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与美国国家侦察局建立合作,Capella Space利用SAR卫星提供高分辨率观测图像丨海外案例
商业航天工业的发展和云计算的进步催生了一场卫星革命。
近年来,卫星的相继发射在太空中为我们创造了非常丰富的信息,使得我们能够更加了解家园现状。然而,目前发射的大多是光学卫星,它们无法穿透地球的云层覆盖区域,并且在图像分辨率和回传时间上都还有很大的发展空间。
当今世界格局变幻无常,稍有不慎就会引起一场大动荡。如果无法对这些事件进行实时监控,并及时获得与之相关的可操作信息数据,那么就会很难运用合适的技术手段减轻其影响。
2016年,Capella Space成立。它看到了使用合成孔径雷达(SAR)监测地球的机会。SAR传感器能够提供近乎实时的可见性,为分析人员提供全天候成像。Capella Space还将所观测到的数据制作成表格形式,为客户的分析模型、预测和业务方法带来新的见解,帮助其更好地管理风险。
Capella Space是美国第一家发射和运营SAR卫星的公司。通过一系列小型卫星,Capella可以及时获取由其传送回的信息,并按客户需求提供低于0.5米的超高分辨率SAR地球观测图像。Capella的高分辨率SAR卫星与其高级的基础设施相匹配,能够提供可靠的全球洞察力,从而加深我们对不断变化的世界的理解,进而改进有关地球上农业、商业和国防等方面的决策。
Payam Banazadeh是Capella Space的创始人兼首席执行官,负责领导公司的整体战略和运营。他是美国国家科学基金会的成员,拥有德克萨斯大学奥斯汀分校的航空航天工程学士学位和斯坦福大学的商业和管理硕士学位。在创立Capella之前,Payam曾在NASA喷气推进实验室工作,在两次NASA任务中的工作中都获得了水手奖。最近,Payam还入选了福布斯“30 Under 30”的名单。
谈及创业初衷,Payam表示:“2014年马来西亚MH370航班及其239名乘客失踪。令我震惊的是,救援队居然没有快速定位和营救乘客的工具。我突然意识到,卫星技术一直停留在了过去。尽管第一颗商业卫星是在1957年发射的,但地球观测技术在随后的60多年中几乎没有发展。这促使我和一个航空航天技术专家团队开发了一种解决方案,可以在任何特定时刻提供地球观测数据。这就是Capella Space。从第一天开始,我们就一直在使用SAR编译的图像,为地球观测构建一种新的创新设计。完全部署后,我们将能够通过世界上最大的雷达卫星星座提供地球上每个点的每小时覆盖。”
数十年的航空航天技术经验使得Payam认为,真正的创新需要新鲜的眼光和开放的思想。于是在领导团队的选择中,他平衡了团队成员深厚的专业领域知识与可能性,以实现Capella对SAR照亮和赋能世界的愿景。目前的团队能够围绕客户的应用和需求建立业务,他们行动迅速且不受传统设计和“大型航空航天”方法的限制。凭借其尖端技术和开放的团队,Capella与国家侦察局等多个政府部门建立了合作关系,为其提供SAR数据建模和模拟等业务。
图:Capella Space团队日常照片
图源:Capella Space官网
2016年,Capella Space成立,他们看到了使用SAR监测地球的机会;2017年,Capella Space着手开发其最初的概念验证,专为初始数据采样而制造设计了48公斤重的测试卫星“Denali”。2018年,Capella Space发射了美国第一颗商业SAR卫星“Denali”,以开发能够对地球进行24/7全天候监测的星座。2020年,该公司推出了“红杉”,证明美国能够以传统SAR卫星制造商的小部分时间和成本制作出最高质量的商业SAR图像。如今,该公司正在构建下一代SAR传感器,以开发一个系统,改进有关地球上农业、商业、国防等决策。
卫星
与其他卫星不同,Capella Space使用的是合成孔径雷达(SAR)。SAR传感器自发光,能够穿透大气,在白天和黑夜的云层覆盖区域(约占地球的75%)都能够提供近乎实时的可见性。由于SAR可以传输和观察所有光线和天气条件下的环境情况,因此无论在任何条件下,分析人员都可以获得地球最新的昼夜图像。
Capella Space发射前的大小与背包差不多,最终展开天线时,大小约为100平方英尺。据悉,Capella Space的大小是市场上其他卫星的的三十分之一。Payam表示:“较大的卫星会增加制造和发射成本,需要大量资金,并增加为此类努力筹集风险资金的难度。Capella Space的设计理念是颠覆传统观念,以独特的方式将空间探测器的尺寸、分辨率和目标区域结合起来,让客户以低廉的价格、安心购买所需的图像。”
SAR图像
Capella卫星所传送回的高质量、超高分辨率 SAR图像提供了一个连续的世界视图,能够帮助客户探索其感兴趣的领域,从而获得其需要的情报并以此做出更明智的决策。
Capella的多种产品类型能够为客户提供多样化的分辨率和覆盖范围,以满足各种垂直市场的使用。主要包括Single Look Complex(SLC)图像产品类型、地理编码椭球校正(GEC)图像产品类型、地理编码地形校正(GEO)图像产品类型,这些产品类型被转换成云优化的GeoTIFF和SICD标准文件格式,能够轻松集成到常见的GIS或ELT地理空间软件应用程序中。
图:Capella Space 部分SAR图像
图源:Capella Space官网
与其他卫星图像相比,Capella Space极高的分辨率和低噪声可提高图像清晰度、及时快速的全自动订单交付能够保证更快的洞察速度;随着星座的增长,高节奏的重访时间框架也得到提高;通过严格的操作安全控制和端到端加密能够保护匿名任务;国际任务合作伙伴也可以共享商业非机密数据。
在线平台
为保证更及时准确的SAR影像产品交付,Capella还为客户提供直观的在线平台。该平台提供了基于Web的数据门户、Capella控制台和相应的API,使SAR数据更易于访问、更及时和更安全。
在自动调度系统中,实现了端到端的自动化的完全现代体验。客户可直接在平台上进行自助目录搜索、订购和任务分配。接收订单后,平台将实时为其分配星座,并在30分钟内完成图像交付。客户能够直接在平台中下载所传回的图像,从根本上杜绝人工订单处理延迟的情况。
据悉,从订单到交付的行业平均时间通常为8小时,甚至可能长达数天。Capella的速度比竞争对手快了16倍以上。
以创新为核心,Capella Space在地球观测数据民主化和建造世界上最大的商业雷达卫星星座方面取得了长足的进步,而这离不开资本对其初创时期的帮助。截至2019年12月11日,Capella Space共筹集了超8200万美元,融资轮次超过11次。
表:Capella Space部分融资情况
(数据来源于crunch base)
DCVC合伙人兼Planet Labs联合创始人Chris Boshuizen博士说:“Capella体现了DCVC的使命,即应用突破性技术改变主要行业,同时产生可观的回报。他们对技术的大胆创新为其提供了其他人无法达到的收集能力,其单位经济性比现状好五倍。凭借新的技术进步,他们能够实现0.5米以下的超高分辨率、令人印象深刻的合作伙伴关系以及对实时提供图像的承诺。Capella即将打开一个巨大的新商业市场。”
Banazadeh表示:“正如强大的数据网络使智能手机的魔力成为现实一样,Capella 提供客户所需的实时信息,以创建我们梦寐以求的改变世界的应用程序。通过将投资运用于提升技术,我们创造了无与伦比的经济效益,这反过来又激发了地球上最具创新性和最严格的组织的强烈需求。Capella将重塑众多行业,并应对我们在农业、商业、国防等方面面临的一些最大挑战。”
在经过11轮次融资后,Capella Space于2019年12月16日宣布在2020年发射七颗SAR卫星并开始商业运营。政府和商业市场非常需要这种类型的实时地球观测数据。这种需求加上Capella的卓越技术在2019年推动了与八家客户的数百万美元合同,其中包括联邦政府—美国空军和国家侦察局。
卫星制造和发射市场2022-2027年研究报告显示,2020年,卫星制造和发射的市场规模为2961.2亿美元。未来五年,该市场的收入复合年增长率将达到3.8%,到2026年全球市场规模将达到3442.6亿美元。
SAR卫星图像和技术可用于国防与情报、能源与自然资源、公共基础设施监控、人道主义援助和救灾、保险与风险管理、海洋领域意识、金融和商品等领域。它可以检测到地球表面高达毫米级的变化,低至农场土壤的湿度水平以及大坝基础设施的亚米级变化。随着气候变化对我们社会和自然环境福祉的影响越来越明显,使用合适的SAR卫星图像和技术来降低环境对自然的影响是明智的。
把为现在和未来的每个人改善地球上的生活作为对太空的最初承诺的Capella Space,在2020年3月10日入选Fast Company全球最具创新力公司名单。同年5月1日,又在Fast Company的2020年世界变革理念列表中获得了荣誉奖。这表示,Capella Space的创业理念和愿景已经得到认可,在未来,它在卫星监测领域的责任十分重大。
参考资料:
https://www.capellaspace.com/
https://thebridge.jp/2018/10/capella-space-nabs-19-million-for-small-satellites-that-capture-on-demand-earth-imagery-from-space
https://www.163.com/dy/article/GU62PP8L0519811T.html
注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。
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