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中国军情

时间:2019-11-27

 

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  我国“高分二号”卫星8月19日顺利进入预定轨道,标志着我国遥感卫星进入了亚米级“高分时代”。这颗卫星系目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,空间分辨率首次精确到1米。究竟如何把这颗“天眼”擦得更亮,记者采访了有关专家。

  图为高分六号模拟图。航天科技集团五院供图

  我国分辨率最高的光学遥感卫星

  6月2日,高分六号在酒泉卫星发射中心成功发射,这是一颗低轨光学遥感卫星,也是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。至此,我国高分辨率对地观测系统重大专项(以下称“高分专项”),继高分一号到五号之后,迎来又一位步入太空的新成员。

  “1米分辨率意味着卫星从600多公里的太空向地面观察,能看见1米大小物体的轮廓,绝对能分辨出地面汽车的大小。如果是5米的分辨率就无法看清了,10米的分辨率只能看飞机大小的地面物体。”航天科技集团五院研究员、“高分二号”任务工程总师马世俊说。

  高分专项被誉为“天眼”工程,是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的16个重大科技专项之一,与之一起进入专项名单的还有人们耳熟能详的载人航天、探月工程、大飞机等项目。

  据了解,这是目前我国分辨率最高的光学遥感卫星。

  2010年该专项全面启动实施。如今8年过去,高分家族在千呼万唤之中,逐渐崭露头角,多颗高分兄弟在轨服役,仿若一个个高挂在地球上空的巨大相机,观测地球母亲。

  航天科技集团五院研究员、高分二号卫星系统总师潘腾说,这颗卫星的分辨率高,达到1米,包括全色成像和多光谱成像,最后用户拿到的是彩色成像图片。卫星扫描的幅宽达到了45公里,在全球同类卫星中幅宽是最大的。

  高分专项工程总师、国防科工局重大专项工程中心主任童旭东说,迄今为止,我国涵盖不同空间分辨率、不同覆盖宽度、不同谱段、不同重访周期的高分数据体系已基本形成。

  卫星的分辨率是越高越好吗?潘腾认为,并不是所有卫星都要追求高分辨率,主要看用户的用途需求。比如,农业部门需要观察庄稼长势对农作物估产,国土部门要查看矿产资源,只要达到一定的分辨率,能够实现任务目标就可以了。

  高分老大哥迎来“配对者”

  卫星上的照相机如同人的眼睛,对高分辨率看清地面物体至关重要。潘腾介绍,“高分二号”卫星上的照相机是新研制的相机,体积小、重量轻,焦距长达7米。同等距离要看得更清楚,相机的装调精度要高,与之配套的技术手段更要精确。

  此次高分六号升空后,将和在轨的高分一号组成星座,开启“高分家族”组网新篇章。

  相机分系统主任设计师姜海滨说,“高分二号”卫星相机焦距是国内卫星相机中焦距最长的。这颗卫星上装有两台相机,与全世界同等级分辨率的卫星相比,是成像幅宽最大的,在相机关键元器件、零部件等方面从设计到实验、测试、仿真方法都有突破。

  航天科技集团五院高分六号卫星总指挥兼总设计师白照广说,两者将形成“2米/8米光学成像卫星系统”,大大缩短重访时间间隔,“时间分辨率从4天缩短到2天”。

  “去年年底发射的‘高分一号’卫星成像幅宽大,但分辨率没有‘高分二号’高,二号比一号的分辨率高但是幅宽小些。一号可以用于宽范围的普查,二号用于精确定点的详查,两颗卫星各有特点,可以搭配使用。”潘腾说。

  作为高分家族里的老大哥,高分一号早在2013年4月就已成功升空,到如今和高分六号“配对”,已等了5年之久。

  好相机把“千里眼”擦得更亮

  肩负着高分家族开疆拓土的使命,高分一号的最大特点是“大幅宽成像”,能将视野范围内800公里的事物都纳入进来, 4天即可完整观测地球。

  “从天到地”确保“好图”

  根据白照广的说法,5年来, 高分一号已向我国的国土资源系统、地质行业及科研院所等100多家单位和机构提供了大量遥感图像数据,成为遥感领域应用最广泛的卫星之一,被誉为“看得广、看得快、看得准、看得清、应急效果好”的卫星。

  “我国第一代遥感卫星是返回式卫星,当时的遥感卫星用的是胶片,在太空拍照后卫星返回地球,科研人员再收取胶片,洗印成图进行分析。”马世俊说,“高分二号”卫星是传输型遥感卫星,在空中照完相,直接传输到地面接收站,经过数据处理之后就能成图,这种方式比过去的胶片更能及时接受信息。

  一些突发事件、热点问题发生时,也能看到高分一号的身影。来自航天科技集团五院的数据统计,不管是2013年雅安芦山地震,还是2014年马航失联事件,2015年天津滨海新区爆炸事故、深圳山体滑坡事件,高分一号都曾向相关部门和行业贡献了自己的“见识”。2014年,高分一号还“入列”空间与重大灾害国际宪章值班卫星,成为我国第三颗入列值班卫星。

  卫星的成像数据要下传到地面,潘腾介绍,这颗卫星是1米分辨率和大幅宽,所以要下传的数据量很大。“我们采用了高速对地传输手段。成像质量取决于从天到地的一系列因素,链条很长。为了保证图像质量,我们在卫星定位精度、轨道控制精度、系统稳定程度、图像处理方法等方面都下了很大功夫。”

  高分“二哥”视力最牛

  好卫星还要在天上“待得住”。据了解,“高分二号”卫星的寿命将比我国其他卫星有大幅度提高。马世俊说:“这颗卫星寿命5年我们是有把握的,努力目标是8年。随着一些零部件可靠性的逐步提高,卫星会在天上转得更久。”

  高分一号升空后,时隔一年半,高分二号在2014年8月升空,其成功发射意味着我国民用遥感卫星进入了亚米级分辨率时代。

  影响

  航天科技集团五院总体部研究员、高分二号卫星总指挥兼总设计师潘腾打过一个比方:如果说空间分辨率两米的高分一号,能看到地面的小轿车;那么,空间分辨率达到亚米级的高分二号,就能看到地面的自行车。

  “高分二号”如何改变生产生活

  潘腾说,高分“二哥”浑身是“宝”,它的身上,有两台分辨率为1米全色/4米多光谱组合而成的相机,这是现今我国焦距最长、分辨率最高的民用航天遥感相机,也是国际上同等分辨率幅宽最大的遥感相机。

  “高分二号”这颗我国目前地面像元分辨率最高的光学对地观测卫星,将在国土资源调查与监测、城市精细化管理、综合交通服务、林业调查与监测等领域“一展身手”,并将用分辨率精确到1米、最大限度满足用户需求的“黄金尺度”,给人们的生产生活带来便利。

  也因此,高分二号成了我国迄今研制的空间分辨率最高的民用遥感卫星,具备高空间分辨率优于1米和幅宽大于45千米的成像能力,技术指标达到或超过国外同类光学遥感卫星的水平。

  去年4月发射的我国高分专项首星—“高分一号”卫星在云南鲁甸地震抗震救灾中功劳不小。“与一号相比,二号的机动能力更强。”航天科技集团五院研究员、“高分二号”任务工程总师马世俊说:“高分卫星飞过灾区上方时可以摆动,‘高分一号’的摆动幅度是正负20度,‘高分二号’提高到正负35度,可以按需获取更全面的灾情图。”

  此外,高分二号还有一颗赤诚的“中国心”,其国产化程度达到98%以上,关键单机和部件全部是我国自主研制——是高分家族中单机国产化程度最高的卫星。潘腾说,这极大改善了我国高分辨率遥感数据主要依靠进口的状态,为国内用户提供高精度对地观测数据起到重要示范作用。

  据马世俊介绍,国土资源部是“高分二号”卫星的主要用户单位之一。“高分二号”可以监测退耕还林;监测耕地上有没有建房子;查出乡镇里有没有建“小产权房”等。

  如今,高分二号在轨运行已超过3年,每月分发20余万景超过1.1亿平方公里影像。来自国防科工局的数据显示,高分二号数据市场占有率达80%,彻底改变了我国高分辨率对地观测数据主要依赖进口的局面。

  除了国土资源部,住房和城乡建设部、交通运输部、国家林业局也都是“高分二号”的主要用户。利用“高分二号”卫星数据,将建立起高分综合交通遥感应用示范系统,在新疆、长江流域、北京等示范区开展交通路网规划、交通路网监控与交通出行服务。

  全天候待命的“三哥”

  背景

  高分兄弟都遗传了家族“好视力”的优点,这足以让它们在群星当中更加闪耀。

  “天眼”名副其实中国制造

  2016年8月25日,备受瞩目的高分三号在经历了为期两周的太空旅行之后,正式向世人发布由它亲自拍摄的“高清大片”,这标志着我国低轨道合成孔径雷达卫星研制技术实现重大突破。从此,我国民用天基高分辨率合成孔径雷达图像打破“全进口”现状,做到“核心在手”。

  我国“高分二号”卫星国产化率达到了98%。这颗由10多个分系统、200多台设备构成的卫星,大到整星小到陀螺等部件,几乎都是货真价实、名副其实的中国制造。

  十分特别的是,高分“三哥”身上武装的是主动探测载荷,利用微波进行探测,通过自己发射信号并接收地面反射的回波信号,探测地面物体的细节和特征。换言之,不需要“照相机”就能“拍照”。

  高分系列卫星将陆续在国土调查、环境保护、应急救灾、资源开发、农业估产和城镇规划等领域投用,打破我国高分辨率对地观测的数据长期依赖进口的局面。

  航天科技集团五院高分三号卫星总指挥兼总设计师张庆君说,与“光学”遥感卫星相比,高分三号这种“微波”遥感卫星的最大特点,就是具备全天时、全天候的成像能力——不需要借助光线,不论刮风下雨,还是白天黑夜、风沙雾霾,都能从容守望,做到真正的“不畏浮云遮望眼”。

 

  也因此,高分三号被誉为全天候待命的“天眼”神探。张庆君说,高分三号的发射和应用,把我国高分系统建设由可见光、热红外、远红外带入到微波辐射区,迎来了卫星微波遥感应用的新时代。截至目前,高分三号已向国内50余家科研单位,分发数据超过60万景。