2022 年国外民商用对地观测卫星发展综述

龚燃 姜代洋

（1 北京空间科技信息研究所 2 中国长城工业集团有限公司）

2022 年，国外民商用对地观测卫星领域进入加速升级换代以及稳定补网加强阶段，逐步向精细化、星座化、体系化迈进。一方面，美国、欧洲等国家开启新一代气象卫星系统、环境监测卫星系统的部署，助力综合对地观测能力全面提升；一方面，商业对地观测领域持续演进，技术指标、观测视角与应用能力迭代提升，成为全球地理空间情报的重要支撑，对地观测产业面临深度调整。

1 概述

2022 年，国外民商用对地观测卫星领域共进行了22 次发射，共计发射了125 颗卫星（其中失败7 颗，成功118 颗）。在发射主体方面，主要发射活动基本集中在美国，共发射75 颗（含失败2 颗），欧洲25颗（含失败2 颗），俄罗斯0 颗，日本4 颗（含失败2 颗），印度4 颗（含失败1 颗），其他国家17 颗。从卫星类型来看，光学对地成像卫星数量最多，为70 颗（含失败3 颗），雷达对地成像卫星17 颗（含失败2 颗），气象环境探测卫星22 颗（含失败2 颗），海洋环境探测1 颗，其他环境探测2 颗，射频信号接收定位卫星13 颗。从用途来看，大部分为商用卫星，达112 颗，民用卫星13 颗。

截至2022 年底，国外共有686 颗民商用对地观测卫星在轨运行，美国426 颗，欧洲100 颗，俄罗斯15 颗，日本28 颗，印度20 颗，其他国家97 颗。美国仍是拥有民商用对地观测卫星最多的国家，并且在数量和能力上占有绝对优势。按用途统计，民用卫星186 颗，商用卫星500 颗。

国外民商用对地观测卫星在轨数量（截至2022 年底）（按国家统计）

国外民商用对地观测卫星在轨数量（截至2022年底）（按类型统计）

2 美国

2022 年，美国成功发射73 颗民商用对地观测卫星，其中民用卫星3 颗，商用卫星70 颗，从卫星类型来看，光学对地成像卫星47 颗，雷达对地成像卫星4 颗，气象环境探测卫星15 颗，其他环境探测卫星1 颗，射频信号接收定位卫星6 颗。截至2022 年底，美国共有426 颗民商用对地观测卫星在轨运行。从卫星类型来看，光学对地成像卫星233 颗，雷达对地成像卫星12 颗，气象环境探测卫星144 颗，海洋环境探测卫星2 颗，其他环境探测卫星18 颗，射频信号接收定位卫星17 颗。从卫星用途来看，民用卫星39 颗，商用卫星387 颗。

2022 年，拜登政府延续强化地球科学研究的思路，继续在NASA 财年预算申请中大力支持地球科学领域，成功发射3 项地球科学任务，并持续推进新一代气象环境监测等领域的技术研发，进一步丰富和完善天基对地观测要素；商业对地观测卫星方面，在具备高分辨率、快速重访、干涉测量、射频定位等能力优势的同时，多家创企启动新一代系统的研制，向星座构成多样化、能力更先进等方向发展。

极轨、静止两个系列卫星，新旧两代气象卫星共同发展

2022 年，美国在地球静止轨道（GEO）气象卫星和极轨气象方面均有补给。GEO 气象卫星方面，当前在轨的最新一代地球静止环境业务卫星- R（GOES-R）系列中的第3 颗GOES-T 卫星于3月1 日发射，该卫星入轨后称为GOES-18，将位于西经136.8°的轨位，以接替出现故障的GOES-17 卫星；极轨气象卫星方面，“联合极轨卫星系统”（JPSS）系列的第3 颗JPSS-2 卫星于11 月10 日发射，该卫星入轨后称为诺阿-21（NOAA-21），将接替NOAA-20 和“索米国家极轨合作”（Suomi-NPP）卫星的观测任务。

同时，美国国家海洋与大气管理局（NOAA）和美国国家航空航天局（NASA）陆续授予多家公司下一代“地球静止轨道扩展观测”（GeoXO）卫星及载荷的A 阶段研究合同，分别对卫星技术方案以及星载闪电制图仪（LMX）、大气成分仪（ACX）、海洋水色仪（OCX）进行A 阶段研究，为NOAA 在2024 年正式授出GeoXO 卫星研制合同奠定基础。与目前现役的GOES-R 系列相比，GeoXO 卫星将具备更强的成像能力，为未来的环境挑战提供重要信息，以支持美国的天气、海洋和气候业务。

部署多项地球科学卫星任务，以增强对不断变化的地球的监测能力

美国2022 年实施了4 项地球科学任务，包括：“基于小卫星星座的降水结构和风暴强度的时间分辨观测”（TROPICS）星座、“地球表面矿物粉尘源调查”（EMIT）载荷、JPSS-2 卫星、“地表水和海洋地形”（SWOT）卫星，涉及热带气旋、矿物粉尘、极端风暴、地表水和海洋地形等多个领域。

TROPICS 是由3 个低地球轨道平面上的6 颗立方体卫星组成的星座，每颗卫星携带一个微型微波辐射计，用于研究热带气旋，其首批前2 颗卫星于6 月发射失败，尽管如此，该任务仍然可以通过4 颗卫星实现其科学目标；EMIT 载荷为一台高光谱成像仪，于7 月14 日发射，并安装在“国际空间站”（ISS）上，用于全面测量地球矿物粉尘源区域的矿物成分，其观测精度将使该仪器成为太空中最复杂的对地成像光谱仪之一；SWOT 卫星于12 月16 日发射，星上搭载了一台Ka 频段雷达干涉计（KaRIN），能对地表进行高精度、高分辨率的宽幅宽干涉测量，观测精度达到10 ～20km 左右，观测幅宽达120km，可以同时获取二维的高度信息，这些均比传统高度计有了很大改进。

商业公司开发新一代卫星系统，瞄准高空间和高光谱分辨率

2022 年，行星公司（Planet）、黑色天空公司（BlackSky）、卡佩拉航天公司（Capella）等初创公司均在持续扩展星座规模的基础上，开始研发新一代卫星系统，包括光学、SAR、高光谱等类型。

行星公司目前在轨运行200 多颗分辨率3m 的“鸽群”（Flock）卫星和21 颗分辨率0.5m 的“天空卫星”（SkySat）。该公司首先于4 月公布了其下一代“鹈鹕”（Pelican）卫星星座，该星座由32 颗卫星组成，于2023 年初开始发射，将实现每日提供至少10 幅陆地观测图以及30 个中纬度地区的图像，分辨率提高到0.3m；随后于10 月发布名为“唐纳雀”（Tanager）的高光谱成像卫星星座，首批两颗Tanager 高光谱卫星计划在2023 年前发射，每颗Tanager 卫星将包含400 个光谱带，分辨率为每像素30m，用于监测识别甲烷和二氧化碳的特征。

黑色天空公司在2022 年补给了2 颗BlackSky卫星，在轨卫星规模扩大到14 颗，分辨率1m，平均重访率为每天8 ～10 次。公司计划从2023 年中期开始发射最高分辨率0.35m、平均分辨率0.5m 的第三代卫星，星上还将携带红外遥感器、星间链路和星载数据处理模块。

卡佩拉航天公司目前有8 颗SAR 卫星在轨运行。公司计划2023 年开始发射其新一代“阿卡迪亚”（Acadia）雷达成像卫星，该卫星的带宽为700MHz，与之前的500MHz 带宽相比，功率提高了40%以上，斜距分辨率提高至0.214m，地面距离分辨率提高至0.31m。

Tanager 高光谱卫星（来源：Planet 官网）

Acadia 卫星（来源：Capella 官网）

商业气象与射频定位成为新的增长点，新系统开发、部署与应用同步开展

2022 年，螺旋公司（Spire）、鹰眼360 公司（HawkEye 360）等典型商业气象与射频定位初创企业持续部署卫星，并与军方、政府等用户积极建立长期战略合作。螺旋公司目前运行100 多颗“狐猴”（Lemur）无线电掩星卫星，并计划从2023 年底开始发射携带高光谱微波探测仪（HYMS）的16U 立方体卫星，以改善天气预报服务。鹰眼360 公司计划在2025 年实现60 颗射频定位卫星，即20 组三星集群在轨运行，将重访周期将从目前的90min 缩短为12 ～20min。此外，明日气象技术公司（Tomorrow.io）正在开发能采集地球降水和风暴结构数据的气象卫星星座，ACME AtronOmatic 公司计划建造250 颗卫星组成的天气数据星座，极光洞察公司（Aurora Insight）已获得麦克萨技术公司（Maxar Technologies）的战略投资，将进一步增强其在全球射频环境测量方面的能力。

3 欧洲

2022 年，欧洲共计成功发射23 颗民商用对地观测卫星，其中民用卫星4 颗，商用卫星19 颗。截至2022 年底，欧洲共有100 颗民商用对地观测卫星在轨运行。从卫星类型来看，光学对地成像卫星27 颗，雷达对地成像卫星28 颗，气象环境探测卫星12 颗，海洋环境探测2 颗，其他环境探测12 颗，射频信号接收定位19 颗。从卫星用途来看，民用卫星43 颗，商用卫星57 颗。

2022 年，欧洲新一代气象卫星系统、“哥白尼”（Copernicus）系统、“地球探索者”（Earth Explorer）计划均迎来了重要进展，未来将更加关注环境问题和数字化发展；在冰眼公司（ICEYE）再补给7 颗商业SAR 微纳卫星的同时，光学对地成像方面关注高光谱技术的发展，不过遗憾的是下一代昴宿星-5、6（Pleiades NEO-5、6）发射失败导致未能实现4 星组网。

新一代地球静止轨道气象卫星的首星发射成功

12 月13 日，欧洲“第三代静止轨道气象卫星”（MTG）系列的首颗MTG - I1 卫星成功发射。MTG-I 卫星共有4 颗，属于MTG 任务中的成像卫星，此外还包括2 颗探测卫星（MTG-S）。第三代MTG 气象卫星将取代目前在轨运行的“第二代静止轨道气象卫星”（MSG）系统，在未来20 年内为欧洲提供GEO 气象卫星数据服务。MTG-I 卫星配备了新型的灵活组合成像仪（FCI）、闪电成像仪（LI）等载荷，能大大增强现有MSG 卫星星载成像仪的性能，并可提供地球全盘80%以上闪电放电的连续监测能力，同时能对严重风暴进行早期预警。

MTG-I1 卫星（来源：EUMETSAT 官网）

“哥白尼”计划的多个新一代环境卫星项目取得进展

2022 年，除了继续建造“哨兵”（Sentinel）系列专用卫星外，“哥白尼”计划下的多项“哥白尼扩展哨兵”任务也取得了进展。其中，“陆地表面温度监测”（LSTM）和“极地冰雪地形测高任务”（CRISTAL）卫星均通过初步设计评审（PDR），前者主要目标是通过捕捉地表温度（LST）的变化在全球范围内监测农田蒸散率，后者将携带一个先进的多频高度计，用于测量海冰厚度和冰盖高度，以获取关键的气候变化指标。“人为产生的二氧化碳监测任务”（CO2M）则与泰雷兹-阿莱尼亚航天（TAS）公司签署了载荷开发的补充合同，将同时提供高度精确的CO2和NO2浓度测量、气溶胶密度测量以及云探测和制图，确保CO2浓度测量的最大精确度和误差校正。

LSTM 卫星（来源：ESA 官网）

Harmony 卫星与sentinel-1 卫星协同观测（来源：ESA 官网）

“地球探索者”再添新任务，未来将继续拓展对地观测要素

2022 年，欧洲航天局（ESA）的“地球探索者”任务陆续确定了第9 次和第10 次任务，分别为“远红外辐射理解与监测”（FORUM）卫星和“和谐”（Harmony）卫星。这两项任务均属于ESA“未来对地观测”（FutureEO）计划，目前在该计划下已发射9 颗卫星。

FORUM 卫星是首颗在远红外范围内观测地球的卫星，将通过测量地球向太空释放的热量来帮助提高气候预测准确性，星上搭载的傅里叶变换光谱仪能够检查地球的温室效应、冰云和大气中水蒸气的特性。Harmony 将包括两颗相同的卫星，每颗卫星携带一个单向接收合成孔径雷达和一个多视角热红外仪器，并与Sentinel-1 卫星协同开展高分辨率观测，提供大量关于海洋、冰、地震和火山的新信息，为气候研究和风险监测作出贡献。

FORUM 卫星（来源：ESA 官网）

德国EnMAP 卫星（来源：enmap 官网）

多国发射和开发高光谱卫星，高光谱成像成为发展热点

4 月1 日，德国成功发射了名为“环境制图与分析计划”（EnMAP）的首颗高光谱成像卫星，该卫星携带了一台高光谱成像仪，空间分辨率为30m×30m，光谱范围为420 ～2450nm，光谱谱段数242 个，旨在提供新型全球地球环境数据集，研究人类活动对生态系统的影响。同时，意大利航天局（ASI）启动研发第二代“应用任务高光谱先驱第二代”（PSG）卫星，与第一代“应用任务高光谱先驱卫星”（PRISMA）相比，其空间分辨率将有所提高，平台和仪器的灵活性也将增强，以支持自然和大气资源监测等应用的发展。

4 俄罗斯

2022 年，俄罗斯未发射民商用对地观测卫星。截至2022 年底，俄罗斯共有15 颗民用对地观测卫星在轨运行，与2021 年底在轨情况相同。从卫星类型来看，光学对地成像卫星9 颗，气象环境探测卫星6 颗。从卫星用途来看，俄罗斯目前没有商用对地观测在轨运行。

2022 年俄罗斯在民商对地观测卫星方面体系仍不完备，虽然发展了陆地卫星和气象卫星，但海洋卫星方面的短板比较明显。虽然身处俄乌冲突中，俄罗斯仍然注重加强新卫星系统研发和部署，积极恢复对地观测卫星系统建设。

5 日本

2022 年，日本共成功发射2 颗商用对地观测卫星，另有2 颗商用对地观测卫星发射失败。截至2022 年底，日本共有28 颗民商用对地观测卫星在轨运行。从卫星类型来看，光学对地成像卫星14 颗，雷达对地成像卫星7 颗，气象环境探测卫星3 颗，其他环境探测4 颗。从卫星用途来看，民用卫星14 颗，商用卫星14 颗。

2022 年，日本未发射民用卫星。商业卫星方面，合成数据透视公司（Synspective）开启了首发，成功发射了首颗StriX-β 试验星和首颗StriX-1业务星，StriX 卫星带有X 频段SAR，单极化，分辨率1 ～3m，幅宽10 ～30km，具有条带、滑动聚束成像模式。Synspective 公司计划发展由至少30 颗卫星组成的SAR 微卫星星座，旨在利用高分辨率数据为全球市场提供数据产品和解决方案。

6 印度

2022 年，印度成功发射2 颗民用对地观测卫星和1 颗商用对地观测卫星。截至2022 年底，印度共有20 颗民商用对地观测卫星在轨运行，其中民用卫星19 颗，商用卫星1 颗。从卫星类型来看，光学对地成像卫星13 颗，雷达对地成像卫星1 颗，气象环境探测卫星3 颗，海洋环境探测卫星3 颗。

印度在2022 年成功部署3 颗民商用对地观测卫星，分别覆盖了光学对地成像、雷达对地成像和海洋环境探测领域，进一步完善了其对地观测卫星体系，尤其是于2022 年首次发射了商业高光谱成像卫星，是其商业对地观测领域的一个重要里程碑。

2 月14 日，印度空间研究组织（ISRO）成功发射雷达成像卫星-1A（RISAT-1A），携带C 频段SAR 成像仪，确保全天时全天候观测能力，为农业、林业、土壤水分、地质、海冰、海岸带监视和洪涝监测等领域提供高分辨率图像，也可用于军事侦察监视；4 月1 日，印度创企业皮克斯公司（Pixxel）成功发射了其高光谱成像卫星星座的首星——TD-2，又名“沙昆塔拉”（Shakuntala），质量不到15kg，能够捕捉可见光和红外光谱中150 多个谱段的图像，分辨率为10m，远远超过NASA、ESA 等机构发射的分辨率30m 的高光谱卫星；11 月26 日，印度空间研究组织成功发射第三代海洋监测卫星——对地观测卫星-6（EOS-6），也称为海洋卫星-3（Oceansat-3），该系列首次携带了3 个海洋观测遥感仪器，包括：海洋水色监测仪（OCM-3），含13 个通道，分辨率360m，幅宽1400km；海面温度监测仪（SSTM），可提供海洋表面温度；Ku 频段散射计（SCAT-3），将提供海洋表面的高分辨率风矢量（速度和方向）。

TD-2 卫星（来源：Pixxel 官网）

7 其他国家和地区

2022 年，其他国家或地区共计成功发射17 颗民商用对地观测卫星，包括阿根廷9 颗、加拿大3 颗、新加坡2 颗、乌克兰1 颗、伊朗1 颗、以色列1 颗，其中民用卫星3 颗，商用卫星14 颗。截至2022 年底，其他国家或地区共有96 颗民商用对地观测卫星在轨运行。从卫星类型来看，光学对地成像卫星74 颗，雷达对地成像卫星8 颗，气象环境探测卫6 颗，海洋环境探测1 颗，其他环境探测7 颗。从卫星用途来看，民用卫星56 颗，商用卫星41 颗。

加拿大继续补给温室气体探测卫星，并通过载荷搭载方式扩大覆盖范围

2022 年，加拿大温室气体公司（GHGSat）共补给了3 颗温室气体卫星- C（GHGSat - C），将其在轨星座数量扩大到6 颗。同时，与美国螺旋公司签署了空间服务协议，根据协议，螺旋公司将在2023 年发射3 颗载有GHGSat 公司碳监测载荷的16U 卫星，而GHGSat 公司将使用螺旋公司的“空间即服务”接收其数据并运行其有效载荷，以满足其测量全球工业场所甲烷排放的日益增长的需求。

阿根廷卫星逻辑公司扩大星座规模、提升卫星能力

2022 年，阿根廷卫星逻辑公司（Satellogic）共补给了9 颗“新卫星”（NewSat），在轨卫星数量达到29 颗。这9 颗卫星中，从第5 颗起均属于“第5 批次新卫星”（NewSat Mark-V）。Mark-V 型为新一代卫星，将搭载新型多光谱相机作，分辨率达到0.7m，幅宽提高了40%，优化了星座覆盖能力。卫星逻辑公司计划到2025 年使星座规模扩大到200 多颗，提供每日全球观测能力。

GHGSat-C3、C4 和C5 卫星（来源：GHGSat 官网）

以色列发射甚高分辨率光学成像卫星

继美国世界观测-3（Worldview-3）卫星、法国“下一代昴宿星”后，以色列图像卫星国际（ISI）公司于12 月30 日成功发射分辨率0.3m 的地球资源观测系统-C3（EROS-C3），该卫星是ISI 公司下一代EROS-NG 卫星星座的核心成员，旨在为国防和情报机构提供高分辨率卫星遥感图像。EROS-C3卫星为早期规划的EROS-C 卫星的改进型，星上装有一台CCD/TDI 相机，全色分辨率0.3m、多光谱分辨率0.6m，天底点幅宽11.5km。

8 小结

在保持环境探测数据连续的同时，提升能力、拓展观测要素

当前，美国、欧洲等国家均在加速开发与部署新一代环境探测卫星系统，全面提升新一代卫星的空间、时间、光谱分辨率等技术指标，以提升其未来几十年的气象、海洋、陆地等综合环境探测能力，同时，补给温室气体、极端风暴、海洋地形等专用环境探测卫星/载荷，根据不断拓展观测要素，以高效满足几何式增长的细分领域的数据需求，对全球环境变化进行长期、持续观测。

提升时空分辨率的同时，发展多样化、多手段、低成本遥感能力

随着商业对地观测领域的持续快速发展，不论在传统商业公司的大卫星还是初创公司的小卫星星座方面，均在持续改革与创新，0.3m 甚高分辨率光学图像有望成为市场主流，载荷种类逐步向红外、SAR、高光谱等扩展，微小型商业遥感星座光学/SAR 成像、气象监测、射频定位等应用逐步成熟，秉承尽量采用先进商业现货技术的低成本理念，更多国家新兴卫星遥感公司主要利用技术准入门槛较低的微小遥感卫星系统提供卫星数据及其分析服务，往往兼具设计研制商、运营商和服务提供商等多种角色于一体，星座已稳定运行，遥感业务类型更加多样化，显著提升了观测性能与效能。