“高分家族”面面觀

——高分辨率對地觀測系統重大專項衛星發展掃描

2018年06月02日15:18  來源:人民網
 

人民網北京6月2日電(趙竹青)2日12時13分,我國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁運載火箭成功發射高分專項高分六號衛星,成為我國第一顆設置紅邊譜段的多光譜遙感衛星。自2013年4月26日,高分一號衛星成功發射升空以來,已有高分二號、高分三號、高分四號、高分五號等“高分家族成員”相繼步入太空,造福人類。它們的在軌服役,顯著提升了我國對地遙感觀測能力,我國遙感衛星進入了亞米級時代。

據了解,其中,除高分五號由中國航天科技集團公司八院抓總研制,高分一號、高分二號、高分三號、高分四號、高分六號均由中國航天科技集團公司五院抓總研制。

高分一號:我國“高分”專項首發星

肩負著家族開疆拓土的艱巨使命,高分“星老大”於2013年4月26日由長征二號丁運載火箭在酒泉衛星發射中心發射。它身上裝載的兩台全色多光譜高分辨率相機和四台寬幅相機,實現了高空間分辨率、高時間分辨率和寬覆蓋的最佳匹配。

五年來,高分“星老大”運行穩定。目前高分一號衛星各譜段圖像清晰,圖像色彩逼真且豐富,已向國土資源系統、地質行業及科研院所等100多家單位和機構提供了大量遙感圖像數據,顯著提高了我國高分數據自給率,成為各用戶和遙感領域應用最廣泛的衛星之一,被譽為“看的廣、看的快、看的准、看的清、應急效果好”的衛星。

高分二號:“視力”首次達到亞米級

高分二號是迄今為止我國研制的空間分辨率最高的民用遙感衛星,具備高空間分辨率優於1米和幅寬大於45千米的成像能力,技術指標達到或超過國外同類光學遙感衛星的水平。在它身上,兩台相同的分辨率為1米全色/4米多光譜組合而成的相機,是現今我國焦距最長、分辨率最高的民用航天遙感相機,也是國際上同等分辨率幅寬最大的遙感相機,這使它的分辨率顯著提高。然而,有了卓越的“視力”,並不意味著擁有了好“眼神兒”。相對於以往衛星的定位精度多為百米量級,高分“二哥”的設計指標要求達到無控制點條件下優於50米的定位精度。

高分二號衛星穩定運行已超過3年,獲取的影像數據廣泛服務於18個國家部委和28個省市地方行業,及國防軍事與商業市場等領域﹔月分發20余萬景超過1.1億平方公裡影像,已成為亞米級高分辨率影像主力數據源,直接創造經濟價值20余億元。據國防科工局高分專項網、資源衛星應用中心等公開信息:數據市場佔有率達80%,徹底改變了我國高分辨率對地觀測數據主要依賴進口的局面,具有巨大的經濟、軍事和社會效益。

高分三號:雷達成像衛星服務國民經濟

高分三號是我國首顆低軌道合成孔徑雷達(SAR)衛星。繼承了家族優點的高分“老三”,其分辨率可以達到1米,在世界上C頻段、多極化衛星中,它的分辨率最高,填補了國內外空間技術發展的空白,打破了我國民用天基高分辨率合成孔徑雷達圖像全進口的現狀。

此外,它採用的多極化的設計,使它具有十二種工作模式,是目前世界上工作模式最多的合成孔徑雷達衛星。高分“老三” 屬於主動探測載荷,不需要“照相機”,而是利用微波進行探測,通過自己發射信號並接收地面反射的回波信號,探測地面物體的細節和特征。因此,它不受光照、雲層和天氣的約束與影響,可以全天時、全天候、全方位地工作。它所提供的可靠、穩定的高分辨率微波圖像數據,結束了我國微波遙感數據圖像長期依靠外國的歷史,廣泛服務於我國海洋、減災、水利及氣象等多個行業及業務部門。

高分四號:我國最高“太空眼”

高分四號,“高分家族”的老四,作為我國首顆地球同步軌道高分辨率光學遙感衛星,運行在距地球36000公裡的太空,被譽為當今觀測地球的最高“太空眼”。它的在軌正常運行和成功成像表明,我國已突破地球同步軌道遙感衛星五大關鍵技術。

在高分“四弟”出生之前,進行高軌道高分辨率光學遙感衛星設計,在世界上尚沒有工程實施的先例。據它的締造者——高分四號衛星總指揮兼總設計師李果講:“在36000公裡的高空,既要讓高分四號看得清,又要畫面不抖,是我們研制團隊追求的終極目標”。

與高分一號、高分二號衛星相機相比,能夠靈活調整積分時間的高分“四弟”相機更像是一台“單反相機”,可實現大動態范圍成像和使用長積分時間實現對暗目標的觀測。此外,高分四號衛星還可以對動態目標的運行軌跡、趨勢進行捕獲,成為一個“准攝像機”。為更好地適應高軌惡劣的空間環境,確保成像質量,五院的相機設計人員在高分相機家族中創造了多個“第一”,比如第一次採用億級像元數的可見光器件以及百萬級像元的中波紅外器件,第一次採用大面陣凝視成像體制,第一次採用中波紅外與可見光共口徑的光學設計等。

高分五號:實現高光譜分辨率對地觀測能力

高分五號衛星譜段范圍寬、光譜分辨率高,可實現紫外至長波紅外譜段的高光譜觀測。其中,可見短波紅外高光譜相機的可見光譜段光譜分辨率為5納米,相當於一張紙厚度的萬分之一。衛星探測手段豐富,具有高光譜/多光譜對地成像觀測、多角度觀測等探測手段,是國內探測手段最多的光學遙感衛星,工作模式多達26種。此外,該星定標精度亦為國內衛星之最。

高分五號衛星填補了國產衛星無法有效探測區域大氣污染氣體的空白,通過對大氣污染氣體、溫室氣體、氣溶膠等物理要素的監測,動態反映我國大氣污染狀況。同時,高分五號衛星還可對內陸水體、陸表生態環境、蝕變礦物、岩礦類別探測,為我國環境監測、資源勘查、防災減災等行業,提供高質量、高可靠的高光譜數據。

高分六號:開啟“高分家族”組網新篇

高分六號是“高分家族”的一顆新星,但是它卻與高分一號老大哥有著深厚的淵源。中國航天科技集團公司公司五院高分六號衛星總指揮/總設計師白照廣介紹說:“高分六號和高分一號同屬我國成熟的CAST2000小衛星平台,看似和它的高分一號區別不大,但是我們在設計中遵循的‘高性能、高精度、高效能、高可靠、高國產化’五高設計理念,使其具備了‘一合、三化、五新’等特色鮮明的技術特點。這讓它既能與前者有機互動,又能發揮自己所長,達到取長補短,全方位服務的新境界。”

高分“六弟”雖然輩分不高,但是能力卻一高再高。它的“高性能、高精度、高效能、高可靠、高國產化”,使它光榮地成為我國第一顆設置紅邊譜段的多光譜遙感衛星。

未來,高分六號將和高分一號雙星組網,實現16米多光譜每2天覆蓋全球1次,開啟“高分家族”太空攜手服務的新篇章。計劃到2020年,我國將建成自主的陸地、大氣、海洋先進的對地觀測系統,為現代農業、防災減災、環境資源、公共安全等重大領域提供服務和決策支持,確保掌握信息資源自主權,促進形成空間信息產業鏈。

(責編:袁勃)

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