北京三号B卫星三维渲染图 航天科技集团五院提供

2022年8月24日，北京三号B卫星在太原卫星发射中心顺利升空并成功入轨。卫星装载着由航天科技集团五院508所研制的0.5米级高分辨率天舒相机，这是北京三号系列卫星相机中的高端旗舰产品，将在太空执行“天眼”使命，高效服务于资源环境监测、应急管理和粮食安全等关系国计民生的重要领域。

“欲穷千里目，更上一层楼。”身处600多公里的高空，天舒相机不仅能一览祖国广袤的大地，还能将世界风光尽收眼底。

千里之外也能“明察秋毫”

北京三号B卫星天舒相机的视力锐利程度，可以用“明察秋毫”来形容——它能在千里之外识别0.5米大小的目标，比如小轿车的前后挡风玻璃、马路上的斑马线、停车位的划线、广场上的人影等，可谓名副其实的“千里眼”。

在林业管理方面，天舒相机可以区分单个树冠，准确进行森林火灾损失评估，并对非法采伐进行有效监测。在农业管理方面，它可以实现农作物种植面积精确评估，提升植物可分种类。在城市建设方面，它能够及时发现违规建筑和违法用地。

北京三号B卫星天舒相机研制图 航天科技集团五院提供

相比北京三号A卫星天瞐相机，B卫星天舒相机的镜头口径更大、更明亮，性能也更上一层楼。航天科技集团五院508所天舒相机项目经理王劲强介绍，天舒相机采用超长焦距光学镜头，分辨率达到目前国内商业遥感的最高水平。“相机焦面采用国产高性能多谱段TDICMOS线阵，可以像扫描仪一样推扫成像；此外，相机还配备了低噪声的CMOS面阵焦面，可以像单反相机一样实现画幅成像，也可以流畅地视频成像。”

“安身立命”的成像品质

成像品质是航天相机的安身立命之本。为此，研制团队在“天瞐相机”的优异解像能力基础上，重新设计性能更强的光学镜头，升级进化成像能力。

对于这一系列要求和解决办法，航天科技集团五院508所相机主任设计师胡永力将其概括为：

一是“站得高，离得远，看得广，看得清”——“通过增长焦距适应更高的轨道，北京三号B卫星的轨道比A卫星提高了100多公里，相当于成像距离远了100多公里”；

二是“谱段宽，细节多”——“拓宽了全色成像谱段，吸纳更多的光谱信息，更有利于彩色融合图像，彩色细节更丰富”；

三是“眼睛大，视力好”——“增大主镜口径，大光圈镜头能进一步提高收集光线的能力和解像力”；

四是“看东西，不变形”——“光学系统增加了消畸变的光学元件，进一步消除了最后残留的畸变”。

竖直装调“无惧”地球重力

装调精密的航天光学镜头时，非常惧怕地面重力的影响，通常重力造成的几十分之一波长的面型影响就会导致装调失败。相比北京三号A卫星天瞐相机，B卫星天舒相机的最大差别之一就是光学镜头采用竖直装调技术。“相比传统的水平装调，竖直装调适用于大口径相机，技术上更具挑战性。天舒相机只是一个开端，攻克竖直装调技术可以为我国未来的更大口径相机装调铺平道路。”航天科技集团五院508所工艺负责人焦文春告诉记者。

智能芯片让相机“越来越聪明”

由于采用大量先进智能芯片，大幅度提高了智能化、自主化水平，因此天舒相机“越来越聪明”。

天舒相机采用与卫星大脑同款的高性能CPU，能够实现智能最佳成像参数，让拍摄更轻松，并具备自纠错能力。同时，很多贴心设计让相机的操控性能大大提升。“比如，断电保持的记忆调用功能让调整好的各项参数不受开关机影响，使用者可以更多关注拍摄目标；相机焦面视频电路拥有强大的计算处理能力，能正反向扫描和面阵视频成像，以适应卫星的多种复杂成像模式；电路的快速驱动能力，可以使每片探测器在成像过程中始终保持最佳成像参数，还可以进行实时处理；由于‘眼神传递快’，天舒相机的数据传输率比天瞐相机快了1倍多，可打造数据传输的高速公路……”胡永力举例说。

此外，相比天瞐相机的传统地面人工调焦，天舒相机增加了星上自动调焦功能。“这样可以快速适应不同远近目标，从几十公里的物体到上亿公里的深空天体，均可清晰聚焦，方便用户使用。”胡永力补充道。

精密热控始终保障“温暖如春”

在宇宙空间中，忽冷忽热是常态，而且温差极大。为此，研制团队采用多模式控温技术，让天舒相机的镜头始终处于最佳的成像温度。如此一来，既保证了成像的几何质量，又能节省近200瓦的热控功耗，可谓“任尔酷暑寒冬，我这儿始终温暖如春”。

据悉，精密的热控能力在让相机服务自身镜头的同时，也能够很好地保障“邻居”，让安装在相机主体上的星敏支架、测微陀螺等处于稳定的温度状态中——这些姿态部组件关系相机图像的几何定位精度，共同为相机的高成像质量保驾护航。

“稳若磐石”防抖安心拍

对于0.5米级别的高分辨成像，极其微小的抖动都会对成像质量造成明显影响。因此，要拍出清晰的图像，就要在防抖上下苦功。

研制团队将相机通过3组可控作动杆类似悬浮地精确安装在卫星平台上，可有效隔绝卫星运动部件的微振动，在姿控系统的实时控制下保证相机“稳若磐石”，不惧抖动安心拍。

为了摸索减震效果，技术团队还专门研制出一套微振动颤振测量系统，可以测出成像时每个光学元件的微小振动情况，并在设计上尽可能避免。

北京三号B卫星天舒相机研制技术团队 航天科技集团五院提供

“目不转睛”高机位“太空直播”

由于焦面增加了面阵探测器，因此天舒相机具备热门的视频成像功能，并能够自动曝光，录制的视频自然而畅快。“利用卫星姿态控制能力，可以对目标‘屏息凝视、目不转睛’，实现高机位‘太空直播’，动态监视地面活动物体、海上和空中活动目标，甚至还能捕捉到太空中高速运行的卫星交汇的精彩瞬间。”胡永力说。

可见，作为“打破想象力之作”，天舒相机的诸多创新技术让遥感卫星的“高精准”又迈上一个新台阶。（光明日报全媒体记者张蕾 通讯员朱志豪、陈西、胡永力、李莉）