8月24日，北京三號B衛(wèi)星順利升空并成功入軌。衛(wèi)星上搭載著一臺由航天科集團五院508所研制的0.5米級高分辨率“天舒相機”。相比北京三號A衛(wèi)星“天瞐相機”，“天舒相機”的鏡頭口徑更大，視野更明亮，是北京三號系列衛(wèi)星相機中的高端旗艦產(chǎn)品。
“天舒”二字源自毛澤東詩詞《水調(diào)歌頭·游泳》中的“極目楚天舒”，寓意著“天舒相機”將在太空中飽覽祖國廣袤大地。
▲ 北京三號B衛(wèi)星“天舒相機”研制圖
千里之外，輕松識別
小轎車的前后擋風(fēng)玻璃、馬路上的斑馬線、停車位的劃線、廣場上的人影……這些0.5米大小的目標(biāo)，“天舒相機”遠在千里之外也可輕松識別，是名副其實的“千里眼”。
“天舒相機”采用超長焦距光學(xué)鏡頭，分辨率達到目前國內(nèi)商業(yè)遙感的最高水平。相機配備了低噪聲的CMOS面陣焦面，可以像單反相機一樣畫幅成像，也可進行流暢的視頻成像。焦面采用國產(chǎn)高性能多譜段TDICMOS線陣，能夠像掃描儀一樣推掃成像。
“天舒相機”將廣泛運用在林業(yè)管理、農(nóng)業(yè)管理、城市建設(shè)等方面，如區(qū)分單個樹冠、評估森林火災(zāi)損失、監(jiān)測非法采伐、評估農(nóng)作物種植面積、及時發(fā)現(xiàn)違規(guī)建筑與違法用地等等。
重塑鏡頭，提升成像質(zhì)量
成像質(zhì)量是航天相機的安身立命之本。為進一步提升成像清晰度，挖掘成像系統(tǒng)潛力，五院研制團隊在北京三號A衛(wèi)星“天瞐相機”大師級鏡頭標(biāo)志性的優(yōu)異解像能力的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了性能更強的光學(xué)鏡頭。
“欲窮千里目，更上一層樓”。相比北京三號A衛(wèi)星，B衛(wèi)星軌道提高了100多公里，相當(dāng)于成像距離遠了100多公里?！疤焓嫦鄼C”的焦距更長，可適應(yīng)更高的軌道，實現(xiàn)了“站得高、離得遠、看得廣、看得清”。
此外，研制團隊增加了主鏡口徑，通過大光圈鏡頭提升了收集光線的能力和解像力；拓寬了全色成像譜段，可吸納更多的光譜信息，使得彩色圖像細節(jié)更豐富；增加了消畸變的光學(xué)元件，進一步消除了最后殘留的畸變。
豎直裝調(diào)，無懼重力
地面重力一直是高品質(zhì)鏡頭裝調(diào)無法繞過的難題，在精密的航天光學(xué)鏡頭裝調(diào)時，通常重力造成的幾十分之一波長的面型影響就會導(dǎo)致裝調(diào)的失敗。
與北京三號A衛(wèi)星“天瞐相機”相比，“天舒相機”最大的區(qū)別之一就在于其光學(xué)鏡頭采用了豎直裝調(diào)技術(shù)。相比傳統(tǒng)的水平裝調(diào)，該技術(shù)能克服地面重力影響，適用于大口徑相機的裝調(diào)，技術(shù)上更具挑戰(zhàn)性。以“天舒相機”為開端，攻克豎直裝調(diào)技術(shù)可以為我國未來的更大口徑相機裝調(diào)奠定基礎(chǔ)。
自主智能，方便好用
“天舒相機”嵌入大量先進智能芯片，大幅度提高了智能化、自主化水平。為幫助用戶更好的使用，相機在設(shè)計上也更“貼心”。
相機采用了與衛(wèi)星同款的高性能CPU，實現(xiàn)智能最佳成像參數(shù)，并具備自糾錯能力。相機具備斷電保持的記憶調(diào)用功能，讓調(diào)整好的各項參數(shù)不受開關(guān)機的影響，讓使用者更加關(guān)注拍攝的目標(biāo)。相比北京三號A衛(wèi)星“天瞐相機”的傳統(tǒng)地面人工調(diào)焦，新增星上自動調(diào)焦功能，可以快速適應(yīng)不同遠近目標(biāo)，方便用戶使用。
相機焦面視頻電路具備計算處理能力、正反向掃描能力以及面陣視頻成像能力，以適應(yīng)衛(wèi)星多種復(fù)雜成像模式。電路的快速驅(qū)動能力保證了最佳成像參數(shù)，還可進行實時處理。數(shù)據(jù)率比北京三號A衛(wèi)星“天瞐相機”快了1倍多，可用于打造數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹案咚俟贰薄?/p>
不畏溫差，“四季常春”
光學(xué)成像系統(tǒng)除了需要提供優(yōu)異清晰的像質(zhì)外（高輻射質(zhì)量），還需要提供優(yōu)異的幾何質(zhì)量，來保證圖像的幾何位置精度。宇宙之中，忽冷忽熱，溫差極大，相機只有在極其穩(wěn)定的溫度環(huán)境下工作，才能保證成像的幾何質(zhì)量。為此，“天舒相機”具備一套精密熱控系統(tǒng)來保證自身極高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。
“天舒相機”鏡頭熱控采用創(chuàng)新的多模式控溫技術(shù)，保證鏡頭始終處在最佳的成像溫度環(huán)境中。相比間接控溫技術(shù)，節(jié)省了近200W的熱控功耗。
相機的多路精密控溫能力，在保障相機鏡頭自身的同時，也使安裝在相機主體上的星敏支架、測微陀螺等的溫度保持穩(wěn)定，這些姿態(tài)部組件共同保證了相機圖像的幾何定位精度。
超穩(wěn)防抖，安心拍攝
對于0.5米級高分辨成像，極其微小的抖動都會對成像質(zhì)量造成明顯影響。如何讓相機在衛(wèi)星機動過程中，依然“不懼抖動安心拍”？
研制團隊將相機通過3組可控作動桿類似懸浮地精確安裝在衛(wèi)星平臺上，在姿控系統(tǒng)實時控制下，實現(xiàn)了主動穩(wěn)定防抖。為了摸索減震效果，研制團隊設(shè)計了一套微振動顫振測量系統(tǒng)，可以測出成像時每個光學(xué)元件的微小的振動情況。在相機與衛(wèi)星平臺的親密合作下，保障了成像的質(zhì)量。
“太空直播”，流暢自然
“天舒相機”利用衛(wèi)星姿態(tài)控制能力，可以對目標(biāo)“屏息凝視、目不轉(zhuǎn)睛”，實現(xiàn)高機位“太空直播”。相機焦面增加了面陣探測器，具備熱門的視頻成像功能，能夠自動曝光，使得錄制出的視頻自然流暢，將用于動態(tài)監(jiān)視地面、海上、空中活動目標(biāo)，甚至還能捕捉到太空中高速運行衛(wèi)星的精彩瞬間。
▲五院北京三號B衛(wèi)星“天舒相機”研制技術(shù)團隊
打造“中國高分”品牌，推動遙感應(yīng)用的發(fā)展，五院相機研制團隊將接續(xù)拼搏，不懈追求，為航天強國建設(shè)作出新的更大貢獻。
