华北一场大雨带来了不小的损失，凸显了基础设施升级改造的必要性和紧迫性，当然也包括太空基建。中国2023年底开建的超低轨通遥一体星座为将来应对各类地质灾害带来新手段，同时这也是中国航天的又一项黑科技，为中国成为航天强国又打开一扇门。我是东城观星，再给大家讲点航天科技的事。

为啥说超低轨通遥卫星星座是黑科技呢？因为超低轨卫星非常考验航天技能，而通遥一体星座也是走在世界前端的新一类应用卫星，战略意义非凡。中国要建设的就是一个300颗卫星构成的超低轨通遥一体卫星星座，2030年前建成，这在世界范围内也是比较前沿的。

先说说超低轨卫星。如果问你卫星轨道越高越好，还是越低越好？你可能会说高有高的好处，低有低的好处，不同的轨道有不同的用途。大家也都知道，轨道越高发射越困难，轨道越低发射越简单。所以哪个国家卫星发射的越远也代表航天技术越发达。但是其实还有一类轨道，虽然发射很容易，但很少有国家往这里发射卫星，这类轨道就是超低轨道。

所谓超低轨道，就是轨道高度低于300公里的轨道，一般高于100公里。这一类的轨道从发射的角度来说，发射成本低、入轨用时短、火箭运载量也大。卫星运行在这样的轨道上，也有一些独到的优势。

在超低轨道运行的卫星，离地面最近，对地观测最清楚。不管多么高级的拍摄技术，那都是距离越近拍摄越清楚。两百公里左右轨道运行的卫星拍摄地面显然要比500公里轨道卫星拍摄地面要更清楚。遥想新中国刚成立的那些年，台湾不断派出飞机对大陆拍照观测，著名的U-2飞机，飞行高度两万米，也就是20公里，能拍摄出地面报纸的标题来。高空侦察机肆无忌惮飞行在中国上空，给当时的中国带来了很大的困扰，直到中国利用地空导弹打下了几架侦察机，才让对方消停下来。今天地空导弹技术已经非常成熟，派出侦察机观测别国的行为越来越少了，因为飞机的飞行高度还在各国领空的范畴，搞侦查的飞机是很容易被击落的。

但是，各种观测、侦查活动并没有终止，更多时候已经把这些任务交给卫星来执行了。卫星可以自由地飞到任何国家上空，并不违反国际法，可以光明正大的对别国领空进行观测，这也是侦察卫星的主要任务。当然还有民用的遥感卫星，也是可以进行对地观测的。这些用来对地观测的卫星，肯定是轨道越低，观测效果越好。像中国准备建设的超低轨通遥一体星座，对地观测分辨率就可以达到分米级别，是非常高清的。

对于赈灾来说，超低轨卫星可以得到地面更加高清的影像资料，帮助地面人员实现快速定位事故地点，快速搜救遇险人员等。甚至可以对地面有地质灾害风险的区域进行动态关注，通过变化趋势预测地质灾害发生的风险。

距离近，对于通讯来说也是有利的。美国SpaceX公司准备建设一个4.2万颗卫星的通讯星座，通过高密度卫星来实现宽带的广覆盖。如果把卫星放到更低的轨道上，就可以用更少的卫星实现更高的带宽。简单来说，通讯卫星轨道越低，通讯效果越好，支持的宽带带宽越大。当然，不仅是可以保障带宽，还可以实现低延迟，距离越近信号到达的越快，通讯延迟自然也就更短，甚至比地面光纤的延迟时间还要短，因为光在光纤里面是走弯路的。

在地质灾害发生的时候，很可能会出现地面通讯中断的情况，天上的通讯卫星就可以保障灾区通讯需求。比如北京一些通讯信号塔因大雨破坏而停止服务，如果手机可以连接到通讯卫星，就可以在发生灾害的时候，对外进行通讯。

超低轨道还有一个好处就是响应快。轨道越低，围绕地球一圈的时间也就越短，超低轨道卫星一天就可以围绕地球十几次甚至更多。与此同时，一旦某一个地点发生了特殊事件，比如各类地质灾害等，通过地面调度，卫星可以快速变轨，能在很短的时间内到达目标上空。中国的超低轨通遥一体卫星就可以实现15分钟的快速响应能力。当然，不仅卫星切换轨道可以实现快速响应，就算是地面发射新卫星，因为轨道低入轨简单，也可以实现卫星的快速补充。

还有哪些好处欢迎大家来补充。

按说超低轨道应该是卫星发射的首选轨道，为啥很少有国家愿意占据这类轨道呢？要知道远在三万五千多公里之外的地球同步轨道都快被占满了，500-1500公里的近地轨道也被SpaceX公司的星链卫星弄得密密麻麻。300公里以下的轨道为啥不受待见呢？

主要原因是离地球越近的轨道，受地球的影响越大，运行起来越困难。

首先是空气阻力，离地球越近，空气密度越大，相应地卫星运行中空气阻力也就越大。空气阻力越大，卫星想维持固定轨道运行就越困难，因为空气阻力会让卫星减速，轨道高度就会越来越低，如果不及时调整轨道，很快就会掉回到地球上。就连空间站这种庞然大物，都不会运行在超低轨道上，虽然往超低轨道上发射更容易，但运行起来可是非常不划算的。而且那些高轨道卫星一旦寿命快终结的时候，往往都会利用剩余的一点燃料把运行轨道调整到超低轨道范围，利用空气阻力尽快结束寿命，避免跟其他航天器碰撞形成太空垃圾。

其次是地球扰动。因为地球不是一个标准的球体，卫星围绕地球旋转的时候运行到不同的位置受到的引力不一样，从而会干扰卫星的运行轨道，而且距离地球越近，这种干扰就越大。运行在超低轨道上的卫星，就不能忽略这种作用，要想稳定运行，必须要把这种作用摸清楚，并做好应对工作。

此外，还有空气腐蚀作用。由于超低轨道空气密度比较大，而且宇宙辐射比较强，气体很容易电离变成等离子态，这些等离子态的气体对卫星表面起到一定的腐蚀作用。再加上卫星本身高速运动，也会起到压缩空气的作用，压缩空气就会产生热量，也会对卫星表面产生一定的腐蚀作用。

因此，卫星要想在超低轨道长时间稳定运行，还是非常考验技术水平的，至少卫星携带的燃料量需要提前规划好，一不小心的就是弹尽粮绝。地球半径有六千三百多公里，超低轨道距离地面才两百公里左右，基本上就相当于是贴着地皮飞了。这样的轨道，受空气阻力和地球不均衡引力的影响，非常不稳定，卫星必须要靠自身努力才能稳住身形，稳住轨道。这就类似于飞机在深山里飞行，非常考验驾驶技术。要想稳定轨道，是需要大量燃料的，超低轨道运行的卫星，比近地轨道更费燃料，甚至比一些高轨卫星都要费燃料。

为啥说超低轨道卫星更考验技术呢？对于很多卫星来说，维持稳定的轨道高度是非常必要的，比如导航卫星、遥感卫星等等，如果不能稳定轨道高度，会给测量带来一定的困扰。高轨道卫星可以用化学燃料发动机来维持轨道，往往是隔一段时间加速一次，也叫脉冲式机动。但是这种方式，对于超低轨道来说，会带来比较大的误差。要想让轨道持续稳定，最好是能用持续稳定的微小动力来工作。这就需要近些年比较热门的电推进发动机，往往电推进发动机推力很小，但动力调节非常细腻，可以完美抵消空气阻力，让卫星就像在没有阻力的空间里运行一样。更重要的是，电推进发动机非常节省燃料，能大大延长卫星的寿命。本身电推进发动机就是比较前沿的发动机，能在超低轨道长时间运行卫星的国家，往往都是电推进技术比较成熟的国家。中国的电推进技术最近几年还是发展比较快的。

在超低轨道这种复杂环境中工作，需要考虑的因素还是很多的。围绕地球运动的过程中，空气密度并不是一成不变的，也就是空气阻力（不是）固定的，需要实时检测空气阻力，机动调整运行动力，才能保证卫星稳定运行。由于空气阻力比较大，卫星的外形设计也需要特别考虑，尽量采用降低空气阻力的气动外形。由于空气有一定腐蚀性，还需要对卫星外壳做恰当的防腐蚀处理。由于空气在光照等因素影响下温度会有较大变化，卫星也需要做好恰当的热防护工作等等。

总的来说，能够在超低轨道上建设星座，说明中国的空间技术水平一定达到了世界先进的水平，为建设更大规模卫星体系奠定基础。期待中国成为一个更加强大的航天强国。也希望小朋友们好好学习，为国家强大贡献一份力量。

就介绍这么多，我是东城观星，关注我，每周给大家介绍点高科技的事。