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中国高分系列卫星家族再添新成员

  • 发布时间:2015-12-29 07:18:00  来源:中国经济网  作者:沈慧  责任编辑:罗伯特

  中国高分系列卫星家族再添新成员——

  高分四号,借你一双“慧眼”

  12月29日凌晨,四川大凉山深处,西昌卫星发射中心。

  “5、4、3、2、1,点火,起飞!”0时04分,伴随着指挥员铿锵有力的“点火”口令,托举着高分四号卫星的长征三号乙运载火箭喷出一股橘红色烈焰,直刺苍穹。随后,顺利进入预定转移轨道。

  此次发射任务圆满成功,标志着我国“星”空再添一名新成员。为什么要发射“高分四号”?较之前发射的“高分一号”“高分二号”等卫星,它有哪些特点?应用前景如何?且看《经济日报》记者从一线发回的报道。

  一颗星观测三分之一个地球

  “致广大而尽精微。”《中庸》里的这句话用来描述“高分四号”很贴切。

  “‘高分四号’为地球同步轨道50米分辨率光学成像卫星,是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星,国际上尚无此类卫星。”国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东如是评价。

  这意味着什么?“形象点,‘高分四号’可观测面积为地球的三分之一,它拍摄的一幅图像,所覆盖面积相当于一个河南省。”航天科技集团五院高分四号卫星系统总指挥兼总设计师李果解释说。

  “高分四号”可观测面积大的优势显而易见。实际上,高空间分辨率亦是“高分四号”的一大特色。“‘高分四号’的空间分辨率为50米。”国防科工局系统工程司副司长赵坚介绍说。

  有心人或许会质疑,2013年发射的“高分一号”,空间分辨率已达2米;2014年发射的“高分二号”,空间分辨率则进入亚米级时代。相比之下,“高分四号”岂不有些“相形见绌”?

  事实并非如此。“要知道,高分一号、高分二号卫星为太阳同步轨道卫星。”赵坚说,为保证测量精度,“高分一号”、“高分二号”均在距离地面几百公里的低轨道运行,而“高分四号”是在距离地面约3.6万公里的地球同步轨道运行,这样的高度,实现50米的分辨率实属不易。

  正是这一特殊之处决定了“高分四号”与众不同。“它是目前最高时间分辨率遥感卫星。”童旭东称。

  时间分辨率,指重复观察同一地物所需要的时间。一般而言,空间分辨率和时间分辨率是一对“冤家”,通常需要牺牲一方来保证另一方的领先水平。所以,常见的遥感卫星为保证空间分辨率,多在低轨道运行,观测面积相对狭小,而且无法对同一地点连续观测,只能在经过该点上空时拍摄照片。若想重访故地,高分一号卫星需要4天时间,高分二号卫星需要40多个小时。“高分四号卫星则可驻留在固定区域上空凝视,时间分辨率达到分钟级甚至秒级。”童旭东表示。

  “一哆嗦”成像偏差十几公里

  “由于‘高分四号’与地球同步,可以拥有很多低轨遥感卫星无法比拟的优势。”中国航天科技集团科技委副主任于登云说。

  他举例说,很多台风发展瞬息万变,若用普通遥感卫星,观测时间间隔过长(几十个小时甚至几天),自然无法及时捕捉台风运动轨迹,更无法掌握其形成过程、预判未来发展趋势。而专门服务气象的风云气象卫星,时间分辨率提高了,空间分辨率只能达到百米级,因此即使对很多雷暴等小尺度天气过程观测也“心有余而力不足”。

  高分四号卫星则可利用相对地面静止的优势,驻留在固定区域上空凝视这些天气过程,“它们的每一个小动作都不会逃过高分四号卫星的‘火眼金睛’。”于登云说。在他看来,能够实现实时观测,这是很多遥感卫星做不到的。

  不过,“高分四号”与“高分一号”、“高分二号”等遥感卫星并非“有你没我”的关系。“它们各有所长,目标是满足不同业务需求,与其他低轨遥感卫星相互配合,起到相互弥补的作用。”李果强调。

  比如,“高分二号”的空间分辨率很高,能够及时准确发现森林火灾,一旦有需要持续关注的地方,由地面发出指令,“高分四号”便可快速调整指向,获取监测目标区域火灾动态变化数据,掌握火灾走向,为各类应急任务提供决策支撑。

  当然,圆满“交卷”,“高分四号”攻克的技术难题自然少不了。李果告诉记者,作为地球同步轨道卫星,“高分四号”面临更加复杂的环境威胁——高空中温度变化异常剧烈。在此背景下,“高分四号”要实现长期稳定运行,首先要解决耐高温抗辐射问题,“否则,何来后续应用?”

  再如,在距离地面3.6万公里的高度如何保证卫星能够远目标准确成像,同样十分棘手。正所谓失之毫厘谬以千里。在中国版图上,北京和上海相距千里之遥,但从卫星上看过去两者间的角度非常接近。“只要高分四号高轨遥感卫星平台轻轻一哆嗦,哪怕仅有一角秒(1/3600度)的晃动,它上面所装载的大口径面阵凝视相机拍摄到的图片,可能就偏离了十几公里。”李果解释。

  令人欣慰的是,为了“高分四号”的“惊鸿一瞥”,航天人已作出诸多努力并完成种种攻坚战。

  无限精彩在未来

  既然如此,这样努力将高分四号卫星送入预定轨道,究竟为哪般?

  “高分四号卫星的主要用户为民政部、林业局、地震局、气象局。”童旭东介绍,“高分四号”投入使用后,将重点针对国内用户对高时间分辨率遥感图像数据的要求,为灾害风险预警预报、地震构造信息提取、森林调查与监测、气候变化预测等业务提供高时效、高分辨率数据支撑。

  事实上,此次“高分四号”顺利升空,也意味着“十二五”期间我国高分专项工程圆满收官。为加快我国空间信息与应用技术发展,提升自主创新能力,2010年高分辨率对地观测系统重大专项(即高分专项)启动实施。截至2015年11月底,高分专项共分发数据累计约403万景,数据总量超过我国以往遥感卫星历史数据总和,全面进入主要应用领域,有力支撑了国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理等需要。

  更重要的是,我国由此摆脱了对国外高分数据的依赖。过去,在高分辨率遥感卫星数据方面,我国主要从国外购买,购买一景数据的价格高的要3万多元,平均也得1万元左右,而且数据还不自主、不可控。现在,由于高分数据的应用,“近年国内市场上国外卫星数据价格大幅度降低,分辨率低于2米的国外卫星数据已基本退出国内市场。”童旭东笑着告诉记者。

  他透露,继“高分四号”之后,我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星也提上议事日程,预计2016年完成正样研制。后续,还将发射高分高光谱卫星等。(经济日报记者 沈 慧)

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