從1926年3月16日，火箭先驅、發(fā)明家羅伯特·戈達德成功發(fā)射了世界上第一枚液體火箭，人類從此開始不斷突破想象空間的上限，五千年歷史中孕育了無數(shù)神話的宇宙太空，從此留下了一個個人類星空探索先驅們的足跡。
2005年開始，為了推動空間探測科學與技術向更前沿領域發(fā)展，探索將更多新的理念和算法融入空間軌道設計，歐洲航天局（ESA）發(fā)起了全球范圍的“國際空間軌道設計大賽（GTOC）”，賽事逐漸成為世界航天領域最高水平的專業(yè)性競賽，不但代表了空間軌道設計領域的最高水準，還被稱為航天界的“奧林匹克”。
在前九屆賽事中，來自歐美頂級科研機構的戰(zhàn)隊包攬了全部冠軍，NASA下屬的美國噴氣推進實驗室（JPL）更是獲得了其中四座桂冠。
時間來到2019年，第九屆賽事冠軍美國噴氣推進實驗室公布為新一屆比賽出了道難題“移民銀河系”，題目設想在9000萬年的時間里，三種不同類型的星際飛船被送到銀河系以將人類擴散到整個星系。
賽事于2019年6月13日凌晨3：55收官，當結果公布，震動了國際航天界，來自中國的兩只戰(zhàn)隊從73支代表隊中脫穎而出分獲冠亞軍，堪稱“航天國家隊”的國防科技大學和西安衛(wèi)星測控中心聯(lián)隊獲得了冠軍，而首次參賽，剛剛成立僅一年的國內商業(yè)航天初創(chuàng)公司“星邑空間”聯(lián)合清華大學航天航空學院組隊斬獲亞軍。
星邑指揮控制中心12米口徑天線
盡管已經(jīng)過去了三年，回憶當時扣人心弦的賽況，星邑空間創(chuàng)始人王錚依然帶著緊張、興奮和些許遺憾：“那一屆的賽題不僅創(chuàng)新性強、而且難度為歷屆最高，在73支參賽隊伍中，只有42支隊伍獲得有效成績。我們和清華聯(lián)隊根據(jù)題目的任務約束，設計并不斷改進多路徑搜索算法，在一個月艱苦的賽程中，嘗試了計算了上千萬條探測路徑，并在賽程的后半段保持領先，直到收官當天凌晨三點才被超過。”
成績只是過往，成立短短四年來，星邑空間腳踏實地的夯實了一個又一個里程碑，現(xiàn)在，已經(jīng)成為國內商業(yè)航天測運控領域的中堅力量。
“今年以來，國內一共發(fā)射了83顆商業(yè)衛(wèi)星，我們?yōu)槠渲?0顆提供了地面測運控服務?！蓖蹂P驕傲的向36氪介紹。
幕后英雄，深藏功與名
2020年，NASA傳奇科學家凱瑟琳·約翰遜（Katherine Johnson）于美國當?shù)貢r間3月24日逝世，享年101歲。以她和另兩位非裔女科學家為原型的電影《隱藏人物》，曾獲第89屆奧斯卡獎最佳影片提名。
凱瑟琳在NASA工作了33年，期間幾乎參與了美國航天領域每一項重要的里程碑，曾全憑手算火箭和返回艙的運行軌跡，將美國第一位宇航員送入太空。
但由于航天工作的特殊性，長期以來她在工作中的成就，即使家人親友也都無從知曉。
同樣，航天測控也很少有人關注，畢竟它既沒有火箭發(fā)射瞬間的震撼，也不像夜空中的星座般輝煌。
“坦率地說，相對于聚光燈下的火箭和衛(wèi)星研發(fā)制造行業(yè)，公眾對航天測運控的關注度要低一些，在成熟發(fā)展的環(huán)境下，這個行業(yè)也不是整個產(chǎn)業(yè)鏈中經(jīng)濟附加值最高的部分，但是無論火箭和衛(wèi)星怎樣發(fā)展，測運控都是剛需?！蓖蹂P客觀的談到測運控在航天產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。
我國航天測控泰斗，中國工程院院士沈榮駿中將曾指出：火箭發(fā)射、衛(wèi)星上天以后，所有的運行管理服務都離不開測控，因此它是整個航天系統(tǒng)的重要組成部分，也是未來商業(yè)航天發(fā)展的重要方向。抓好技術基礎，抓好運營，將是未來商業(yè)測運控企業(yè)發(fā)展的兩個很重要的方面。
“我們是連接天地的唯一通道，天地間的信息傳輸通道只是最基本的功能，測運控同時還承載了大量不同類型的衛(wèi)星數(shù)據(jù)在這個平臺上匯聚分發(fā)，因此是整個航天產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一個重要組成部分?！蓖蹂P進一步介紹說：“在此基礎上，測運控系統(tǒng)要為用戶提供更復雜、難度更大的衛(wèi)星和星座運行管理服務，確保衛(wèi)星安全和正常運行?！?/p>
要建立天地間最可靠的唯一通道，基站、地面測運控網(wǎng)絡是基礎。星邑空間在銅川和西安建設了兩個任務指揮控制中心，做到了同時運行、功能互備。在東北鶴崗、西北喀什、伽師、西南麗江和中部銅川現(xiàn)已分別部署了7套大口徑天線、具備單波束多目標等功能的地面測運控設備。從工作頻段、測控模式和技術指標、到站點的地理分布據(jù)已達到了理想的狀況。
截至目前，星邑空間已經(jīng)為150余顆衛(wèi)星提供超過20000圈次測運控服務，在下一階段，其愿景是建設覆蓋全球的地面測運控站網(wǎng)，具備服務1500顆衛(wèi)星、10個大型星座的能力。
為此，星邑空間正在積極部署測控網(wǎng)二期建設，已有15套大型測運控設備進入投產(chǎn)研制狀態(tài)，預計明年3月陸續(xù)出所列裝；其中除一套小口徑箭遙設備外，全部是7.3米、12米大口徑天線，部分帶有箭遙功能，星邑還在大幅增加機動站數(shù)量以提升站網(wǎng)的布局廣度、密度和靈活度。同時，國內浙東、福建、海南等區(qū)域補網(wǎng)建設也有序進行，海外部署已完成了馬來西亞、白俄明斯克、塞爾維亞、阿根廷、新西蘭站址初選，預期到2024年將實現(xiàn)全球覆蓋。
對于國內航天市場而言，業(yè)務的巨大增量既來自于自身能力的提升，也來自于市場需求的旺盛增長，商業(yè)航天為這個曾經(jīng)異常神秘的領域帶來了活力。
厚積薄發(fā)，探索商業(yè)航天最優(yōu)解
說到商業(yè)航天，美國于2006年首次運行的“商業(yè)軌道運輸服務計劃（COTS）”在全球范圍都是一個重要的時間節(jié)點，COTS 及其后續(xù)計劃不但給出了明確的商業(yè)航天市場需求，還為創(chuàng)業(yè)公司注入項目啟動資金，更重要的是為其提供了關鍵性的技術支持，從而實現(xiàn)了從計劃航天到商業(yè)航天的平滑過渡，也成為國際商業(yè)航天市場爆發(fā)的契機。
作為有著20年航天行業(yè)管理與實踐經(jīng)驗，參與載人航天、探月工程、北斗導航等重大航天發(fā)射測控任務120余次，先后榮立個人一、二、三等功的航天功臣，王錚對于國內商業(yè)航天近年來的發(fā)展感觸頗深：“自2014年開始萌芽、2015年醞釀起步，經(jīng)過七年的發(fā)展，國內的商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)仍然處在努力探索、積累沉淀和等待破局的階段。這期間先后誕生過幾百家商業(yè)航天企業(yè)，與之相關和配套的生產(chǎn)商、供應商、服務商、投資商更是林林總總、不計其數(shù)。”
商業(yè)航天可以激發(fā)更大的創(chuàng)新能動性；可以更好的整合社會資源；可以建立起更高效的供應鏈；可以采用模塊化、系列化、組合化方案大幅降低成本。但市場也是一把雙刃劍，身處商業(yè)化的市場中，賽道玩家們必須快馬加鞭，將自己的潛能發(fā)揮到極致。
逆水行舟，不進則退，回顧航天人一路走來的艱辛，王錚談到：“在這七年間，商業(yè)航天企業(yè)各自采用不同的技術路線、不同的商業(yè)模式、不同的運營風格、不同的發(fā)展路徑，有的喧囂過后黯然離場，有的難以為繼謀求轉型，有的步履維艱苦苦支撐，有的堅守初心篤定不移。但是作為航天人，大家有一點共識，都盼望中國商業(yè)航天乘風破浪、成長壯大?！?/p>
在商業(yè)航天的大市場中，應用層的需求呈現(xiàn)量級規(guī)模的增長，牽引著商業(yè)衛(wèi)星規(guī)模和運載能力不斷邁上更高的臺階，對商業(yè)測運控服務的需求也隨之大幅度增加。
對此，王錚詳細介紹：“值得注意的是，隨著衛(wèi)星制造和運營客戶快速地成長成熟，新增商業(yè)衛(wèi)星的類型加快向應用類衛(wèi)星和星座轉變，多星組網(wǎng)運行的要求增加，而且星座構型越發(fā)的復雜，安全運行的要求更高，測運控任務的復雜度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠要求也不斷提高，對高水平商業(yè)測運控服務能力的需求更加凸顯?！?/p>
國際空間軌道設計大賽中的優(yōu)異表現(xiàn)充分體現(xiàn)了星邑空間在軟件和算法方面的實力，如果說建站比拼的是硬實力，軟件則更能凸顯航天測運控的綜合實力。
星邑空間在為客戶提供遙測數(shù)據(jù)接收、數(shù)傳數(shù)據(jù)接收、遙控指令發(fā)送等基礎服務之外，還包括衛(wèi)星全壽命期托管、碰撞預警和規(guī)避、星座運行控制、衛(wèi)星任務總體設計，以及衛(wèi)星變軌策略制定、軌控方案和計劃生成、軌控任務實施和效果評估這些高附加值的服務。
此外，星邑空間還擁有完全自主知識產(chǎn)權的高精度軌道動力學模型和完備的衛(wèi)星軌道姿態(tài)控制技術實現(xiàn)方案及軟件。除了具備衛(wèi)星軌道姿態(tài)計算與控制、軌道動力學仿真、碰撞預警分析等功能之外，近地衛(wèi)星管道半徑保持控制、高軌衛(wèi)星的遠地點變軌及維持、衛(wèi)星星座的部署及在軌管理、航天任務軌道設計等方面均已達到國際先進水平。
被快速成長的商業(yè)航天市場認可是體現(xiàn)綜合實力的最佳佐證。從成本考慮，低軌道一箭多星在商業(yè)航天市場漸成主流，但是對測運控服務能力也提出了更高的要求。
“今年我們參加了多次一箭多星發(fā)射測控任務，對多站接力跟蹤測控、單波束多目標跟蹤能力、初軌快速確定、星座入軌部署等等提出非常高的要求。如果在星箭分離后入境第一圈的弧段內，沒有足夠數(shù)量和能力的地面站部署，以及軌道分析計算能力，這樣的工作是無法勝任的。再比如，在今年的一次星座控制任務中，我們的專家團隊為任務量身定制軌控軟件，并且組織工作組在任務現(xiàn)場保駕，與客戶共同設計制定方案對多個衛(wèi)星實施控制，確保了星座構型部署順利完成?！蓖蹂P分享了星邑空間在前沿方向的探索。
在今年2月27日11時06分，長八遙二火箭成功完成一箭22星的發(fā)射任務，圓滿將7家不同單位研制的22顆衛(wèi)星送到指定軌道，創(chuàng)造了我國一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀錄。
星邑空間承擔了其中“西電一號”、“巢湖一號”、“海南一號”、“吉林一號”、 “泰景四號01星”等18顆商業(yè)衛(wèi)星的測運控任務。
2021年以來，星邑空間多次執(zhí)行了一箭多星跟蹤測量控制及數(shù)傳接收任務，而這些還不是測運控服務商所面臨的最大挑戰(zhàn)。
承上啟下、挑戰(zhàn)不可能的任務
“其實火箭點火 30 秒鐘以后，星、箭的管理和狀態(tài)判斷就都交由測運控來完成了。一直持續(xù)到星箭分離、衛(wèi)星入軌之后，再貫穿衛(wèi)星的整個生命周期。測運控是航天器升空后與地面的唯一聯(lián)系，是航天器遨游太空的生命線?！边@條生命線是如此的重要，王錚還將其比作“連接天地的樞紐”。
衛(wèi)星同在各自的軌道上運行，但其功能和用途各不相同，區(qū)分開來大致可分為通信、氣象、資源、偵察、導航五大類。據(jù)不完全統(tǒng)計，太空中共有五千多顆在軌衛(wèi)星，單顆衛(wèi)星動輒數(shù)千萬、甚至還有價值數(shù)億的存在，每顆衛(wèi)星的設計和實際壽命只有五到十年，因此一方面要盡量延長每一顆衛(wèi)星的使用時間，另一方面要最大程度避免衛(wèi)星失聯(lián)，而這都是對于商業(yè)航天測運控提出的更高要求。
提到衛(wèi)星搶救，王錚自豪地說：“星邑空間是商業(yè)航天領域第一家、也是唯一一家成功執(zhí)行衛(wèi)星搶救任務的公司?！睍r間回到2019年，某顆衛(wèi)星已遠超在軌服役壽命期限，技術狀態(tài)已不穩(wěn)定且技術復雜度較高，星邑空間接受客戶委托，為該星制定了專業(yè)的在軌管理實施方案，在兩周時間內便實現(xiàn)了衛(wèi)星遙測實時處理解析和遠程顯示，也是不久后參加國際空間軌道設計大賽的一次賽前實戰(zhàn)演練。同年8月，星邑空間工程師發(fā)現(xiàn)該衛(wèi)星信號失聯(lián)并持續(xù)多日，衛(wèi)星軌道和姿態(tài)存在失控風險。應客戶要求，星邑空間技術團隊對衛(wèi)星實施緊急搶救工作，自9月11日起，按照搶救方案連續(xù)跟蹤15天，盲發(fā)遙控指令1193條，對星上蓄電池、測控發(fā)射通道、測控電源、太陽敏感器、動量輪、速率阻尼、地球捕獲模式等進行操控，盡最大努力調整衛(wèi)星電源系統(tǒng)負載和在軌姿態(tài)，終于在9月26日18:20，將衛(wèi)星從電源充放電失衡的失聯(lián)狀態(tài)中搶救成功，控制衛(wèi)星重新進入正常在軌工作狀態(tài)，為衛(wèi)星研制方和用戶挽回了重大的資產(chǎn)損失。
“衛(wèi)星工程是一個極其復雜的大系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)都要在成本、可靠和效率之間尋找適當?shù)钠胶?，對于測運控系統(tǒng)來說，在這種實戰(zhàn)條件下展現(xiàn)出的異常處置能力就顯得格外的寶貴，這來自于團隊的工程經(jīng)驗、專業(yè)水準和敏感度。這種能力，是贏得客戶信任，獲取更多業(yè)務的一個重要原因，也是星邑空間能夠不斷發(fā)展壯大的核心競爭力之一?！鄙虡I(yè)航天是一個完整的有機體，王錚對測運控做出了客觀的定位和判斷。
誠然，測運控這個賽道并沒有足夠的光鮮，但它是支持中國商業(yè)航天、乃至整個航天事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要組成部分。而且，測運控中涵蓋了商業(yè)航天中真正高附加值的服務，這是一片巨大的藍海有待賽道玩家們不斷探索。
黨的二十大報告中明確指出：十年來我國基礎研究和原始創(chuàng)新不斷加強，一些關鍵核心技術實現(xiàn)突破，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機、衛(wèi)星導航、量子信息、核電技術、新能源技術、大飛機制造、生物醫(yī)藥等取得重大成果，進入創(chuàng)新型國家行列。
航天事業(yè)發(fā)展，體現(xiàn)的是綜合國力與國際影響力，要加快建設航天強國，由航天大國邁向航天強國，加快發(fā)展商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)是必由之路。
并且，太空空間資源有限，國際電信聯(lián)盟對軌道和頻譜獲取采取“先到先得”原則，盡快發(fā)展商業(yè)航天充實航天力量刻不容緩。
對此，王錚樂觀的表示：“我們綜合判斷中國的商業(yè)航天、包括商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)射數(shù)量，在未來兩三年將會有重大突破。星邑空間立足于國家戰(zhàn)略和大背景，且要探索符合市場要求、符合自身特點的發(fā)展路徑，形成、鞏固和提高自己的核心優(yōu)勢。我們的愿景，是建設覆蓋全球的地面測運控站網(wǎng)，具備服務1500顆衛(wèi)星、10個大型星座的能力，打造國家級民商航天測運控平臺，在穩(wěn)定可靠、靈活兼容、精準服務方面下苦功夫，不斷地提升服務能力和質量，從而實現(xiàn)企業(yè)的社會價值和商業(yè)價值。”
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