航天光学相机是光学遥感卫星的核心部件，俗称“太空照相机”。2006年之前，中国科学院院士、中国科学院长春光机所研究员王家骐通过光学遥感器研制，已经在高分辨力成像方面积累了“突破性进展、跨越式提高”系列技术成果。
近20年来，随着我国航天事业及各领域需求的不断发展，低成本、小型化、高性能、高时效性的光学遥感技术已成为国家航天发展的主模式。在此期间，王家骐院士科研团队围绕着“看得清、看得快、看得准、用得好”，持续不断突破一系列关键技术，推动了我国航天光学遥感事业的技术进步。在2024年度吉林省科学技术奖评选中，团队荣获技术发明奖一等奖。
近日，记者来到中国科学院长春光机所，走近这支为地球“灵动拍照”的科研团队。
在会议室里，王家骐院士郑重地将获奖证书分发给团队成员代表。“我们这支团队成立于2006年，这个奖项，凝结了大家18年的科研心血！”王家骐院士激动地说。
通常光学遥感卫星中的平台与载荷作为两个独立部分，分别在两地设计、制造再组装起来，难以实现性能、体积和重量之间的最优设计。因此，团队提出了将二者进行一体化设计的创新理念，并开展了星载一体化技术研究与装备研制。
团队反复探索攻关，相继突破了星载结构一体化、热控一体化、控制一体化、天地运控一体化等一系列关键技术。2015年，基于星载一体化理念研制成功的“吉林一号”组星成功发射，我国商业航天大幕正式开启。此后，团队不断提升光学遥感卫星的成像性能和时效性，取得了一系列原创性技术成果。
第一项是“非沿轨动态曲线沿迹成像技术”。传统推扫成像方式，只能按卫星轨道进行沿轨直线推扫，但很多目标——例如海岸线、边境线、带状城市群为曲线分布目标，按照传统推扫成像方式，耗时长、效率低，难以一次过境获取，而“非沿轨动态曲线沿迹成像技术”可以有效弥补这一不足。
为了让记者更好理解这一发明点，王家骐院士一边讲解，一边用动作演示这种灵动成像方式：比如用拖把清理一块不规则的地方，如果推着拖把走直线，就要反复走好几遍才能把边边角角都拖到；若是一边走，一边来回摆动拖把，一次就能全部拖完。后者就是“非沿轨动态曲线沿迹成像技术”。该技术基于星载一体化技术，让卫星和载荷紧密配合，虽然卫星还是沿着固定轨道飞行，但载荷却可以沿目标分布迹线灵活运动，采集影像数据，大幅提高了成像效率。
第二项是“推凝视成像技术”。该技术解决了传统凝视成像覆盖范围窄、动态目标跟踪能力差的难题，在轨凝视成像范围大幅跃升，填补了国内技术空白。在讲解这一发明点相关技术原理时，团队的杨秀彬研究员作了一个形象的比喻:“凝视成像”就像摄影师对准舞台局部场景拍摄，摄影师在移动，但镜头始终对准舞台局部场景，结果是不能反映整个舞台演出；而“推凝视成像”是逐渐改变凝视点，就像摄影师自己移动的同时，镜头也跟着运动目标移动，不再只拍舞台局部场景，而是获得整个舞台上的演出全过程，甚至可以精准捕捉到移动目标的轨迹。
还有一项是“新质图谱成像技术”。传统成像光谱仪由复杂光谱分光、一系列二次成像镜头等部件组成，仅一个10米分辨力、幅宽30公里的成像光谱仪，重量就接近一两百公斤；而新质成像光谱仪，创新性地采用镀膜技术，只采用一个镜头即可实现400—1000纳米可见光光谱范围内128个谱段的成像，幅宽可达150公里，重量仅为传统成像光谱仪的十分之一。该项技术2016年首次成功应用于“珠海一号”高光谱卫星星座，开创了航天成像光谱仪的一种创新模式。
首次把镀膜式成像光谱仪技术搬到太空，需要攻克一系列难题。在讲解这一发明点相关技术原理时，团队中刘春雨研究员说：“当时面临的第一个问题就是图像信噪比不足，为了保证相机分辨力，并且不增加体积重量，王家骐院士带领我们反复讨论研究，最后形成了基于渐变滤光片和数字域TDI的成像光谱技术，通过多级累积延长曝光时间，实现了高信噪比航天图谱新模式成像。”基于该技术路径，大幅缩短了新质成像光谱仪的研制周期，提升了航天成像光谱仪在轨综合效能，在各领域得到了广泛应用。
18年磨一剑。团队科研成果整体达到国内领先、国际先进水平，满足了我国对高空间分辨力、高时效性、大区域范围图谱成像的迫切需求，在国土普查、资源评估、灾害响应、精准农林、生态环境治理等领域发挥了重要引领性作用。
宇宙浩瀚，求索无涯。如今，85岁的王家骐院士每天仍坚守在科研一线，与年轻科研工作者和学生一起摸爬滚打、攻坚克难，一边推导新型的动态成像数学模型，一边总结并编写育新人的教材；每一位团队成员也见贤思齐，孜孜不倦，在各自领域寻求着新的突破。团队于2019年被中国科学院授予“天基动态快速光学成像国防重点实验室”，2020年被吉林省授予“航天先进光学成像技术重点实验室”，同年获评“吉林省第十六届青年科技奖创新团队奖”。目前，王家骐院士团队正围绕技术水平更高、动态性能更优的国家重大任务，开展持续深入研究。
