当我们回望家园，是致敬人类伟大的智能

昨天，STAR.VISION太空智能体取得了令人振奋的突破，首个太空计算成果——“太空之弦”，正式发布问世。

这次的成功，离不开地卫二的空间计算设备“弦AI”的强悍性能。我们仿佛漫步于500公里的高空，以第一视角回望着地球，亲临其境。

▲微信启动页与STAR.VISION首个太空计算成果“太空之弦”一个视角照片的对比照

（图片已获微信使用许可，转载请标明出处）

微信启动页的经典发问：

“为什么这个人会站在地球之外？”

地球是人类的摇篮，但是，谁都不能永远生活在摇篮里。基于此，我们需要遥望星空、追求梦想……

今天，我们也想把“太空之弦”背后的故事与你分享。

历史告诉我们，人类从未停止对宇宙的思索和探求。我们地卫二也秉承这份追求，期望能紧随那些伟大的航天先驱的足迹，打造出全新一代的太空智能体，共同守望我们的家园。

「文末附有我们从未公开的最新太空视频片段」

1990年的情人节

旅行者1号回望家园

▲暗淡蓝点

这张照片是旅行者1号探测器在距离地球64亿公里时，拍摄并传回的照片。图中蓝圈内的地球在整个照片中只占了0.12个像素点，成为一个 “暗淡蓝点”。

2036年，探测器信号传输的电力将消耗殆尽，但旅行者1号仍将继续向银河系中心前进......

1972年12月7日

阿波罗17号太空船船员回望家园

▲蓝色弹珠

这是人类第一次亲手从太空中拍下清晰的地球照片，当时NASA的阿波罗17号飞船正驶向月球。

这张照片的官方名称为“AS17-148-22727”。远远望去，地球就像一个蓝色的小玻璃珠，因此也被称为“蓝色弹珠”（The Blue Marble）。

似曾相识？是的，这也是微信APP启动页上地球图案素材的来源。

2023年7月28日

中国空间站回望家园

▲中国空间站与地球的合影

这是中国空间站与地球的首张自拍同框画面。7月20日，神舟十六号航天员们在出舱期间，成功完成了抬升相机等任务。

目前我们看到的画面正是梦天舱外全景摄影机b升高后所捕捉到的景象。

2023年8月31日

地卫智能应急一号智能体回望家园

▲“太空之弦”画面截图（编号：SVA0001）

我们的首图，是我们深爱的这片热土。

这也是全球首张太空智能体在近地轨道拍摄的地球全景图。

一般来说，位于近地轨道（距离地面约500公里）的卫星所拍摄的照片，幅宽最高不超过300公里。然而，借助于“弦AI”太空计算，我们成功地拍摄到了，接近12,742公里宽的地球的VR全景动态影像：“弦AI”驱动多组空间相机，并在轨实现了影像融合、高动态范围（HDR）、目标识别等多个操作。

不同于传统的宽景、或手机的那种可以移动拍摄的全景照片（本质为广角图），“太空之弦”是一种“球面全景”，是一种对于空间的摄影，上下前后左右六个面完全包含。

▲“弦AI”VR全景模式下的素材截图

那么，在太空中功率受限的情况下，如何将不同方向获取的图像按照空间的顺序正确融合？并通过HDR对图像的整体细节进行还原？

答案很简单：进行星上空间计算。太空之弦实现全方位互动式观看的真实场景还原展示方式，也就是720度全景通过VR表现出来，一种虚拟现实的展示。

▲CGTN记者吴磊先生在地卫二公司体验VR全景模式下的“太空之弦” ｜来源：CGTN报道

▲“弦AI”在太空经过计算后得到的平面全景照

具体而言，在太空中功率受限的情况下，“弦AI”通过影像处理算法，将不同方向获取的图像按照空间的顺序正确融合，并通过HDR对图像的整体细节进行还原。

▲“弦AI”的动画示意图

我们还可以从中获取大量的数据，并进一步应用。举例来说，这颗智能卫星可以收集关于地球表面云层的信息，包括分布情况、个体特征以及运动方向等。可以利用这些信息研究诸如台风停留位置的原因，以及影响台风路径的因素。未来，我们还可以将气象模型上注至智能卫星，实现卫星上监测台风路径的目标。

▲“弦AI”全景素材截图

然而，事情到这里还没结束。庞大的影像数据如何下传也成了一个难题。

由于拍摄到全景图数据量极大，每一帧图像都包含了几百万个的“暗淡蓝点”，因此，“弦AI”通过多种智能压缩算法，将星上拍摄的图片进行视觉无损压缩或高倍压缩，从而提高图像的传输效率。

根据地卫二工程师推演，传输效率在算法处理后理论上可以达到传统方式的百倍级别。

坦率地说，让全景相机模组可以在太空正常运行并不是一项容易的任务，无论是从人力还是财力角度来看。

第一个要攻克的难关是火箭的强烈振动的力学环境问题

火箭发射过程中有可能产生高达12个总均方根加速度（Grms）的随机振动。我们专门为相机组进行了减震设计改造，并进行一系列加固处理，确保全景相机载荷的安全性。

第二个问题是太空环境温度的问题

进入到太空之后，全景相机需要在星体外部工作。有太阳光照射的时候会非常热，折算到近地轨道一平米就有1300多瓦；没有太阳光照的时候会非常冷，接近绝对零度（零下269.15摄氏度）。

这样一来，温差有可能达到几百摄氏度！

▲相机在做温度循环实验中的温度曲线

一般遥感相机会选用多层材料（卫星外部的金色材料）作为保温材料，这样的设计相对简单。

但是我们想要拍摄最真实的地球影像，是不能这样做的，因为多层材料的反射光会进入全景相机的镜头，导致成像质量下降。

经过设计分析，我们最终找到了一种涂层材料：吸收率和发射率都能够满足要求。

▲全景相机模组展开后会单独地处于卫星外部（蓝色框内）

第三个问题是太空辐射环境

太空辐射环境，尤其是太阳颗粒事件和宇宙射线，可能会对在运行中的航天器的电子器件造成严重的损害。

这些辐射效应主要分为两大类：总剂量效应和单粒子效应。

结构工程师对直接伸在卫星外部的全景相机模组都进行了精妙的结构设计，减轻重量的同时还赋予了相机抵抗太空辐射的能力。

我们还通过三模冗余等技术，使相机程序在受到宇宙粒子冲击而受损的情况下甚至可以自动恢复正常工作。

第四个问题是控制方式的差异

地面的相机一般使用手指通过屏幕和按键进行控制的，但是航天器是通过遥控遥测指令来控制的。所以需要设计相应的程序对全景相机进行控制，并回传全景相机的相关遥测参数。

▲全景相机在太空展开后，可以像人一样自拍

……

这些图像数据在航天专业领域已经发挥了用处

传统的姿态感知器包括太阳敏感器、星敏感器和地球敏感器，它们分别利用太阳、星星和地球的图像进行姿态计算，从而确定卫星的位置。现在，全景相机可以作为另一个姿态感知器，使得智能体在位置确认时更加灵活高效。

卫星上天之后，帆板有没有正常展开、天线有没有正常展开、卫星指向哪里，这些都需要专业的技术人员通过遥测数据进行脑补。现在，地卫二航天工程师可以看到卫星真实的太空自拍，相关状态一目了然。

……

不仅是航天，如此技术更有艺术、影视行业这样的发展应用前景。

将来，我们不需要利用CG动画、贴图纹理等二次加工手段重构宇宙场景的片段，而是直接从“太空智能摄影师”“弦AI”那获取一手影像。

在中国国际电视台（CGTN）对于“太空之弦”的报道中，一位来自国外的网友坦率地表达了自己的看法：“中国领先的人工智能科技，让我们能够清晰地窥视地球外层空间（太空）……”

我们也计划提供素材合作、在线付费拍照、租赁等“太空航拍机”服务。或许，我们可以为你拍摄地球上的极光、台风、雪山等场景，帮你实现奇思妙想。

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关于地卫二（STAR.VISION）

地卫二空间技术(杭州)有限公司（STAR.VISION）是一家AI卫星研制与全球化销售公司、即时天基数据运营与资产管理公司

主营：AI卫星的设计研制与全球化销售、智能星座投资运营、即时天基数据运营与模型应用、天空电脑全域数字资产管理服务

地卫二技术团队是我国最早使用工业级元器件研制卫星的团队，在AI卫星与AI遥感领域拥有全球领先的技术储备，自研的智能卫星技术性能为全球同行顶尖水平的10倍量级。曾于IEEE顶级会议CVPR2022全部对地观测赛道荣获2项亚军及一项多国数据集冠军、CVPR2023 MultiEarth系列赛亚军，全球连续2年唯一上榜的航天企业。