驱动产业升级 服务国计民生——看航天科技如何实现跨界融合与创新应用

转自：光明网

【一线讲述】

　　编者按

　　航天科技是科技进步和创新的重要领域，航天科技成果是国家科技水平和科技能力的重要标志。

　　这些年，航天科技离我们的生活越来越近，从农业生产智能化到文物保护新手段，从通信技术革新到气象卫星变迁……航天科技成果照亮了各行各业发展之路。本期，让我们跟随一线工作者的脚步，看航天科技如何成为驱动产业升级、服务国计民生的新动力。

航天机器人化身文物保护员

讲述人：中国航天科技集团有限公司徐建萍

　　过去，我一直从事智能装备设计研发工作，服务于航天器制造。直到2022年，我和同事涉足文物保护领域，开始了全新的研究。

　　我们的主要保护对象是壁画。许多壁画已经存在上千年，经过时间的磨砺，如今它们的模样往往是“千疮百孔”。面对这些脆弱的文物，既要做好保护，又要做好“医治”，难度可想而知。我们研发的墓室壁画保护机器人，搭载着壁画“医治”的关键装备——中国科学院高能物理研究所研制的高功率消杀设备，开启了新的探索。

　　墓室环境及构型十分复杂，机器人控制的安全、稳定及精度，直接影响壁画的消杀质量，毫厘的失误都会造成文物的损坏。如何提升设备的“医治”效果，让一次“治疗”伤害最小、效果最佳？为此，我多次请教中国科学院高能物理研究所的专家。我们以主墓室常见规制“侧壁+穹顶”搭建仿真环境，进行机器人的轨迹规划及精度保证研究，最终确定：首先，以激光导航导引机器人精确移动到工作位置，位置重复精度优于正负0.5毫米；然后，让机器人手臂末端端面随着墓室构型实时在线修正调姿，保证消杀设备辐照面与壁画辐照域的法向找正，实现两个面的夹角偏差在5°以内，最终达到指标。

　　航天科技与文物保护的交织，让我感受到科学技术的无限魅力。这份攻坚克难的坚守与执着，源自对航天事业的赤诚，更在对民族文化的热爱中得到发扬。在未来的日子里，我将继续为了心中的梦想而努力。

点滴变化逃不过空中的“眼睛”

讲述人：国家卫星气象中心工程师韩博威

　　青海湖水体面积增大、察汗淖尔湿地周边植被指数提高、大城市热岛效应减轻……这些点滴变化都逃不过空中“眼睛”——风云气象卫星。

　　自1988年自主研制的第一颗气象卫星风云一号A星成功发射至今，我国已先后发射了21颗风云气象卫星，目前有9颗在轨运行，是全球唯一同时运行上午、下午、晨昏、倾斜四条近地轨道气象卫星的国家。

　　作为敏锐的太空前哨，它们都“忙”些什么？

　　记得我小时候，北京每年春天总会发生一两次沙尘暴。来国家卫星气象中心工作后，我知道风云气象卫星可以清晰地监测到每一次沙尘天气全过程。

　　我国新一代静止气象卫星的首发业务星风云四号B星搭载的快速扫描成像仪，可对2000公里×2000公里的区域进行每分钟一次的高频观测，且空间分辨率达到了全球最高水平。

　　要知道，1分钟的连续观测能力，能大幅提升对沙尘暴等灾害性天气监测的灵活性和精密度。通过风云气象卫星数据，我们能够对沙尘过程进行连续追踪，对沙尘影响范围进行判识。结合卫星资料，我们还能分析沙尘的源地以及输送路径，并掌握沙尘天气演变规律和传输特征。

　　如今，看高温、探火情，风云气象卫星更是不可或缺。尤其是对气象观测较为稀缺的地区，气象卫星可以提供长时间序列的实况观测资料。

　　通过卫星广播、互联网及遥感应用业务系统等多种方式，风云气象卫星数据和产品还广泛应用于生态监测。

　　国家卫星气象中心建立了2000年以来植被、地表温度、水体、蓝藻水华、沙尘、积雪等长序列卫星遥感数据集，并联合多地编制了植被、城市热岛、水体、蓝藻水华、沙尘、积雪、火情等10余项技术导则。完成卫星遥感应用系统（SMART）2.0及3.0版本研制，在全国气象部门中使用，并推广到多个国家。

　　天上“建”好，地上用好。瞧，在黑龙江，风云气象卫星的技术应用已经纳入黄金旅游廊道规划中；在上海，卫星云图等产品接入城市“大脑”，用“智慧”保障城市安全运行……

奏响星空与土地的“交响曲”

讲述人：南京航空航天大学航天学院教学科研实验中心常务副主任王博

　　作为一名航天领域的科学家，我有幸亲历了航天技术从遥远的星空走到脚下这片土地的过程。

　　囿于时间与空间，遥感影像通常只能捕捉到部分信息。科研人员需要通过这些信息去反演一个全过程模态，即将遥感数据转变为人们实际需要的地表各种特性参数，但这实际上是很困难的。为了解决这一难题，我和团队经过数年攻关，构建了复杂环境目标识别智能大模型，成功应用于商业航天和低空经济等领域。

　　攻坚克难的同时，我也常想：如果能利用航天技术，让每一寸土地都发挥出最大的效益，那该多好。传统农业普查难以实时、准确地反映农田的实际情况，但将复杂环境目标识别智能大模型应用其中，我们就可以通过低成本、大时间跨度和大空间跨度的技术手段去监测、评估土地利用情况。

　　高标准农田建设，是我们重要的研究领域。在碳达峰与碳中和的“双碳”背景下，我们希望通过卫星遥感技术评估精准农业和标准农田建设过程中的碳循环，为农业减排、土壤结构等提供有力的数据支持，在确保高产、高质量的基础上，让农业变得更加可持续。

　　在江苏沭阳、浙江上虞和龙游等地，我们连续两年以上的碳循环监测和标准农田样地建设取得了显著成效，建立了以碳清查为核心的高标准农田评估体系，为农产品建立碳足迹评估与农业碳票交易提供科学依据。

　　航天技术应用之路从不平坦。地面调查技术与空中观测数据之间的时空同步问题，由点到面的观测统计问题，以及恶劣环境下的数据采集问题都等着我们去攻克。期待科研人员共同探索创新，深化航天技术在农业领域的应用研究，让精准农业和高标准农田建设成为乡村振兴的强劲引擎。

把更多“不可能”变为现实

讲述人：中国电子科技集团工程师郑景瑞

　　“发现243信号”“243信号跟踪正常”……在航天员“回家”时，这些关键节点信息指令的发出，意味着我们研发的定向仪系列产品精准发现了航天员位置。

　　定向仪精度高、作用距离远，在高寒、高温、高湿、强颠簸等各种恶劣环境中也能完美适应。那么，为何不将它应用于海上救援领域？

　　于是，我们团队研制出小型化多功能船载定向仪，并在海事、救捞等船只上加装应用，丰富了我国发现海上遇险船舶及失事人员的手段，为海上航行安全作出贡献。

　　从“0”到“100”，我们的项目团队不断拓展交会对接激光雷达新的应用领域，利用前期积淀的激光扫描成像技术、高精度多参数测量等关键技术，在环境感知、测绘、防撞避障、测风等民用领域，形成多点开花的产品谱系。

　　比如，激光测风雷达作为一种新型的大气探测仪器，具有精度高、误差小、抗干扰能力强等特点，成功应用于飞机着陆监测、风力发电等领域，为飞机飞行安全提供了精准的大气风场信息。

　　又比如，试想在超高速公路上，两辆小汽车正在急速行驶，后一辆车向前加速，要精准无误地将车头上的一根细线穿进前车车尾的针眼里，这几乎是天方夜谭。但我们的交会对接激光雷达，就能让这种“不可能”成为现实。

　　穿针引线的“小汽车”，就是太空中的飞船与空间站，而“针眼”，就是航天器的对接接口。交会对接激光雷达，是能在太空中引导飞船与空间站实现交会对接的“慧眼”。在太空环境中，它能做到无论是“两车追尾”，还是后面的汽车“漂移”过去拐个急弯，都能精确地把“线”穿到针眼里去。

　　依托载人航天配套研制30余年的研发能力，中国电科产业基础研究院成功研发的国内首款太赫兹手持安检产品，通过探测物体辐射出的微弱太赫兹波，实现对人体携带物品的检测，不仅能检测金属违禁品，还能有效检测酒精、硫酸、陶瓷刀具等特殊违禁品，具备安全无辐射的优点，是传统手持金属探测器的重要升级。

　　这样的案例还有很多。我们还在努力将航天技术成果转化应用，助力百姓美好生活。

河北秦皇岛市，工作人员在为小学生普及无线电在航天领域应用的相关知识。曹建雄摄/光明图片

小朋友在上海参观航天展。新华社发

云南安宁市现代农业园区内的太空育种玫瑰花。新华社发

海南三亚中科遥感信息产业园。新华社发

　　（项目团队：光明日报记者刘梦、张蕾、陈海波、崔兴毅光明日报通讯员陈娟、朱璐）

　　《光明日报》（2024年07月17日07版）

[ 责编：孙宗鹤 ]