1.南北两极是全球变化的指示器与放大器。
南北极地区是地球气候系统的重要组成部分，受全球变暖影响最为剧烈。长期以来，由于受南北极气候和环境等因素影响，我国极地遥感观测资料较为缺乏，成为研究全球环境与气候变化的薄弱环节。极地冰雪环境变化强烈且快速，我国现有的气象、资源、环境、海洋等系列民用卫星观测的时空精度，仅能观测和揭示类似冰川运动这样的大尺度慢速极地地表变化，无法捕捉到极地冰-海-气间强烈且快速的相互作用过程，获得时空连续数据。而这些是极地研究的核心和前沿领域。
2.我国对欧美极地卫星数据高度依赖。
我国没有专门针对极地观测的卫星，缺乏及时精确的极地遥感资料。美国、欧洲和加拿大的极地卫星已实现了对极地的大范围连续观测，基本实现了千米级分辨率的每日重复（如美国MODIS卫星）和10米级分辨率的每旬重复（如美国陆地卫星8号和欧空局哨兵1、2号卫星）。此外，欧洲和美国还分别发展了测高卫星，这当中以欧空局的寒区卫星Cryosat-2和美国的冰卫星ICESat-1、2卫星最为著名，其能够实现对极地冰层的厘米级精度的高程变化测量，对理解极地冰川和海冰变化具有重要意义。
2014年1月，我国“雪龙“号和俄罗斯”绍卡利斯基“号破冰船被困南极海冰，最终支持我们及时拿出方案的是美国卫星过境拍摄的数据，凸显了我国现有卫星体系在极地观测能力上的严重不足。
在中国第35次南极考察过程中，“雪龙”船在南极阿蒙森海触碰冰山。程晓团队在分析阿蒙森冰情时，首先拿到的也是欧洲空间局“哨兵1号”的卫星数据。拍摄时间是碰撞前5分钟，欧空局卫星的观测能力令人赞叹。
二、北京师范大学与BNU-1号
北京师范大学致力于开展遥感信息在极地科学中的应用，从2010年开始为“雪龙”船提供极区航行冰情信息服务。
2014年1月，“雪龙”船在救援俄罗斯“绍卡利斯基院士”号后，被南极海冰围困。北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓带领团队利用分析数据和卫星资料，了解到“雪龙”船所处区域的海冰快速变化情况，并建议从东南方向突围，帮助“雪龙”船成功脱困。
近年来，北京师范大学整合极地科学领域优质学术资源，开展了极地遥感与气候变化、极地天文、极地生态与环境和极地心理学等研究，努力攻关近地面无人机遥感和极地卫星技术。 “BNU—1”卫星就是推进极地遥感研究的重要举措。
2017年11月，我国科学家在香山科学会议“三极环境与气候变化”上提出建设“三极遥感卫星观测系统”，着力解决我国极地遥感观测中的“卡脖子”问题，“BNU—1”被列为“三极遥感卫星观测系统”的先锋示范星。
2017年底，北京师范大学与中国长城工业集团有限公司、深圳航天东方红海特卫星有限公司开始联合研制极地观测小卫星，并依托深圳海特公司的微景平台发展极地观测载荷。
三、组建24颗小卫星组成的星座网络
程晓告诉记者，为实现对极地连续观测遥感，国际上有两种模式。
一种模式是发展极地同步卫星，加拿大和挪威启动了极地高轨卫星计划，以实现对北极地区全天时全天候的连续观测，这种卫星造价极高且需要大推力火箭将卫星推至3万公里以上高空；
另一种模式则是采用美国“鸽群”卫星的思路，即通过组成星座以建立低成本的微小型遥感卫星数据获取系统，单颗卫星的重量约5公斤，设计寿命3年以上。与一些传统大型卫星相比，其重量仅为其千分之一，成本仅为其几十甚至几百分之一，能够实现卫星系统的快速技术更新。
2013年，日本成功发射了一颗专用于北极海冰观测的小卫星，更加坚定了程晓团队的信心。“发展中国极地观测小卫星势在必行。”
2014年，北京师范大学联合中国科学院上海微小卫星工程中心研究员吴树范团队研制北极观测小卫星。在合作的3颗立方体试验卫星中，携带了分辨率为100米的多光谱相机载荷。该卫星于2015年9月25日成功发射，并拍摄到了清晰的遥感影像，清晰度明显优于部分外国卫星。
这次小卫星的研制发射经历为程晓团队在载荷研制、卫星平台建设等方面积累了宝贵经验。团队进一步完善了极地观测方案，将极地小卫星分辨率定在优于100米，并保证宽画幅。
冰路卫星采用的就是“鸽群”发展模式，即采用微小卫星平台，建立低成本的微小型遥感卫星星座，实现对极区的高时空连续观测。基于鸽群的模式，冰路卫星在载荷配置上也有独特的设计，配备了超宽幅中分辨率相机、高分辨率相机和AIS接收机，其中宽幅相机的分辨率设定为80米，幅宽达800公里，这是对当前国际通用的千米级和十米级分辨率极地卫星数据的一个重要补充，与其8米分辨率的高分辨率相机相配合，单星能够实现两极地区5天全覆盖，实现对极地全境及重点区域的观测，有望提升对冰山漂移、冰架崩塌等快速变化的监测能力，在多颗星组成星座后则能实现上述快速变化过程的小时级观测，将带来极地遥感观测的革命性突破。
此外，该星还集成了接收船舶AIS定位信号广播的星载AIS接收机，能够把极区遥感与船舶航行很好的结合，为极区船舶规划航行线路，做出航道风险评估，支撑北极航道开发。
与亿元级造价大型卫星相比，百万元级造价微小卫星的载荷精度和卫星寿命都无法比拟，并且单星短时间内难成气候，极夜期间也无法进行观测。
“我们规划了一个24颗小卫星组成的星座网络，目标是实现极地地区一小时内重复观测的频率，一定程度上实现全天时观测。此外还规划了高极轨SAR卫星和迷你SAR卫星星座，希望到2030年前完成最终部署。”程晓说。
四、有望在今年南极考察中初试身手
程晓说，冰路卫星是我国极地遥感小卫星的一颗“探路”星，通过它将为发展小卫星星座打下基础。近年来，国内不少高校纷纷“放卫星”。
总体来说，国际上小卫星技术刚起步，但比照美国、丹麦和日本，我国有较大差距。小卫星是未来几十年的发展方向和重点，我国必须加快发展微小卫星制造技术，要在材料、通讯、电池以及先进载荷制造等方面取得突破，才能真正走到世界前列。发展极地遥感小卫星，最终目的一定获取尽可能多的极地遥感观测数据开展科学研究。
为提升卫星数据的定量化水平，北京师范大学今年下半年将派出刘旭颖博士随双“龙”（“雪龙”号、“雪龙”2号）赴南极执行无人机遥感和地面同步调查任务，开展星-机-地同步遥感实验，以对卫星数据进行定标和真实性检验。这意味着，冰路卫星有望在今年南极考察中初试身手，与双“龙”共探极地。