科技猎25岁开始做卫星，我把手机摄像头送上了太空
25岁开始做卫星，我把手机摄像头送上了太空
人间像素
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离开地球，是什么样一种体验？
图片来源@视觉中国
文｜人间像素，作者｜李甾，编辑｜小花，版式｜Alice
离开地球，是什么样一种体验？
答案很少有人知道，因为世界上只有极少数人曾经飞离海拔 100 公里的卡门线，抵达太空。
普通人大多不理解为什么要离开地球——但 12 亿网民每天打开微信，看到的是人类探索外太空的第一项成果：一张地球滚圆的照片。
这张微信登录页面的素材是一幅名为《蓝色弹珠》的地球摄影作品，拍摄于1972年12月7日，阿波罗17号运行至距离地球45000公里处，当时太空船正背向太阳，宇航员拍下了一张清晰的地球照片。
2017 年9月，微信登录页面的上的地球悄悄变了模样，换成了“风云四号”拍摄的高清东半球云图，人们看到的画面从非洲大陆变成了华夏大地的河山风貌。
风云四号卫星由中国航天科技集团公司八院抓总研制，它的交付标志着我国静止轨道气象卫星观测系统实现了更新换代，对于保证我国静止气象观测业务的连续、可靠和稳定运行，提高我国航天事业和气象事业的国际地位和影响力具有重大意义。
太空探索永无止境
虽然微信登录页面上“风云四号”拍下的云图只展示了四天，但中国自主研发的人造卫星不断有新的突破。4 月24 日是第七个中国航天日，我们记录下三位民用航天人的故事，在大宇航时代，他们的现在与未来，都是星辰大海。
「“火种一号”成功发射」
北京时间 2021 年 12 月 17 日，“华羿一号”火箭升空。这个由陕西省第一家商业火箭公司研发的亚轨道火箭上，搭载了“灵巧号”实验卫星和“火种一号”空间生物载荷装置，后者装有用于科研的小鼠干细胞。
发射几天后，“火种一号”背后的公司——火箭派的创始人程巍在朋友圈里开玩笑说，“前几天打上天的是细胞，以后我要升级，把大闸蟹，生蚝，陕北，皮皮虾……都打上天。这样以后载人航天的时候，天上才能好吃好喝。”
生物载荷是目前商业航天最具备发展前景和可操作性的应用领域。根据麦肯锡全球研究所调查，国际空间站上目前完成的超 3000 项试验业务中，生物医药领域占比高达 60% 以上。
这一领域不但试验数量多，而且从基础研究就做到了规模化的商业应用。国际生物制药巨头默沙东、礼来、安静、阿斯利康等均利用太空平台进行商业研发，一批初创生物高技术企业也加入进来，在生物芯片（类器官）、人造器官（如人造角膜、人造血）、蛋白研究（抗体、酶、结晶等）、免疫细胞、癌症治疗、疾病模型等领域形成了活跃产业。
而这只是商业航天探索的其中一个方向。
2015 年，商业航天的政策放开。国务院 60 号文提出，鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。过去五年来，国内活跃的商业航天企业数量已经超过 300 家。
他们跃跃欲试，正在为未来的大宇航时代做准备。
省钱做卫星，让更多科研项目“上天”
政策开放那天，杨峰和他几个关注航天的朋友第一时间聊了起来。他们一直以来不断讨论、准备、打算做的事情，终于到时候了。
自从伊隆 · 马斯克的 SpaceX 在 2008 年成功发射了世界上第一枚由私人投资的火箭猎鹰 1 号，杨峰的心就动了。中国的 SpaceX 什么时候出现？会长成什么样？我们可以做什么？
这些私下的、自发的讨论真正开始是在 2011 年。当时，杨峰正在经营一家自己几年前创办的软件公司，公司的业务是给国有航天的一些单位做地面测试提供支持。（由于航天科研的保密性质，它们和互联网是隔绝的，因此大量的设备需要手动输出数据）但这项服务在航天领域中，属于边边角角。杨峰的愿望很朴素：“我希望自己的公司是一个能为社会创造价值的公司，是一家大公司。”
于是，他和几位航天圈内的朋友开始形成一个小组，他们会定期开会，交流各自看到的商业航天进展。讨论往往围绕一个问题展开：如果中国开放商业航天，可以做一家什么样的公司？这个公司应该怎么干？
初步的想法是自己发射卫星。
世界上第一颗卫星升空在 1957 年，苏联的拜科努尔航天中心向太空发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克 1 号”。但这颗卫星基本上什么也做不了，它重达 83.5 公斤，光是维持自身在太空的正常运行就已经到了重量极限——接下来的几年，其他国家发射的卫星虽然形状材料不同，但共同点就是重而昂贵。
到了 2014 年，民营航天公司 Planet Labs 设计的卫星已经只有 4 公斤重，主机尺寸 10×10×30 厘米，看上去只有一个面包的大小。2018 年美国加州大火的时候，Planet Labs 运营的卫星群就凭借数量的优势，对火灾发生地区进行了更高频率的观测，帮助协调了救灾。
听说杨峰和几个朋友要干小卫星——那时候，他们还没想好卫星发射上空之后能做什么——很快就有科研人员跑来找他们，“如果你们要搞的话，到时候能帮我们的项目做实验吗？”
中国的航天资源稀缺，有大量的科学家排着队想在太空做实验，但没有机会。这家公司后来的首席技术官，杨峰的好友任维佳曾在中科院工作，先后参与了从神舟三号到神舟八号6艘飞船，天宫一号、天宫二号两个空间实验室以及空间站等任务。任维佳见过大量的项目因为没有上天的机会而搁置。他们决定，自己的卫星可以为“国家队”暂时照顾不到的科研项目提供服务。
2016 年，天仪研究院正式成立。在取名上，杨峰也发挥了一点小心思。“研究院”听起来不像商业公司，这对一家初创团队来说有不小帮助。没多久，天仪就发射了中国第一颗由民营企业研发的卫星“潇湘一号”。
为了节约成本，他们用工业级的材料替代军工级材料，比如把汽车货架应用到卫星上。这条路不好走，因为一开始没人干过，要如何保证不出问题还能把卫星送上天，杨峰和他的团队花了无数的日夜测试、迭代和升级。
NASA 前工程师 Pete Klupar曾经感慨，“黑莓手机都比微型卫星功能多，拥有更好的传感器和处理器。”过去十年，能让卫星成本降低的一大原因是消费电子产业的发展。某些低成本的卫星甚至会使用改造过的手机主板。
天仪没有使用改造过的手机主板，倒是把手机摄像头“绑”上了卫星。
「天仪卫星搭载 1 亿像素相机拍摄的“地球”」
“航天级摄像头很贵，几十万一个，我们觉得这玩意跟手机摄像头没有区别，后者几乎不要钱。”杨峰说，两年前，他们刚好需要一个摄像头在卫星上拍摄卫星机构的表现，就促成了和小米的合作。
2019 年，小米手机的一枚摄像头通过天仪研究院发射的卫星来到太空，用一亿像素拍摄地球，这成了一次不错的市场宣传。
但为什么要用一亿像素拍摄地球？小米公司想要借此表达手机像素从 9000 万到 1 亿的区别，天仪则希望更广大的消费类用户参与定义商业航天。
这就和计算机、照相机一样：性能上当然是台式计算机和单反相机独占鳌头，但是信息时代的开启却来自于大量廉价、普及、轻便的个人终端应用。商业小卫星就像快速发展的手机技术一样，适合于更广泛的市场需求，成本越来越低、性能还越来越好。
截至目前，天仪研究院已经为中科院、航天科技集团、清华大学、厦门大学等几十家科研院所、大学和企业提供了短周期、低成本的小卫星研制和数据应用解决方案，一颗卫星的造价可压缩到 100 - 300 万元人民币。
利用天仪卫星完成的科研成果，已经两次登上国际顶级科学期刊 Nature 杂志。
「清华空间项目“极光计划”对蟹状星云进行观测的艺术表现图登上《自然·天文》杂志封面 / 天仪研究院设计供图」
成立六年，天仪累计发射了 25 颗卫星，完成了 14 次太空任务。
杨峰说，他的内心磨得很平。对他而言，从事航天领域从来不是一件需要每天激动的事——“我的理想是让卫星像用电一样方便。最困难的时候永远是在未来。”
天仪研究院主攻的另一个方向是拥有合成孔径雷达的遥感卫星。普通光学卫星的“眼睛”会被云层阻挡，而遥感卫星不受天气影响，在灾害事件——比如地震、山体滑坡、洪涝、乃至战争发生的时候，能够第一时间获取地面图像。
2020 年，天仪发射了第一颗国产商业合成孔径雷达卫星海丝一号，填补了中国商业 SAR 遥感卫星的空白。今年 2 月，海丝一号拍下了俄乌战区的照片，并第一时间传回了人类创造的最大飞机“安-225“大型运输机损毁的情况。
发射这个环节只是卫星整个生命周期的第 51 步——升上太空之后，开始为地面上的人提供服务，卫星的使命才刚刚开始。
截至 2022 年 4 月，海丝一号卫星已在轨稳定服务超 16 个月，获取影像数万景，多次参与国家级任务，并为应急管理部国家减灾中心、自然资源部国土卫星遥感应用中心，包括联合国等相关机构多次获取灾后的第一批卫星影像。包括 2021 年山西暴雨期间，海丝一号卫星在 6 小时内完成应急服务响应流程，获取了山西祁县、清徐县灾后第一批卫星影像；2022 年汤加海底火山地震期间，海丝一号卫星也充分展示出了SAR卫星全天时、全天候的强大对地成像能力，应急拍摄汤加火山灾后的影像。
让火箭像航班一样频繁发射
「沃利·冯克搭乘蓝色起源航天器进入太空并安全返回」
2021 年 7 月 20日，亚马逊公司创始人杰夫·贝索斯搭乘其太空探索公司蓝色起源（Blue Origin）航天器，成功进入太空并安全返回。
飞船上一共有四个人，除了贝索斯和他的弟弟马克·贝索斯、还有 82 岁的前宇航训练生沃利·冯克（Wally Funk）——她作为“荣誉乘客”受邀登船，冯克在 1960 年代曾接受过宇航员培训，但因当时美国政府、军方和太空总署对女性成为太空人态度保留，冯克最后没能进入太空。和她一起接受培训的女性最后都没能进入太空。
还有一位付费的乘客。荷兰的学生奥利弗·戴曼，他的父亲是一家私募股权公司的创始人与CEO，蓝色起源没有透露这张太空船票的价格。而这张船票，也意味着真正的“太空旅游”出现了。
那天，火箭派的创始人程巍和中国空间科学学会理事长吴季，星河动力创始人刘百奇做了场直播，专门聊贝索斯这次的发射。程巍说，在贝索斯打开舱门出来的那一瞬间，“确实觉得我们见证了历史。”
“如果 82 岁的老奶奶都能去，说明咱们也都可以。”程巍说。
对于上太空这回事，程巍从小就有一种奇怪的信念感，觉得自己冥冥之中可以做宇航员。
和很多有过这一模糊想法的人的区别，是程巍真的在往这个方向前进。
「火箭派办公室里的乐高火星模型」
进入航天领域之前，程巍完全是个外行。在国外留学时期，程巍和朋友合伙创办了一家游戏公司做网游私服。这家公司后来转型游戏代理，其中最有名的是《穿越火线》。
到了某个阶段，他决定卖掉公司，获得了第一桶金。程巍又开始做投资人。程巍承认，自己可能并不是一个好投资人，但对那个阶段的他来说，做投资既能看到更多的东西，同时又能一边寻找新的人生方向。也是在那段时间，他对能源、生物医药等领域的深入了解，少年时期的太空梦又开始生长。
为了这个梦想，他开始学习飞行、潜水，开始挑战珠峰。他发现，年龄不是成为一名宇航员的限制。他们一般要经过长时间的训练，往往从经验丰富的飞行员中挑战。“所以我是有机会的。”
当你问他，每次潜到更深的海底，爬到更高的山的时候，你会觉得离太空更近了吗？他说，每次探索地球一处新的角落，他对太空的好奇就更深。“因为我依然不知道上太空会是什么感觉。”
在英语里面，“Rocket science（火箭科学）”可以用来形容一件事非常复杂、困难重重。这正符合真实的火箭研发——它是一项巨大的系统工程，涉及结构、电力电子、精密制造、能源化工等多个领域。
全世界范围内，真正能发射火箭的国家不足十个，更不论商业公司。但程巍打算挑战这个任务。
由于造火箭是一个投入更大、更难的事，程巍并非在政策开放的第一时间进入航天领域。在观察了初期一些公司的资本注入、发展情况后，他决定真正开始做自己的火箭公司。
火箭派成立之初，程巍就找到中国空间生命科学的泰斗庄逢源院士担任联合创始人。公司的运载火箭研发团队全部来自航天员所。不同于传统航天业先造火箭，再考虑带什么上天（载荷）的思路，民营的火箭派一开始就从生命科学的科研需求出发，“以需求定义载荷”。
“航天商业化现在不是哪一项工作做不到，比如螺丝没拧紧，而是每一块都需要提升，每一处成本都需要下降，可靠性需要保障。我们要攻破的是一个系统，一套完整的解决方案。”
程巍说，火箭派的使命是让生物载荷的火箭能够实现“航班化”，像飞机一样日常将火箭发射升空。
2022 年，火箭派计划完成六次以上空间试验发射任务，2023 年，火箭派计划国内首发星箭一体化液氧甲烷火箭“达尔文二号”。
“现在的痛苦不算什么，要站在更高的地方看到更多”
据说蓝箭航天 2015 年刚成立时，创始人张昌武去见投资人，被问到最多的 3 个问题是——火箭能不能造出来？国家让不让发射？发射场能不能用？
蓝箭航天是国家开放民营航天后最早一批成立的公司，也是国内第一家取得全部准入资质的民营运载火箭企业。等到蓝箭航天终于取得保密资质，可以申请火箭发射许可，公司已经成立第三年。
2018 年 10 月，“朱雀一号”首飞，发射后飞行正常，一二级工作正常，整流罩分离正常，但三级出现异常，所搭载卫星未能入轨。
失败和阻力是司空见惯的。行业兴起之初，细到一个申请材料里面的型号名、经费来源、主管单位仍然是针对国家体系设计的。要在这样的情况下从零创办一家企业，颠覆一个传统的行业，每一家公司和参与其中的人，都使出了全力。
有时候，困难会以琐碎的面貌出现。刚从北京搬回长沙的时候，天仪研究院请来了北京一个更熟悉实验室构造的团队来改造办公楼——据说这里的上一任租户是御泥坊。打算造卫星的公司就这么安顿下来。但南方的气候潮湿，从北京来的施工队完全不适应，工期拖长了大半个月。
看综艺节目《脱口秀大会》的时候，有一个前教培机构英语老师的段子让杨峰很有共鸣。“很难见到一个人，既没有事业、没有钱的同时，还没有时间。”自从开始创业做卫星，杨峰经常忙到没时间陪伴家人。每一次他觉得焦虑痛苦的时候，就会想一想马斯克当年遇到的，“现在的痛苦就不算什么。”
尽管“朱雀二号"的发射还没有明确的时间表，但张昌武很有信心。他在去年接受媒体采访时曾放出豪言：“应该说，在世界航天未来两年的发展中，非常重磅的一次发射就是朱雀二号的发射”。
而就在不久前，天仪的第二颗 SAR 卫星“巢湖一号”也上天了，这标志着天仪在国内率先实现国产 SAR 卫星批产组网和在轨商业化运营。
“很多人问我，你们搞卫星这么高大上的行业，怎么实验室和办公室还是那么简陋。”杨峰在最近的视频号里与粉丝们探讨“创业里子重要还是面子重要”这个问题，虽然杨峰没有给出明确的回答，但是随着天仪的卫星一个个上天，技术一次次取得突破，答案显而易见——
路漫漫其修远兮，商业航天人的每一分钱都花在刀刃上。“都花在卫星上。”
对商业航天人来说，航天的魅力不言自明。比起那些过去工作了一辈子才看到一次空间站上线的老航天人，未来他们会不止一次收获自己所付出的：站在更高的地方看到更多。
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