高分三號衛星發射成功:不畏浮雲遮望眼,只因它是雷達星

2016-08-10 13:54

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中國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭成功將高分三號衛星發射升空。(新華社)

中國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭成功將高分三號衛星發射升空。(新華社)

中國高分三號衛星10日發射成功。這是中國首顆解析度達到1米的C頻段多極化合成孔徑雷達衛星,也是高分專項「天眼工程」中唯一一顆「雷達星」。

高分三號究竟有哪些特殊本領,它會給人們的生活帶來什麼變化?記者採訪相關專家,解密這顆「浮雲擋不住」的高分雷達星。

「蝙蝠」星——穿透黑夜浮雲

遙感衛星也叫對地觀測衛星,分為光學成像衛星和雷達成像衛星2種,前者攜帶可見光、紅外和多光譜等遙感器,最大優點是解析度高;後者攜帶合成孔徑雷達等遙感器,最大優點是可以全天候工作。

黑夜裏,蝙蝠發出超聲波感知周圍環境。高分三號就如同蝙蝠,攜帶合成孔徑雷達(SAR)發射微波主動觀測。國防科工局重大專項工程中心主任、高分專項工程總師童旭東介紹,它與「高分家族」的其他幾顆光學遙感衛星相比,最大特點就是有全天時、全天候的成像能力,無論白天或黑夜、晴空或雷雨多雲,都可以隨時對地成像。這種特點尤其適合於防災減災的應用。

據統計,中國約70%的災害是地震、洪澇和泥石流等。在出現颱風、風暴潮、地震、滑坡、洪澇等自然災害時,往往伴隨惡劣天氣,光學遙感衛星難以完成探測工作,「目光」再犀利也往往威力大減。「但高分三號則能穿透雲、霧、雨、雪、霾等進行微波成像,迅速為災區提供第一手圖像資訊。」國家海洋局國家衛星海洋應用中心主任、高分專項應用系統副總師蔣興偉說。

長期以來,中國大量使用國外微波遙感成像衛星提供的高解析度圖像資料,國內的用戶都迫切希望通過高分三號衛星來改變資料嚴重依賴進口的現狀,所以高分三號成功發射意義重大。

多變星——全球成像模式最多的SAR衛星

C頻段多極化合成孔徑雷達——一個很長的專業名詞,專家給出了通俗解釋。

為什麼是C頻段?C頻段是一個綜合性能比較好的電磁波頻段。一般來說,微波遙感衛星使用的頻段越低,穿透性越強;頻段越高,穿透性越弱,但低頻段不容易實現高解析度。科學家研究發現,C頻段在衛星的應用中分辨目標更有優勢。因此高分三號衛星選用了C頻段。

多極化有什麼用?衛星多極化可以發射和接收水準、垂直的電磁波,經過後期處理,能夠獲得非常豐富的目標資訊,更清晰地識別地上、海上目標。

什麼是合成孔徑雷達(SAR)?簡單講,雷達的天線口徑越大,越有利於提高衛星的解析度,但衛星雷達口徑不可能做得很大。所以科學家採用口徑較小的天線孔徑與資料處理相配合的方法,從而達到與大口徑雷達等同的效果。

據介紹,高分三號是世界上成像模式最多的合成孔徑雷達(SAR)衛星,具有12種成像模式。它不僅涵蓋了傳統的條帶、掃描成像模式,而且可在聚束、條帶、掃描、波浪、全球觀測、高低入射角等多種成像模式下實現自由切換,既可以探地,又可以觀海,達到「一星多用」的效果。

解析度達到1米,就能看清地面上的小轎車、海上行駛的船隻。中國科學院電子所高分三號衛星系統載荷副總師禹衛東說,高分三號的太空解析度是從1米到500米,幅寬是從10公里到650公里,不但能夠大範圍普查,一次可以最寬看到650公里範圍內的圖像;也能夠清晰地分辨出陸地上的道路、一般建築和海面上的艦船。

由於具備1米解析度成像模式,高分三號衛星成為世界上C頻段多極化SAR衛星中解析度最高的衛星系統。而且它能同時發射、接收水準波和垂直波,是中國首顆多極化SAR衛星,幫助人們更好地分辨、識別地上、海上物體。

長壽星——可在軌工作8年領先國際

禹衛東說:「高分三號衛星是中國首顆長壽命設計的低軌遙感衛星,在軌設計壽命8年,比中國以往衛星3到5年的壽命長得多,與國際上遙感衛星6到7年半的壽命比,也處於領先。」

研製這顆長壽星,科學家歷時49個月,採取了大量高可靠性的保障措施,衛星關鍵部位全部進行了長壽命專項試驗,以保證高分三號能在軌長期可靠運行,為用戶提供長時間穩定的資料支撐服務。高分三號對海洋上的探查,有將近1個小時的連續成像能力,可對海島和海洋上的基礎設施進行高清成像,既能大範圍普查,又能對特定區域詳細探查。

據專家介紹,在確保獲取高精度圖像的前提下,高分三號可以最長支持單次連續成像工作近1個小時的量級,遠超過國內外同類衛星單次成像時長,滿足海洋用戶連續工作的需求。

中國航太科技集團公司五院高分三號衛星工程總師徐福祥說,從解析度等指標看,高分三號達到了國際先進水準。

科學家相信,高分三號將在海洋、減災、水利、氣象等多個領域「一展身手」,為海洋監視監測、陸地環境資源監測和應急防災減災提供重要技術支撐,使天基遙感跨入全天時、全天候、定量化、米級的應用時代。

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