英國(guó)對(duì)地觀測(cè)儀器中心發(fā)布《地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略》進(jìn)展報(bào)告

一、英國(guó)地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略的構(gòu)建

《英國(guó)地球觀測(cè)科技戰(zhàn)略》由英國(guó)航天部門與英國(guó)學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界共同協(xié)商制定，旨在確定英國(guó)航天領(lǐng)域需要優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，并考慮未來(lái)的潛在任務(wù)和具體實(shí)施方案。該戰(zhàn)略的總體目標(biāo)是：合理利用英國(guó)航天局（UK Space Agency，UKSA）的影響力、號(hào)召力和國(guó)內(nèi)資金，確保英國(guó)從歐洲太空局、歐盟哥白尼計(jì)劃和歐洲氣象衛(wèi)星組織計(jì)劃中獲得最大利益，幫助英國(guó)在增加就業(yè)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面做出重大貢獻(xiàn)。

1. 英國(guó)航天局對(duì)地球觀測(cè)的愿景

預(yù)計(jì)到2040年，衛(wèi)星地球觀測(cè)將為大眾市場(chǎng)、商業(yè)應(yīng)用、全球前沿科學(xué)以及政策和業(yè)務(wù)決策提供數(shù)據(jù)支持。英國(guó)航天局正尋求大力加強(qiáng)英國(guó)對(duì)EO的參與，確保其在提供可持續(xù)的服務(wù)型經(jīng)濟(jì)方面發(fā)揮更大作用。

在確定行動(dòng)和優(yōu)先事項(xiàng)方面，英國(guó)航天局將以歐洲太空局EO項(xiàng)目的主要資助者為基礎(chǔ)繼續(xù)發(fā)展。目標(biāo)是建立一個(gè)廣泛而深入的生態(tài)系統(tǒng)，處理地球觀測(cè)問(wèn)題。

2017-2040年，英國(guó)關(guān)于地球觀測(cè)的技術(shù)和數(shù)據(jù)方面的主要愿景：（1）利用歐洲太空局從對(duì)歐投資及對(duì)歐洲的定位中獲得利潤(rùn)，確保英國(guó)在未來(lái)機(jī)遇中的地位；（2）充分利用UKSA在歐盟哥白尼計(jì)劃中的機(jī)遇；（3）將地球觀測(cè)作為支撐產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略、政策和社會(huì)需求的基礎(chǔ)設(shè)施；（4）促進(jìn)技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用等創(chuàng)新和增長(zhǎng)。（5）激勵(lì)和支持下一代創(chuàng)新者和就業(yè)提供者。

2. 地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略的驅(qū)動(dòng)因素

2018年5月，英國(guó)發(fā)布的“太空繁榮”（Prosperity from Space）戰(zhàn)略提出了一系列促進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行動(dòng)計(jì)劃，闡明了未來(lái)10年英國(guó)航天領(lǐng)域的增長(zhǎng)愿景。2019年6月，英國(guó)政府宣布有意愿成立國(guó)家空間委員會(huì)，通過(guò)新的國(guó)家空間框架協(xié)調(diào)戰(zhàn)略、投資和空間利用，為政府提供戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)。該戰(zhàn)略還考慮到了可能會(huì)對(duì)地球觀測(cè)產(chǎn)生不良影響的因素，包括：數(shù)據(jù)增長(zhǎng)（高分辨率、高頻、視頻、商業(yè)集群）、數(shù)字經(jīng)濟(jì)（云計(jì)算、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)密集型地球信息科學(xué)）、地球觀測(cè)新技術(shù)、哥白尼計(jì)劃的數(shù)據(jù)等。

3. 地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略的發(fā)展前景

英國(guó)在EO空間技術(shù)方面有良好的基礎(chǔ)，在工業(yè)和學(xué)術(shù)方面擁有世界領(lǐng)先水平。然而，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，英國(guó)在其競(jìng)爭(zhēng)地位上面臨挑戰(zhàn)。

英國(guó)在地球觀測(cè)空間技術(shù)方面領(lǐng)先其他國(guó)家，擁有強(qiáng)大的實(shí)力。主要優(yōu)勢(shì)包括：一是由英國(guó)設(shè)計(jì)建造的地球觀測(cè)儀器已在飛行計(jì)劃中獲得可靠性驗(yàn)證；二是由英國(guó)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在研制地球觀測(cè)儀器方面繼續(xù)取得成功；三是地球觀測(cè)儀器出口的重大開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已進(jìn)入后期開(kāi)發(fā)階段；四是在EO技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展。

此外，英國(guó)在地球觀測(cè)基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域擁有世界領(lǐng)先水平。這些技術(shù)領(lǐng)域包括被動(dòng)微波遙感，紫外線/可見(jiàn)光成像和光譜，還有紅外成像、紅外輻射、光譜學(xué)、量子技術(shù)等。表1是對(duì)英國(guó)在地球觀測(cè)主要技術(shù)領(lǐng)域以及未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)方面的總結(jié)和評(píng)估。

二、英國(guó)EO技術(shù)戰(zhàn)略的愿景、目標(biāo)和實(shí)施路徑

1. 戰(zhàn)略愿景

該戰(zhàn)略愿景是，在未來(lái)十年，英國(guó)將成為全球新地球觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先者，不斷增強(qiáng)可持續(xù)能力，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新EO儀器和空間技術(shù)，以滿足用戶未來(lái)科學(xué)、業(yè)務(wù)和商業(yè)EO任務(wù)的優(yōu)先需求。這些新技術(shù)將為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、就業(yè)和社會(huì)效益做出重大貢獻(xiàn)。

該戰(zhàn)略將確定新的EO科學(xué)任務(wù)概念和社會(huì)效益。有助于發(fā)展英國(guó)技術(shù)能力和對(duì)優(yōu)先事項(xiàng)的理解力，確定EO技術(shù)在其他領(lǐng)域（空間和地面，包括安全和防御）的潛在使用，以實(shí)現(xiàn)其最大增長(zhǎng)。

2. 戰(zhàn)略目標(biāo)

一是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。英國(guó)通過(guò)發(fā)展地球觀測(cè)技術(shù)來(lái)提升其在現(xiàn)有的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局中的地位，開(kāi)拓更大的市場(chǎng)，確保國(guó)家在國(guó)內(nèi)、國(guó)際地球觀測(cè)領(lǐng)域的重要作用，支持服務(wù)行業(yè)增長(zhǎng)以及其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。

三是增強(qiáng)英國(guó)的科技實(shí)力。主要包括：提升被動(dòng)微波遙感、紫外/可見(jiàn)光成像和光譜、紅外成像、輻射、光譜和合成孔徑雷達(dá)等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)；培養(yǎng)下一代EO技術(shù)人員和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者；加強(qiáng)未來(lái)EO技術(shù)的實(shí)力和深度、促進(jìn)EO科學(xué)家培養(yǎng)和EO應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，以更好地理解未來(lái)EO技術(shù)的需求和發(fā)展。

四是獲得最大限度的資金支持。主要包括：確定歐洲太空局和其他機(jī)構(gòu)飛行計(jì)劃的技術(shù)需求，并向歐洲太空局闡明英國(guó)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先事項(xiàng)；促進(jìn)英國(guó)地區(qū)在歐洲太空局的實(shí)力、協(xié)助推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)、空中或在軌演示，證明儀器的可行性和科學(xué)可信性。

3. 實(shí)施路徑

英國(guó)將地球觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)、太空、國(guó)內(nèi)和國(guó)際任務(wù)，是提升英國(guó)空間技術(shù)能力的重要步驟。主要包括商業(yè)任務(wù)、科學(xué)任務(wù)和業(yè)務(wù)任務(wù)三個(gè)方面：

（1）商業(yè)任務(wù)通常由營(yíng)銷數(shù)據(jù)或增值服務(wù)驅(qū)動(dòng)，需要相對(duì)成熟和較低的技術(shù)成本。商業(yè)任務(wù)產(chǎn)生于競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境，伴隨著巨大的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。雖然有時(shí)用于商業(yè)任務(wù)的儀器需求是可預(yù)見(jiàn)的，但由于商業(yè)的敏感性，任務(wù)往往不會(huì)公開(kāi)。為此，該戰(zhàn)略必須對(duì)商業(yè)需求做出靈敏反應(yīng)，并隨時(shí)決定是否需要英國(guó)政府的緊急支持。

（2）科學(xué)任務(wù)是創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)力，通常要求新的傳感器類型或現(xiàn)有的傳感器配置極大地改進(jìn)性能。技術(shù)開(kāi)發(fā)可能主要針對(duì)歐空局的地球探測(cè)任務(wù)。因此，英國(guó)的支持將針對(duì)提高技術(shù)成熟度（TRL），從最初的等級(jí)（典型的TRL 2-3級(jí)）提高到科學(xué)任務(wù)中應(yīng)用的等級(jí)（TRL 5-6級(jí)）。對(duì)于高性能的一次性科學(xué)任務(wù)來(lái)說(shuō)，時(shí)間跨度很長(zhǎng)，成本也很高。

（3）業(yè)務(wù)任務(wù)由社會(huì)需求驅(qū)動(dòng)。如歐盟哥白尼計(jì)劃和歐洲氣象衛(wèi)星組織執(zhí)行的任務(wù)通常需要多個(gè)模型，并有明確的有效載荷。這為儀器供應(yīng)商和衛(wèi)星建造商提供了寶貴的商業(yè)機(jī)會(huì)，而且具有更好的長(zhǎng)期前景。

這些任務(wù)類型的統(tǒng)一技術(shù)主題是小型化。英國(guó)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明了在設(shè)計(jì)小型、低功率儀器也可以具備大儀器的性能。小型化儀器不僅提高了機(jī)器應(yīng)用率，而且允許其在較小的航天器平臺(tái)上獲得使用，從而降低進(jìn)入太空的成本。

三、英國(guó)地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略的實(shí)施舉措

該戰(zhàn)略由UKSA的政策性活動(dòng)、歐洲太空局方案、技術(shù)發(fā)展方案和EO儀器中心的相關(guān)活動(dòng)共同構(gòu)成，主要用于指導(dǎo)英國(guó)航天局地球觀測(cè)技術(shù)基金的分配，使英國(guó)從中獲得最大收益，并為英國(guó)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、商業(yè)領(lǐng)域和出口業(yè)務(wù)領(lǐng)域培養(yǎng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。該戰(zhàn)略還將通過(guò)資金和其他行動(dòng)支持地球觀測(cè)技術(shù)和空間技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)移來(lái)推動(dòng)更廣泛的技術(shù)應(yīng)用。隨著商業(yè)EO衛(wèi)星的發(fā)展，EO的變化迅速，其目的是為地球表面、人類活動(dòng)和環(huán)境快速變化提供信息。新一代的歐洲氣象衛(wèi)星以及哥白尼計(jì)劃的演變，加大了EO數(shù)據(jù)的應(yīng)用。這些都是英國(guó)發(fā)展其地球觀測(cè)技術(shù)能力，利用已有優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和出口最大化的重大機(jī)遇。

英國(guó)對(duì)地觀測(cè)儀器中心項(xiàng)目通常為TRL 3-4級(jí)范圍內(nèi)的技術(shù)提供資金，當(dāng)最終用戶應(yīng)用更加成熟時(shí)，可達(dá)TRL 6級(jí)。其目的是消除其主要的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，確保技術(shù)足夠成熟，可以由歐洲太空局和其他機(jī)構(gòu)納入飛行任務(wù)實(shí)施階段

英國(guó)對(duì)地觀測(cè)儀器中心（Center for EO Instrumentation, CEOI）年度計(jì)劃EO科技戰(zhàn)略保持一致。該方案借助橫向情報(bào)搜集和新興技術(shù)講習(xí)班的方式確認(rèn)潛在的突破性技術(shù)。英國(guó)航天局和CEOI將與英國(guó)其他組織合作，爭(zhēng)取“英國(guó)研究與創(chuàng)新”機(jī)構(gòu)（UKRI）、英國(guó)國(guó)防科技實(shí)驗(yàn)室（DSTL）、歐洲太空局和歐盟地平線2020計(jì)劃等機(jī)構(gòu)的額外資金，以確保獲得所有潛在投資，充分提升英國(guó)科研能力。CEOI項(xiàng)目將繼續(xù)尋找并鼓勵(lì)與所有擁有相關(guān)技術(shù)的空間與非空間的部門進(jìn)行合作。

該計(jì)劃將以低成本EO集群發(fā)展議程和機(jī)會(huì)為目標(biāo)，努力尋求與安全和國(guó)防部門的協(xié)同，繼續(xù)通過(guò)CEOI技術(shù)轉(zhuǎn)讓，為非空間應(yīng)用、工業(yè)、環(huán)境科學(xué)和國(guó)防領(lǐng)域的非空間應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)提供機(jī)會(huì)?！队?guó)地球觀測(cè)科技戰(zhàn)略》將在英國(guó)廣泛傳播以提高民眾意識(shí)，并向UKRI和其他機(jī)構(gòu)提供關(guān)于英國(guó)EO技術(shù)能力和產(chǎn)品的信息，向潛在的出口和雙邊合作CEOI年度計(jì)劃與地球觀測(cè)技術(shù)戰(zhàn)略保持一致，向合作伙伴宣傳英國(guó)EO技術(shù)。