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前沿追踪•
TracingTheFront
数字太空、孪生系统及应用
+王世金（数字太空智能技术研究院）林宇生（中国电子科技集团第54研究所）
一、太空进入3.0时代融合应用阶段刚刚开始，其革命性的天地
自1957年第1颗人造卫星上天以来，太信息融合效应还未显现。但可以预见：每天，
空产业经历了60余年成长，2018年已具备甚至小时量级的对全球活动和变化的连续观
2980亿美元的市场规模（Euroconsult’Space
测，全球无死角的快速通信连接，以及数字孪
EconomyReport2019’）。数字太空研究院将生、人工智能等技术的助力，地球活动的准实
太空发展历程划分为3个时代。时在线，将对军事、经济、社会产生前所未有
太空1.0——竞争探索时代（1957~1992），的影响。全球信息网络将由二维地表层，走向
以美苏太空竞争探索为主要特征。标志事件天空地一体的三维空间。全球一个村，不再是
有1957年第1颗卫星、1961年人类第1次进入太一个愿望，而是信息现实，并逐渐改变人的认
空、1969年人类第1次登上月球、1982年航天飞知。虽然全球化当前处于倒退状态，但5~10年
机首次商业飞行、1977年发射的旅行者在1982后全球化将逐渐上升到一个新的层面。
年首次飞临土星等。
太空2.0——体系构建时代（1993~2016），二、数字太空需求
以各航天大国面向应用构建航天业务体系为主1.认识太空
要特征，美、欧、中、俄等国家的通信、遥感、导太空除星体外不是空无一物，其间充斥着
航等卫星业务体系基本形成。标志事件有1993电磁场、等离子体、粒子辐射、中性气体等环
年美国GPS系统建成并提供服务、1998年国际境物质，其剧烈的变化称为“太空天气Space
空间站开始组建、1999年我国神舟一号发射、Weather”，对卫星、空间站等太空活动，甚
2001年快鸟卫星对地全色遥感分辨率达到0.61至地面的通信导航、航空飞行、大型电网、输
米、2009年第4代高通量海事通信卫星开始提油管网都有重要的影响。
供陆海空全球移动宽带服务等。太空是卫星、空间站、洲际导弹等航天
太空3.0——融合应用时代（2017~），以器的飞行空间。这些航天器的轨道、姿态、能
几百颗至几万颗的卫星星座为特征，以天地源、通信、载荷等都有很强的物理模型和工程
信息互连、全球快速洞察为业务方向，将给技术属性。在太空3.0时代，卫星不再是孤立
全球信息产业带来革命性影响。2017年印度
1箭发射104颗卫星，其中88颗是Planet公司的
遥感卫星，2019年该公司又一次发射了146颗
遥感卫星，累计发射了351颗遥感卫星，基本
实现“洞察地球变化速度”的愿景。2019年
SpaceX的42000颗Starlink计划开始发射组网，
截止到2020年6月13日已发射了540颗，并将
在今年启动天地互连服务。我国正在实施的
天地一体化信息网络、高分辨率对地观测系
统、长光卫星技术有限公司的吉林一号星座
等也逐渐提升了我国天地信息融合应用的能
力。（参见图1）图1近20年来全球每年发射卫星数量（截止到2020年4月1日）
042《卫星与网络》2020年07月
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