“吉林一号”光谱01、02星发射升空，目前，卫星已经顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，由长光卫星技术有限公司自主研发的“吉林一号”卫星星座已有12颗卫星在轨运行。

值得一提的是，“吉林一号”光谱星搭载的“水运一号”卫星载荷，是全球首个依托民用商业卫星实现船舶在轨智能跟踪拍摄的卫星载荷，也是我国水运行业首次建成的自有产权水运科学空间实验平台。

提升船舶远洋航行保障水平

“水运一号”是长光卫星公司与交通运输部水运科学研究院共同研制的卫星载荷，因此从诞生开始，它就充分拥有了双方的航海和航天科研资源，这也决定了“水运一号”的主要特点就是以船舶和航运为对象，实验验证卫星通信、卫星遥感、卫星导航等为船舶运输进行服务的能力。

“例如船舶航行在远洋，超过岸基通信与监控范围以后，就难以开展动态监测，‘水运一号’载荷则可以在光谱主星的支持下，在卫星接收到船舶自动识别系统的报文数据，再结合光学遥感对船舶进行跟踪监测。”交通运输部水运科学研究院教授级高工耿雄飞解释道，这项既能“通得上”又能“看得见”的研究实验，对于提升船舶远洋航行保障技术水平具有实际的应用价值。

耿雄飞说，“水运一号”是我国首个针对水运科学研究的特殊需求而定制化研发的卫星载荷。“在此之前，我们如果想对远洋航行船舶开展动态监测研究，需要从不同的卫星运营商手中购买或交换数据，再进行数据处理，周期长、成本高，还影响科研成果的实际应用价值，‘水运一号’则解决了这个难题。”

卫星管控+在轨处理双突破

作为一颗搭载主星发射升空的卫星载荷，为保障“水运一号”与主星协调运行，需要开展大量工作。

一方面，“水运一号”要开展的空间无线电实验与主星的光谱遥感任务模式不同，所以需要在卫星管控方法上进行创新突破，且需要对载荷单机和天线的尺寸结构、安装位置、姿态乃至数据模式等诸多细节进行优化。

另一方面，“水运一号”还要与主星联合开展空间实验任务，为了能够达到对指定船舶进行跟踪拍摄的实验目的，双方需要研发全新的在轨智能处理系统，从卫星在轨采集到的大量船舶数据中快速准确提取出特定船舶的关键信息，并在轨动态调整卫星任务计划，完成拍摄和数传。

“从目前的报道来看，此前没有商业卫星开展过这样的空间实验，因此我们也可以说，这些技术也是在载荷上的首次公开应用。”耿雄飞说。

智能处理系统监测无人船

据介绍，由于“水运一号”应用了星上智能处理系统，未来，其将被用于开展船舶无人驾驶、极地通航保障、海上防污染、远海搜救应急等航海领域的空间科学实验，此外，还将开展跨星座的数据组网等航天领域的实验探索，提升卫星的时间分辨率。

耿雄飞表示，我国船舶无人驾驶处于起步阶段，目前还没有真正意义上的无人船下水，已建成并开始实际测试的几条智能船都是有人驾驶或者船舶驾驶员旁站的，船舶运行状态监测数据基本上也是近岸通过公网传输的。2017年，交通运输部水运科学研究院与青岛相关单位共同建设了青岛智能航运技术创新与综合实验基地，“水运一号”将在这里大展拳脚。“我们准备利用‘水运一号’接收无人自主航行船的运行状态监测报文，同时研究探索在船舶运行状态监测报文中采用密码技术，安全保密地进行无人自主航行船运行状态监测。”不过耿雄飞坦言，这次也只能做探索性研究，距离实际应用还有较大差距。