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中国今天发射了一颗卫星,全天候监视南海就靠它了

微信公号“来点科学”、中国青年报
2016-08-10 18:36
来源:澎湃新闻
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今天(8月10日)一早,长征四号运载火箭托举起高分三号卫星划破苍穹升空,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、高分二号以及高分四号之后,又迎来了一位“天眼”神探——高分三号。

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。

这些专业名词都是什么鬼?别急,小编后文都有超科普的解读说给你听。但在这之前,先允许小编怀着激动的心情讲一下这颗卫星有多牛!

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,也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。

这意味着,高分三号既可以“清晰地看到故宫之中的某一间房子”,也可以“清晰地观察我国一个省的全貌”,当然至于“海面上的舰船”也是没问题的,这一点你懂的。

8月10日6时55分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将高分三号卫星发射升空。这是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星。  新华社 图

不畏浮云遮望眼,海洋维权全靠它了

而且!而且!而且这些技能都是全天时、全天候的!啥意思?就是不管白天还是黑夜,也不管是晴空或者雷雨多云,高分三号都不会翘班!

要知道,在以往,用传统的光学遥感卫星很难穿透云雾实现有效对海面观测。在当前备受瞩目的海洋监视监测和海洋权益保护领域,高分三号被称作一颗实实在在的“应用星”。

1.全天时、全天候、近实时监测全球海洋

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。

这里小编给一个背景信息:

我国是世界上人口最多的沿岸大国,海岸线约3.2万公里(其中大陆海岸线约1.8万公里,岛屿海岸线约共1.4万公里),拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域。面积500平方米以上的岛屿约6500多个,内水和领海主权海域面积38万平方公里,我国主张的管辖海域面积约300万平方公里。

那么,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、科研上的战略利益就显得至关重要。

比如,海洋防灾减灾及应对海上重大环境事件。高分三号卫星提供我国临近海域的风暴潮、热带气旋、海冰、海面溢油、绿潮信息。为灾害监测和评估、应对重大环境事件提供地理空间信息支持。

再如,海岸带综合管理与海域使用管理。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,为海岸带综合管理与海域使用管理提供重要的客观依据。

2.多面手,能直击南方降雨,也能检测北方雾霾

高分三号会的远不止这些。根据国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总师童旭东的说法,高分三号还是世界上工作模式最多的合成孔径雷达卫星——高分三号卫星有12种工作模式,说白了就是它有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等,样样不在话下。

刚刚过去的7月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,高分三号卫星却都能够清晰成像。

还有在减灾行业应用。高分三号卫星是我国卫星减灾应用体系至关重要的补充之一,将有效填补载荷类型、空间分辨率、时间分辨率、极化性能等方面的空白,是“天-地-现场”一体化的灾害监测评估网络体系建设的重要基础,尤其在洪涝、地震、滑坡泥石流、冰凌、海冰、旱灾、雪灾、台风等灾害领域有巨大的应用潜力。

认识这颗新卫星?我们一点一点来

看过很多之前的帖子,对于一颗卫星,究竟该怎么解读,今天小编想到一个看起来很笨,却很实在的方法——一个关键词一个关键词地逐一解剖!

高分三号——我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星。5个关键词,“C频段”、“多极化”、“高分辨率”、“微波遥感”。最后一个是卫星,大家都明白,它就是一颗卫星嘛,至于前面的这些,都是定语,用来锁定它是一颗啥样的卫星。

咱们就一个个来看。顺序是,倒着看。以小编的见识,通常越往后放的定语,越关键,也越接近本质。

1.“微波遥感”

何谓遥感卫星?国家航天局原局长、中国工程院院士栾恩杰对此有过一个通俗的解释,他用《中庸》里的“致广大而尽精微”来描述:

致广大,指遥感卫星登太空之“高”望“远”,看得广大;尽精微,指凭借高空间、时间、光谱、温度分辨率,遥感卫星能抓住物体细小的特征,捕捉细微的变化。

简单地说,遥感卫星就相当于一个对着地球观测的大眼睛。

那么,又何谓微波遥感卫星?

遥感卫星有“光学”成像卫星和“微波雷达”成像卫星两种。前者都是通过“可见光”来观测地球,而高分三号则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,不论刮风还是下雨,风沙还是雾霾,白天还是夜间,它都能从容守望,可谓是真正地做到了“不畏浮云遮望眼”。

2.“C频段”

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。

举例来说,假如用这四种频段来看一颗树,那么按照刘杰的说法,X频段只能用它来看树梢,L、S频段只能用它来看树根,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,不论在白天还是夜间,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。

3.“多极化”

“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,其发射分为水平波(H)和垂直波(V),接收也分为水平波(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,使它可以尽可能把来之于多方面的信息都收集起来,传递给地面,从而,科技工作者可以全方位地获取地表和地表以下的各种信息。

4.“高分辨率”

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、多极化卫星上,是分辨率最牛的一个。

高分辨率一说,由此可见一斑。

高分家族大揭秘:2020年“天眼”

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。

目前,高分家族已经发射入轨多颗遥感卫星,包括高分一号卫星、高分二号卫星、高分四号卫星以及今天的高分三号卫星,另外还有多颗卫星正在研制。

一旦“天眼”神探集齐,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,可以在很大程度上让中国航天的腰杆更硬。

今天小编就先来揭秘一下已经发过的那些天眼神探们。

高分一号:卫星4天能把地球看遍

于2013年4月26日成功发射升空。相比其他光学遥感卫星,“高分一号”卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,在设计寿命上刷新了低轨卫星平均3年的纪录,达到5~8年。其高分辨率体现在空间、时间和光谱分辨率3个方面。

空间分辨率指从卫星照片上能辨别地面目标的最小尺寸,“高分一号”可达两米左右,这意味着从卫星上可以清楚地看到地面上的小汽车,甚至自行车。时间分辨率指重复观察同一地物所需要的时间。据了解,“高分一号”只需4天就能把地球完整地看一遍。

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,但“高分一号”实现了这两方面的最优组合。此外,“高分一号”光谱成像能力上增加了高分辨率多光谱成像能力,是目前国内运行卫星载荷中的最高水平,除了黑白照片,还可下传具有红黄蓝绿4个谱段的彩色图像。

针对华北华东地区的雾霾现象,高分一号获取了大量的观测数据,为有效开展雾霾污染形成、发展、消散、治理等地基础研究提供了信息。

高分二号:使我国民用遥感卫星一举迈入亚米级“高分时代”

于2014年8月19日成功发射的高分二号卫星是当时我国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,且达到无控制点条件下优于50米的苛刻的定位精度。它配备了当时我国焦距最长、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。

此外,高分二号卫星还在高分家族中率先实现了多个首次,如:在我国民用卫星中首次使用控制力矩陀螺,采用了优化高效的控制定姿方案,使该卫星具备了大角度的快速机动能力;以98%国产化率成为我国单机国产化程度最高的卫星;首次瞄准“高寿”的目标,成为当时高分家族中设计寿命最长的卫星。

高分四号:我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星

于2015年12月29日发射成功的高分四号卫星堪称最牛“天眼”,是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星,也是当时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,还是当时我国时间分辨率最高、设计使用寿命最长的遥感卫星,它的应用显著提升了我国天基对地遥感观测能力。

高分四号卫星取得了众多的技术创新与突破:配置有目前我国口径最大的面阵凝视相机、首次研制的大面阵红外探测器,攻克了高轨遥感卫星总体设计、姿态快速机动与高稳定控制、长寿命高可靠、复杂条件下成像质量保障等一系列关键技术,大幅提高了我国遥感卫星的整体设计、研制水平。

高分四号可发挥长期驻留固定区域上空、快速指向调整、灵活的任务编排、成像积分时间可调等优势,实现对中国及周边地区的高精度观测。通俗来说,高分四号与高分一号、二号卫星采用的“巡逻守护”方式不同,它采用的是“贴身紧跟”式战术,可以牢牢锁定在中国领土上空,实现随叫随到、信手拈来、快速处理各种突发情况的遥感任务。

高分三号:世界上分辨率最高的C频段全极化合成孔径雷达卫星

最后就要进行隆重的自我介绍了:

我于2016年8月10日成功发射,是高分家族里唯一的微波遥感卫星,创下了我国乃至世界微波遥感卫星发展史上的多个第一,添补了多项国内外空间技术发展的空白。

例如,我的分辨率可以达到1米,在世界上C频段、多极化卫星上,是分辨率最牛的一个;我是世界上工作模式最多的合成孔径雷达卫星,不论在陆地和海上都可以“干活”,做到了“海陆全能”,不论在白天还是夜间,或是阴天、下雨、刮风、雾霾、风沙、热天、冷天,都可以毫无影响照常“上班”;我还是中国低地球轨道上开机时间最长的大功率雷达成像卫星,极大的提高了卫星获取数据的能力;此外,在低地球轨道上,我可是目前设计寿命最长的卫星哦。

现在,高分家族的成员们正在广袤的太空中辛勤地工作着。“兄弟齐心,其利断金”,我们兄弟们坚信这一点。为了我们心中的那份家国情怀,为了完成肩负的艰巨使命,我们会并肩战斗,为祖国守护好辽阔天疆。

    澎湃新闻报料:021-962866
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