问题

我曾经在知乎听某乎友说美国有分辨率达到1mm的卫星,这个消息是真的么?

回答
我理解你对美国分辨率达到1毫米的卫星的好奇心。关于这个问题,我想分享一些信息,希望能给你一个更清晰的了解。

首先,要明确一点,“分辨率达到1毫米的卫星”这个说法,在目前的技术条件下,非常非常难以实现,并且公开承认达到这一指标的卫星更是凤毛麟角。我们通常谈论的卫星分辨率,是指它能够分辨出的地物最小尺寸。

从技术层面来说,要达到1毫米的分辨率,意味着卫星需要能够区分出地面上尺寸仅为1毫米的物体。这涉及到几个关键的挑战:

光学系统的极限: 卫星搭载的光学镜头,就像我们日常使用的相机镜头一样,其分辨率受到镜头质量、焦距、感光元件等多种因素的影响。要达到如此高的分辨率,镜头的设计和制造将是极其复杂且昂贵的,需要克服衍射极限等物理限制。
大气层的影响: 地球的大气层并非完全透明,它会吸收、散射和扭曲光线。即使卫星的光学系统再好,大气层的扰动也会对成像质量造成影响,模糊图像,使得分辨出毫米级的细节变得异常困难。
轨道高度与成像质量的权衡: 为了获得更高的地面分辨率,卫星通常需要离地面更近。然而,轨道越低,卫星的覆盖范围和停留时间就越短,而且会面临更多的空气阻力(尽管在轨道上很微弱)和轨道维持的挑战。所以,这是一个需要权衡的参数。
数据传输与处理: 分辨率越高,意味着传感器捕捉到的信息量越大。传输如此庞大的数据量,以及后续的处理和存储,都需要强大的地面基础设施和技术支持。
成本问题: 研制和发射这样一颗具有超高分辨率的卫星,成本将是天文数字。这需要极强的国家级投入和明确的应用需求。

那么,关于“1毫米分辨率的卫星”的说法,更可能的情况是怎样的?

有几种可能性来解释你听到的说法:

1. 误解或夸大: 有时候,在讨论卫星成像能力时,为了强调其先进性,可能会使用一些比较笼统或略带夸张的说法。比如,可能指的是在特定条件下,对特定类型地物的识别能力可以达到毫米级别,但这并非普遍性的地面分辨率。
2. 概念混淆: “分辨率”有不同的定义。我们常说的是“全色分辨率”或“多光谱分辨率”,指的是可见光或特定波段能够分辨的地面物体尺寸。但有时候,也可能涉及到SAR(合成孔径雷达)等技术,其“分辨率”的衡量方式和光学成像有所不同,但即便如此,达到光学1毫米分辨率的难度依然巨大。
3. 特定任务或技术演示: 可能在某个特定的研究项目、技术演示或实验性任务中,通过非常特殊的手段(例如高分辨率合成、特殊观测模式等)在极其受控的条件下,达到了对某些地物的极高分辨能力。但这样的能力很难推广到整个卫星的日常运行中。
4. 商业卫星的宣传: 一些商业卫星公司为了吸引客户,可能会在宣传中强调其技术的尖端性。某些情况下,他们可能会将“地面采样距离”(Ground Sampling Distance, GSD)与实际能够分辨的最小物体尺寸混淆。虽然GSD可以非常小(例如几厘米),但真正能分辨出来的最小物体尺寸,受多种因素影响,通常要大于GSD。

我们目前所知的、非常先进的商业和政府卫星的分辨率大概是什么水平?

就公开的信息而言,目前世界上最高分辨率的光学遥感卫星,其全色分辨率可以达到 十几厘米(例如510厘米)的级别。这些卫星通常是政府机构或大型商业公司运营的,用于高精度的测绘、国土安全、情报收集等领域。比如Maxar、Planet等公司运营的卫星,能够提供非常详细的影像。

这些卫星提供的影像,已经能够清晰地看到汽车、房屋的细节,甚至人行走在街道上。但是,要分辨出毫米级的细节,例如地上的一个螺丝钉,或者纸片上的文字,仍然是一个极大的技术挑战。

总结来说:

“美国有分辨率达到1毫米的卫星”这个说法,如果指的普遍意义上能够持续稳定地对地面进行1毫米分辨率成像的卫星,那么在目前公开的技术和应用层面来看,可能性极低,或者说尚未有公开证实的消息。

更合理的理解可能是:

是对某些特定技术在极特殊条件下的能力的描述。
是对卫星成像能力的一种较为模糊或夸大的说法。
是商业宣传中对产品性能的极致推介,可能存在概念上的差异。

如果你对这个说法有更具体的来源,或者听到的是关于某个特定卫星项目的信息,不妨提供更多细节,我们可以进一步探讨。不过,至少从当前公开的、已广泛应用的卫星技术来看,1毫米的地面分辨率是一个非常、非常难以企及的目标。

网友意见

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这个技术,目前领先的是中国。

很高兴的是,相关学术性的论文发在PRL,第一作者,是初中开始跟我交流的小朋友,转眼都能做这么大的项目,真的是非常了不起!

团队有MIT的成员。

如果应用方面进展顺利,也许不久将来,中国可以拥有这样性能的空间设备。

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是真的,不过我要纠正一下,不是精确到毫米级别,而是纳米级别。

我是一名护士,再一次手术中,就是这位说毫米级别的乎友的阴茎延长术的时候,由于我的失误,松开了牵拉的缝线,导致小于毫米级别的茎体消失了,主刀医生把我一顿训斥,然后让我想办法。

我也是启动紧急计划,请求美国卫星的帮助 在多面棱镜折射的帮助下,终于找到了0.1mm的茎体附着在输精管上,通过分离和再造,还给了乎友一根14cm,直径3cm的完整东西。

在术后随访的时候,我做术后健康宣教,说明了这个情况,应该是我没有表达清楚,导致乎友的错误。

所以我在这里澄清,美国卫星的精准度不是毫米级别,而是纳米级别。

诸位不信的话,我可以把照片贴上来,在此之前需要先征集一下哪位乎友的意见,请大家等我。

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目前卫星的分辨率,国内高分系列最高的高分2号,是0.8米,百度地图,高德地图,天地图,就是这个分辨率。

长光卫星是商业卫星,分辨率是0.5米的,商业卫星,0.72米的,吉林一号,样片如下。

他们公司还有夜光数据,这个效果远超了DMSP100米的分辨率,是0.92米的,



当然还可以录小视频。

视频星可以录制小视频, https://www.zhihu.com/video/1445061618502135808

其实我觉得这个视频星很好,因为现在大家都提倡保护环境,海上有很多船了一类的,有时候会漏油,就能检测他们,包括森林火灾,都可以快速的检测,在保护环境方面,作用很大,

米国那边,分辨率最高的是0.3米的,worldview. 谷歌地图的数据类似。分辨率如下

卫星大概是1.2米镜头?

最高的是,锁眼卫星,侦查卫星军方的,分辨率能到0.1米。这个没有数据,


更清晰的,无人机航拍的数据一般是0.03到0.05米,也就是3到5厘米。

1 毫米,那卫星万万做不到的。

遥感是个冷门的东西,但是卫星的镜头直径,CCD 的成像能力,等等,这些大概还是能估算一下,包括最终成像能力,一次拍照的覆盖面积。周期等等,还是很容易了解学习的。

我写这么多,意思是,都TM21世纪了。中美可能有技术差别,但是能别吹NB了吗?没吃过猪肉,我没见过猪跑吗?你还给我吹猪能在天上飞?

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假的

动动脑子啊哥们

首先有个东西叫衍射极限,这是物理定律,你美国人难道可以不遵守物理定律?近地几百km轨道的2-3米镜子的衍射极限分辨率就是0.05-0.1米左右,1mm那得是3位数的口径数量级了,又不能合成孔径。从理论上讲,只有DARPA搞得薄膜展开镜才有可能达到如此大的口径,现在还不成熟,而且即便是MOIRE要搞百米级的口径也是纯粹一个设想。感兴趣的可以去了解一下:

MOIRE

这玩意国内好几年前就有技术追踪,我们也有我们的原型镜


其次分辨率越高,在像素相同的情况下你的视场越窄,只能用于详查,但真正重要的是普查。知道为啥祖国大西北那些风电是由美国的民间智库通过商业卫星发现的么?你去看看NRO的光学侦察卫星的视场就知道了。再说了,情报获得后还需要花费更多的时间进行判读,你特么1mm分辨率的图,你是嫌你的硬盘空间太大还是判读人员太多还是AI算力太强啊?

还有一个,大气的波动会使得分辨率过高的成像模糊,这点玩天文摄影的朋友都懂,有一个叫视宁度的概念(seeing)可以去了解一下。有人可能说有主动自适应光学技术来解决这个问题,但是至少这玩意是要付出光透率代价的。在对地观测卫星这一块我不是非常了解这个技术的应用,只是谈谈理论的可能性。一般天文上是通过数万帧的同一亮帧进行stacking来减小大气层对成像质量的影响,这玩意也需要算力的,你不可能无限向上增加像素,这样又回到了第二个问题,不增加像素你视场一定窄。

要知道一个概念,军事装备甚至可以推广到所有的复杂系统,各个指标往往会相互冲突,你把一个项做到极致,往往要付出难以想象的代价,不但总投入太高,而且总效益也会严重下降,你也许不懂什么物理上的衍射极限,也不懂什么视场什么的,但如果对方某一项指标高你几个数量级的情况下,你大概就可以先打个问号了。。。

都在一个数学和物理体系之内,你很难搞出单一指标超数量级的情况,相信我,这是很好的谣言鉴别器。

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不懂物理的人在胡说八道而已。

光是电磁波,包括光学侦查卫星在内的所有光学设备,都有理论分辨率极限:

θmin=1/R=1.22λ/D

即极限分辨率角为1.22倍波长除以光学口径。

假如卫星运行在250公里轨道,地面分辨率1毫米,那分辨角为0.001/250000=0.000000004

代入上一公式,可见光波长取600纳米

D=(1.22x0.0000006)/0.000000004=183

也就是说这个望远镜的直径要达到183米…卫星是不行了,把航母打到太空或许够用…目前这是超出人类能力的事情。

那目前光学侦查卫星的极限是多少呢?

首先降低些轨道,比如降到100公里(基本上飞几天就掉下去了),光学口径就变成了73.2米。分辨率降到1厘米,口径就只需要7.32米,这个尺寸就没太大问题了。

所以目前光学侦查卫星的理论物理侦查极限在1厘米左右(但实际上还要差一点,也就是亚分米级,比如3厘米的分辨率)。

想要1毫米的分辨率,靠卫星是不行了,得星际战舰级别的才可以。


补充一:很多评论里都问我听说过“合成孔径”没有。那我要反问下问我的人你们听说过“相干”这个词没有。

合成孔径的根本就是利用相干叠加进行时域分析。听不懂这句话没关系,记住合成孔径要相干就好。

什么情况下相干好?波长一致相干好。所以主动发射电磁波的雷达、发射激光的激光雷达、甚至水下的主动声呐相干性就好,合成孔径技术用的就很6。

但被动的光学成像接收的是连续波可见自然光,基本上没相干性。同时光学成像原件无论是CCD还是CMOS,都只是能获取光的单位时间内总亮度信息,他们压根不是一个实时连续测量系统,不是天线!根本没有相位信息。所以很难使用合成孔径。

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美国做分辨率1mm的卫星是为了给男明星量身高吗?

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我觉得是你在忽悠

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让我想起前几天有人吹牛逼,外国的卡车设计水平非常高,载重5吨的卡车,多装10公斤就能把汽车压坏。我这个学过机械设计的微笑的看着他,就像看傻逼一样。

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