強大的脆弱：WorldView-4衛星迴顧
文 :晟宇
主要參考：http://eoportal.org、http://worldview4.digitalglobe.com
前段時間，最頂尖的商業遙感衛星WorldView-4因為控制力矩陀螺故障導致整星失效。
看到新聞的時候思緒良多，感嘆WV4真是命途多舛，從計劃開始歷經艱難，見證數次大的合併各種波折，站上發射臺還受周遭火災的影響而延期。本以為在軌工作後隨著出色的表現可以開始好好發揮了，卻在這麼短的時間裡迎來了自己任務的終結。
這裡想簡單地寫一點東西來簡單介紹下WV4，算是一種紀念，也談談自己的一些感受。
2016年11月11日WV4衛星搭乘Atlas V從范登堡空軍基地發射。在軌運行在617km降交點地方時10：30的太陽同步軌道。WV4是一顆與WV3能力相當的最為頂尖的商業遙感衛星，最優空間解析度達到了0.31米。
0.31米解析度的能力可以從圖像中很直觀的感受到。可以比較容易地辨識車型，基本可以區分開保持一定距離的人羣，數清楚人數，等於是真的」天眼「了。
為什麼WV4編號上在WV3之後，也在較晚時間發射卻和WV3的在解析度等能力上差不多呢？這是由於2013年DG對GeoEye進行了併購，當時的GeoEye-2與WV3是處於對位研發的，併購之後GeoEye-2就被「雪藏」了。之後GeoEye-2被重新編號為WV4，最終纔在2016年發射。
WV4不但空間解析度非常高，同時也是一顆典型的敏捷衛星，甚至可以說是超敏捷成像衛星。10.6秒中就可以掃過200km範圍（比WV3快了1.4秒），基本上具備了在軌的過程中想指哪就指哪的能力。
這是WV4捕捉到的獵鷹火箭第一級返回的畫面，如果不是衛星具備如此之強的能力，是無法去抓住這麼短暫瞬間的。
同時WV還有著非常高的目標定位精度。它達到的CE90無控制點精度優於四米，意味著可以非常準確的測量出圖像中物體的位置。
這4米精度的獲得是非常不容易的，意味著衛星本身的定位誤差、衛星熱變形、振動加上圖像自身的誤差綜合在一起都要比4米小，衛星的強大可見一斑。
有了這樣的解析度，敏捷能力和定位能力，我們就可以很清楚地拍到這些細節豐富的畫面，並且知道畫面中飛機，設備、車輛人員的具體位置。可以說WV代表著商業遙感衛星的頂尖水平了。
具備這麼強的能力，首先因為WV本身就是一臺極其巨大先進的相機，正如DG的創始人之一的Walter Scott所說，」WV4就是一臺巨大的望遠鏡包裹了一點點衛星「。
然而這麼說並不全對，因為其實包裹的衛星雖然體積沒有望遠鏡系統這麼明顯，作用卻是非常明顯的。WV4作為一顆超敏捷的高分辨成像衛星，需要實現動中成像的能力。這就需要衛星為相機提供快速敏捷的機動能力同時，提供穩定的成像環境。
WV4這麼一顆巨大的衛星（高快5米），要實現三軸穩定，以及高速機動過程中的穩定成像。其姿態確定系統選擇了高精度的星敏，IRU，姿態執行機構選擇了CMGs（動量力矩陀螺）。
而這次的故障就出自CMGs，導致了一個軸向上失去了穩定性。顯而易見，這個故障應該導致了起碼兩個直接後果，就是想指哪裡指不過去了，而且「攝影師手抖了「，無法保證成像質量。沒有質量的圖像就無法成為產品，沒有產品WV4就成了負擔。
強大是WV4最大的脆弱。
為了實現如此這般的能力，衛星就需要配置如此能力的望遠鏡和控制系統，要做到這樣機動能力還要追求穩定的控制，當前只能使用CMGs。（當然還有其他的技術途徑，但是這個是最主流的），而CMGs使用的複雜度和本身的體量及代價，也很難去保證它的可靠性，因此導致一個環節的故障就是全局的失敗。
或許WV4的折戟將給商業遙感的頂尖市場與衛星研製帶來一些新的東西，值得我們思考。
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