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高分三号发射成功,三大功能发挥更大作用
2016-08-22来源:
       8月10日,太原卫星发射中心,长征四号运载火箭托举高分三号卫星呼啸着拔地而起,直刺苍穹。至此,我国高分辨率对地观测系统重大专项家族,继高分一号、高分二号及高分四号之后,又迎来一位“天眼”神探——高分三号。


高分三号发射成功,三大功能发挥更大作用
  这位“天眼”神探的升空,意味着我国自主研制的首颗多极化、C频段合成孔径雷达卫星,同时也是世界上性能最先进的C频段多极化合成孔径雷达卫星发射成功。
  飞入太空后,高分三号张开长达18米的太阳翼,伸展长达15米的合成孔径雷达天线,发出微波,开始观测地球母亲。那么,这位“天眼”神探与其他高分兄弟相比,有哪些独门绝技,又肩负着怎样的使命,中国青年报·中青在线记者采访了相关专家。
 
  新神探:不畏浮云遮望眼
  高分三号所在的高分家族,是我国16个重大科技专项之一,被称为“天眼”工程。这一工程的目标表述起来并不复杂,即通过系列高分辨率卫星的发射,到2020年形成我国全天候、全天时、全球覆盖的陆地、大气、海洋对地观测能力。
  毋庸置疑,这是建立我国战略性空间基础设施的重大工程,对确保我国空间信息资源的自主权有重要意义。在航天国际合作中,高分家族的这些“天眼”神探,能够在很大程度上让中国航天的“腰杆更硬”。
  在国防科工局举行的高分三号媒体见面会上,该局重大专项工程中心主任、高分专项工程总师童旭东就提到,随着高分数据持续、稳定供应和数据处理服务逐渐完善,国外卫星数据在国内市场的占有率以及数据价格均大幅下降。
  目前,高分家族已发射入轨多颗遥感卫星,包括高分一号卫星、高分二号卫星、高分四号卫星以及现在的高分三号卫星,另外还有多颗卫星正在研制。
  高分三号在这些遥感卫星中是特殊的,除它以外,其余卫星基本都是光学遥感卫星。遥感卫星也称对地观测卫星,有“光学”成像卫星和“微波雷达”成像卫星两种——说白了,前者都是通过“可见光”来观测地球,而高分三号是唯一一个雷达成像微波遥感卫星,即利用“微波”来给地球照相“体检”。
  与“光学”遥感卫星相比,“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。这意味着,高分三号不需要借助光线,不论刮风下雨,还是白天黑夜、风沙雾霾,它都能从容守望,可谓真正做到了“不畏浮云遮望眼”。
  这种特点尤其适用于防灾减灾,中国航天科技集团五院高分三号卫星工程总师徐福祥说,在出现地震、滑坡、洪涝等自然灾害时,往往伴随恶劣的气象条件,并且要求快速响应提供灾区第一手图像信息。这时,光学遥感卫星的成像效果大打折扣,而类似高分三号的微波成像卫星往往发挥更大的作用。
  “可以说,高分三号卫星的发射和应用,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”。中国航天科技集团五院高分三号卫星总指挥兼总师张庆君如是评价。
  据徐福祥介绍,我国约70%的灾害是地震、洪涝和泥石流等,而以往我国仅能使用大量的国外微波遥感成像卫星提供的高分辨率图像数据,所以国内的用户都迫切希望高分三号卫星尽早发挥作用。
 
  神探的三大技能
  根据童旭东的说法,作为高分家族里唯一的微波遥感卫星,这位新神探打破多项纪录,创下了我国乃至世界微波遥感卫星发展史上的多个第一,填补了多项国内外空间技术发展的空白。
  这一点,从高分三号的另一个名号就能窥见一二——我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星。4个关键词,“C频段”“多极化”“高分辨率”“微波”,这其中的“微波”是相对其他兄弟而言,那另外3个限定词又是什么意思呢?
  先来看“C频段”。中国航天科技集团五院高分三号卫星总体主任设计师刘杰说,根据功能和使命的不同,地球微波遥感探测卫星可以划分为L、S、C、X等多种频段, L、S、C、X频率逐渐升高,频率越高穿透力越差,频率越低穿透力越强。
  按照刘杰的说法,假如用这4种频段来看一棵树,X频段只能用来看树梢,L、S频段只能用来看树根,而C频段介于两者之间,能看到地表到树干。在对海洋环境和目标进行探测时,C频段的优势就更加突出。
  这也让高分三号做到了“海陆全能”,不论在陆地和海上,不论白天还是夜间,都可以毫无影响照常“上班”,“不眠不休”地对全球海洋和陆地信息进行实时监视检测。
  “多极化”又是什么?根据物理学的原理,电磁波的运动方向是不一样的,其发射和接收都分为水平波(H)和垂直波(V),不同的运动方向传递着不一样的信息,不同的信息会得出不一样的结论,不同的结论有不一样的用处。
  微波探测卫星探测到的“极”越多,所提供的信息就越多,用处就越大。中国航天科技集团五院的科研人员为这位高分新神探采用了“多极化”的设计,使它尽可能把来自多方面的信息都收集起来,传递给地面,科技工作者从而可以全方位地获取地表和地表以下的各种信息。
  如此厉害的两项技能——C频段、多极化,高分三号都有了,却不满足于此。按照国防科工局的描述,高分三号的分辨率可以达到1米,在世界上C频段、多极化卫星中,其分辨率是最牛的一个。
 
  可全天候获取海洋岛礁数据,也可直击降雨和雾霾
  据童旭东介绍,高分三号还是世界上工作模式最多的合成孔径雷达卫星。这位“天眼”神探有12种工作模式,说白了就是有12种“本领”:不论是精细条带、超精细条带工作模式,还是窄幅、宽幅扫描模式,抑或是全球观测模式等,样样不在话下。
  中科院电子所高分三号卫星系统载荷副总师禹卫东说,高分三号的空间分辨率是从1米到500米,幅宽是从10公里到650公里,不但能够大范围的普查,一次可以最宽看到650公里范围内的图像,而且能够对特定的区域进行详查,清晰地分辨出陆地上的道路、一般建筑以及海面上的舰船,满足不同用户对不同目标成像的需求。
  当然,为了能够支撑这12种工作模式完成多种任务,高分三号卫星的功率高达万瓦级,连续成像时间达到近小时量级,是我国低地球轨道上开机时间最长的大功率雷达成像卫星。
  童旭东说,这些极大地提高了高分三号卫星获取数据的能力,增强了应用效能,不失为“一星多用”的典范。
  说到“用”,高分三号被称作一颗实实在在的“应用星”。以当前备受瞩目的海洋监视监测和海洋权益保护为例,国家卫星海洋应用中心主任、高分专项应用系统副总师蒋兴伟说,高分三号卫星可获取岛礁人工设施、海上船舶、海上油气平台监视数据,这些都有望为海洋权益维护提供信息服务和辅助决策支持。
  我国是世界上人口最多的海洋大国,拥有大陆与岛屿海岸线约3.2万公里,还拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域,我国主张的管辖海域面积约300万平方公里。蒋兴伟说,高分三号全天时、全天候、近实时的监视监测,对我国在全球海洋政治、经济、交通、安全、科研方面的战略利益就显得至关重要。
  他还表示,高分三号卫星通过获取海岸变迁、海岸带植被、海岸类型、海岸带地质与生态环境、海岸人工设施、海域使用功能区划等监测数据,能够为海岸带综合管理与海域使用管理提供重要的客观依据。
  刚刚过去的7月,各地的暴雨洪灾让人记忆犹新。童旭东说,对于目前我国南方强降雨区域、台风登陆区域、北京大面积雾霾区域这些光学卫星难以实现观测的,高分三号卫星都能清晰成像。
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