把小米10 Pro手機發上天一共分為幾步呢？這或許可以簡單用“把大象塞進冰箱”理論來解釋——第一步把小米綁到衛星上，第二步把衛星打到天上，第三步把衛星數據回收回來。

小米集團CEO雷軍在小米10系列發布會上突然宣布這個消息時讓我們一驚。一家中國的民營手機公司和一家中國的民營航天公司，兩家公司聚在一起突發奇想，就這樣把一臺“小米10 Pro”手機搞到了離地球表面500公里的太空上。

這臺上天的“小米10 Pro”設計使用時限一年，不間斷拍照回傳是它目前唯一的任務。

有人會問：手機上天，這有什么特殊的意義嗎？

其實確實也沒有什么特別的、真正科研上的意義。但——這也并非完全只是宣傳上的噱頭。

小米中國區市場部項目負責人黃友亮認為，這件事情就特別像“當年伊隆馬斯克把特斯拉Roadster發到太空一樣。”

“我們的電話和微信在發布會后幾乎被轟炸了”，發布會之后，謝成蔭忙著處理前來問詢的科學家，他是天儀研究院負責該項目的負責人。

他說，“對于普通消費者來說，那些太空、荒漠圖片不過只是高清手機壁紙”，而相較于消費者，那些科學家們顯得更興奮。

比如大氣研究的相關的科學家找他提出了一些需求，他們認為這種照片拍攝的靈活性其實有助于理解臺風。原因是——以往的臺風遙感圖只是一個“天靈蓋”的拍攝角度，但如果有大量在太空的小衛星和這種高像素手機攝影頭的話，就能夠從臺風的各個角度去關注它，獲取更精準的三維模型數據。

PingWest品玩（公眾號：wepingwest）過去幾天和小米公司、天儀研究院相關負責人聊了聊關于“小米10 Pro”上太空拍照的故事。

“小米10 Pro”上天背后，其實并不只是一個宣傳層面的事情。它是中國民營科技公司和中國民營航天公司的一次太空探險，它背后蘊藏的意義可能有更多。

一部加強版的“小米10 Pro”

按照我們古板的印象里，航天工業是國之重器。傳統的航天一般都是幾個億起步，是長達五年甚至是十年以上的長遠工程，這種科目是嚴肅莊嚴且沉重的。

現在面前的這臺“小米10 Pro”上天項目僅僅用了五個月。2019年6月提出項目并且立項，11月就由長征四號乙運載火箭發射上天，一個月之后，首張照片傳回陸地。

當我們真正看到手機在衛星上的狀態時，確實和我們想象的相差甚遠。航天其實對重量有很高的要求——重量增加不只是帶來成本的提升，同時還有風險。所以，衛星上所搭載的小米10 Pro并非是一臺完整的手機。

與其說上天的是小米10 Pro，不如說是小米10 Pro的一億像素影像系統。一臺小米10 Pro的重量是208g，而上天的模組重量在100g左右。

“這可以說是一個相對完整的手機模組和相機模組。”謝成蔭告訴我們。

手機在上天后并不需要屏幕互動。所以小米方面給一億像素做了大量瘦身。首先，4個相機模組只保留了1個一億像素相機模組；同時，手機外殼、電池、觸摸屏等元器件通通被去掉，上天的只有一個手機主板和一億像素相機模組。

如何控制手機拍照？

手機主板和衛星大腦之間通訊。衛星大腦作為整體的控制單元，小米一億像素系統和衛星大腦之間有一個基于Linux操作系統的微型計算機主板來進行信息中繼轉達和傳輸。衛星大腦控制微型計算機，再由計算機來向手機主板發射指令，最終完成相關的拍照以及照片的取回。

實際上，衛星本身是一個更復雜的系統，在星體上也不只是一個一億像素系統。衛星載荷一般采取客戶“拼單”的模式，所以每個系統包括供電系統都要獨立定制。

那么，它的一億像素模組和我們的消費版還是一樣的嗎？

可以說一樣也可以說不一樣。在天上一億像素系統要對抗跨度更大的溫度，在軌衛星將覆蓋到零下30度到零上70度的溫差，對手機主板的可靠性篩選和必要的防護是一項重要工程。

在天儀研究院提供的一張照片里，可以清晰的看到防護模塊，防護模塊經過專門定制，同時應該也兼具了散熱的功效。（看上圖）

小米一億像素和主板被安裝在這樣一個防護板上，而防護板直接外掛在衛星星體。值得一提的是，一億像素相機模組直接裸露在太空中，并沒有設置任何保護。

小米手機產品部產品經理史曉偉提到了更多細節，比如減震方面和輻射方面的基礎防護。衛星發射的力學環境很嚴苛，所以衛星上一般要使用宇航級的器件，還要充分考慮適配器與運載對接處的減震、衛星與適配器對接面的減振、衛星主結構與小米之間的隔振。

但一致的是——“拍照性能的部分完全一樣”，史曉偉說。

上天之后？

小米市場部6月提出需求后，雷軍在會上火速拍板，認為“項目特別酷，也很符合米10的調性”，最重要的是覺得“這件事情做出來也有意義。”

隨后，一個由手機部硬件、軟件、相機、測試、系統以及結構等部門組成的虛擬項目組成立。據PingWest品玩了解，整個虛擬項目組連同天儀研究院的人在內共計100人左右，巧合的是，其中參與到項目組的小米員工中有1/3也有類似的航天背景（此前讀過航天學校或專業，或過去公司處于航天行業）。

歷時168天，小米和天儀研究院基本解決了衛星發射前的一億像素系統包括能源系統、結構減震以及熱控方面的問題。2019年11月3日，搭載小米一億像素相機系統的天儀TY15衛星由長征四號乙運載火箭發射上太空。

項目組很多同事是第一次看火箭發射，北京到山西輾轉小20個小時，但還是要過去看看，“就像看著自己的孩子出生了一樣。”

黃友亮的心其實是一直懸著的，直到第一張圖片比預計晚了接近一個月才收到。

天儀TY15衛星的飛行速度很快，每秒鐘達到7.6千米，需要精準的在軌姿態控制。比如要拍上海，就需要讓相機的攝像頭在經過上海上空時準確的指向拍攝目標。同時，時間的精準度也很重要。

按照計劃，第一張照片應該會在發射后的一周左右時間收到，但還是出了岔子。

天儀TY15衛星除了小米一億像素相機系統，還有很多載荷。衛星載荷有點類似于滴滴的“拼單”。“可能是各個載荷的在軌調試有一些耽誤。”黃友亮說，當時所有的數據都下不來。

“你也可以理解為軟件上有一些bug。”實際上，這是衛星上各家客戶的模塊對衛星的數據傳輸出了問題。

數據傳輸分為兩方面。小米一億像素相機系統的照片一張大概20MB到40MB，每次在軌任務連續拍攝數十張照片，拍攝之后需要將小米相機拍攝的照片傳輸到衛星載荷管理計算機進行保存。

另一方面，照片在衛星上拍好了，圖片數據從載荷管理計算機傳輸到數傳模塊然后到地面測控站和地面數傳站。

圖片引用自網絡

數傳站的作用很好理解，大鍋天線接收數據。而地面測控站的作用就是操作員在地面發射無線電波告訴天上的衛星，什么時候開始拍照，以什么樣的衛星姿態來拍照，什么時候開始將拍好的照片壓縮打包，什么時候以何種姿態開始下傳數據。

但衛星通訊并非互聯網，并不能隨時都可以發送命令和接收數據。“衛星滿地球轉，基本上每天大概只有四五次衛星過境，每次大概只有15分鐘左右的時間去接收新的指令任務以及下載數據。”謝成蔭說。

數傳站一秒大概可以接收50Mb的數據。在衛星過境時，數傳站的大鍋天線會不停的對準衛星，15分鐘最多可以下傳幾個GB的數據。

而為了防止手機在太空中因為高能粒子導致手機死機，進而發熱導致燒壞模塊。這臺一億像素相機系統在太空中被設置為不拍攝的時候讓手機關機，而在需要拍攝的時候再啟動手機。

民營航天的更多可能

直到11月底，傳輸bug解決后，一億像素的圖像數據終于通過衛星傳輸到了地面。第一張照片成功了，但“也有不少拍廢了”。

謝成蔭顯得很興奮，“現在這臺‘小米手機’，已經是人類歷史上離地球最遠的消費級手機了。”

實際上，我們也搜索了過去海內外發射攜帶手機的衛星的案例：2013年，NASA曾把改造過的Nexus手機發上太空，離地250公里。他們所處的軌道不同，“衛星在那上面的壽命大概就幾天時間”。

圖片引用自網絡

還有另外一款手機進過國際軌道空間站，“但空間站對手機提供了如同地球上一樣的舒適環境，并沒有對手機有嚴苛的要求，且空間站是離地距離400多公里的高度。”

回到開頭的問題：用一億像素相機系統在太空上拍照究竟有什么意義呢？

天儀研究院給我們舉了個例子：2013年2月11日發射升空的美國Landsat 8對地遙感觀測衛星，在經過100天測試運行后，開始獲取影像。

相較于專業的對地成像光學相機，一億像素相機系統能夠拍到的整體的影像跟景致確實完全不一樣。

Landsat 8攜帶的對地成像的光學相機(OLI)有9個光譜段，而小米手機相當于只在可見光光譜段內有R、G、B3個光譜段，OLI的單個光譜段的分辨率是30米，幾乎是小米手機對地分辨率(60米)的1倍，但是OLI的覆蓋寬度只有小米手機的1/4。

照片更易理解。Landsat 8拍得是這樣的：

而小米一億像素的圖片是這樣的：

Landsat 8具備儀器級的穩定度和精確度，它的色彩豐富程度和分辨率確實是小米手機所不能比的。但Landsat 8的單星造價也達到了數十億美元。

謝成蔭認為，這就算是個人計算設備和超級計算機一樣。性能上，個人計算永遠無法匹敵超算，但信息時代的開啟卻來自于個人計算機的普及而非超級計算機。“大量的日常出行，甚至包括短期的旅游，我們其實更希望是帶一個小快靈的設備，那就是一個手機。”

這部上天的一億像素相機系統目前已經拍了幾千張照片。“我們并不指望用小衛星去取代大衛星”，他進一步補充說，“但是如果在應急搜救、科學研究等小快靈的應用上，我還必須要用一個大衛星，如同還需要扛著一個單反相機，需要扛著一個超大型計算機，我才能去完成工作。這就有點不合適了。”

在他看來，這是“小、快、靈”應用在“大、準、穩”航天工作上做出的一個變革。

天儀研究院收到了很多科學家的反饋。他們認為圖片的單幅影像的覆蓋范圍達到了大約720*540公里。如果有大量在軌的同類相機，多角度、多分辨率、多模式、高頻次的獲取地球影像，一定會在氣象觀測、環境預警、海洋科學、冰川極地甚至金融分析等諸多領域，為科學家提供更多的科研手段，助力科學研究。

除去太空拍照，民營航天還有更多的應用案例，比如物聯網衛星通訊。天儀研究院CEO楊峰認為，“民營航天未來會是中國航天的重要的組成部分，就和現在汽車行業、計算機行業和通信行業一樣。”

小米也在一篇文章中介紹稱，米粉也給了他們一些反饋，還挺有意思：可不可以開放拍照權限，讓我們自己定位想拍的臺風、火山、戰爭等地球大事件？能不能做太空8K直播？拍一個太空Vlog？能不能讓一萬張1億像素照片合成一個全景地球？畢竟這樣一個“太空航拍機”能不能像當年航拍無人機一樣開啟一個新的市場，我們需要用實踐來檢驗。