工博会｜总设计师详解：“火眼金睛”的高分五号卫星如何炼成

如果说每年秋季在上海举行的中国国际工业博览会是观察世界先进制造和中国制造业升级的最佳窗口，那么历年获得工博会特别荣誉奖的展品则是“中国制造”在前沿科技领域的一张名片，代表了中国高端装备制造领域的顶尖水平。

澎湃新闻（www.thepaper.cn）从正在举行的第20届工博会上获悉，今年唯一的特别荣誉奖颁给了由上海航天技术研究院、上海技术物理研究所等单位联合研发设计的中国首颗高光谱综合观测卫星——高分五号卫星。这也是特别荣誉奖连续第四年花落航天领域，此前，风云四号静止轨道气象卫星、天宫二号空间实验室、长征六号运载火箭曾获得该奖项。

“高分五号卫星今年5月9日发射，入轨之后工作正常，稳定性很好。目前仍处于在轨测试阶段。平台指标基本上都在轨测试完了，都优于原来的指标要求。从目前获取的遥感图像和光谱数据来说，品质还是很好的。初步处理得出一些图像产品，用户的认可程度也比较好。”在今年工博会获奖展品新闻通气会上，来自中国航天科技集团公司上海航天技术研究院的高分五号卫星总设计师孙允珠对澎湃新闻介绍说。

高分五号卫星主要用于获取从紫外到长波红外谱段的高光谱分辨率遥感数据，同时具有高光谱、偏振、多角度、掩星、耀斑等多种观测手段，是国内探测手段最多的光学遥感卫星，使得国内首次实现二氧化氮、二氧化硫、内陆水体水质等高光谱定量监测。高分五号卫星最高光谱分辨率达0.03波数，是国内光谱分辨率最高的卫星；卫星具有7类星上定标器，是国内定量化水平最高的卫星之一。

在轨测试之所以还未完成，主要原因是该项目的很多仪器都是国内首次研制，地面系统处理和调试仍有个过程。孙允珠说，在国家高分重大专项中，高分五号是唯一一颗高光谱观测卫星，国内尚没有其他达到同等性能的卫星。“高分五号的有些载荷性能，在国际上也属于先进的。所以国内的高校、研究所特别关注，国际上也很感兴趣。”据介绍，高分五号卫星预计于今年底明年初正式交付。届时，获取的国产高光谱数据产品将经由中国资源卫星应用中心处理后向环保、气象、国土领域的用户分发。

什么是高光谱观测？简单来说就是拍的照片一样，但高光谱可以从图中分辨出具体的成分和材料。地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征，光谱因此被视为辨别物质的“指纹”，是用以识别和分析不同物体特征的一种重要的“身份证”。“地物目标的分类是高分五号的特长。水里面各种成分的含量，大气中的二氧化碳、二氧化硫，都可以用高光谱来监测。”孙允珠称。

今年5月9日凌晨，长征四号丙运载火箭成功发射高分五号卫星。高分五号具有高光谱、大范围、定量化探测等特点，填补了国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白。通过对大气污染气体、温室气体、气溶胶等物理要素的监测，该卫星可以动态反映大气污染状况。同时，高分五号卫星还可对内陆水体、陆表生态环境、蚀变矿物、岩矿类别探测，用于国土资源勘探、气候变化研究等应用提供国产高光谱数据产品。

据澎湃新闻了解，目前高分五号卫星已获得10件授权专利、发表学术论文18篇，在国内首次实现二氧化氮、二氧化硫、内陆水体水质等高光谱定量监测，是目前国内探测手段最多的光学遥感卫星，能有效提高中国高光谱遥感信息资源的自主权，改善中国高光谱遥感数据主要依赖进口的状态，增强国家核心竞争力。

高分五号卫星配置6台有效载荷，包括2台先进的高光谱/多光谱陆地观测载荷（可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪）和4台先进的大气类观测载荷（大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪和大气气溶胶多角度偏振探测仪）——正是这些“神器”令高分五号卫星练就了“火眼金睛”。除此之外，高分五号还是一颗长寿卫星，设计寿命长达8年。

“重大专项本身瞄准前沿技术，以科技创新为主。我们这颗卫星都是依靠自主研发。”孙允珠对澎湃新闻举例说，高分五号上的红外探测器，属于在国际上进口不了的敏感部件。于是，科研人员在自主研发中一轮一轮不断改进，研制过程中出了许多问题，高分五号卫星甚至因此推迟一年发射，最终成功攻克难题。“（卫星）上天之后看（该探测器）质量还是可以的，在高光谱观测卫星（高分五号02星）和其他卫星上还将不断改进。”

高分五号研制过程中获得的科技成果，已经被其他卫星所吸收和采用。一些获得重大突破的技术的可行性、成熟性，在高分五号上得到验证。据孙允珠介绍，该项目中研发的有效载荷，已有民用航天卫星直接采购仪器使用。高分五号科研团队花了巨大精力物力人力自主研发的一些部件级、组件级技术，也运用在了其他卫星上。孙允珠认为，高分五号的探测器、光学等技术推广到民用卫星上也很有价值和前景。

“20年前，我们航天的水平和国际上还是有差距的，人家做什么我们做什么，水平差距还比较大，属于跟跑。目前航天领域基本达到国际先进水平，有的部分还是超越了国际水平。二三十年前在航天领域有个说法，搞导弹不如卖茶叶蛋，一流大学毕业生来航天领域很难留住。现在像我们上海航天局，在清华大学就读本硕博的人才、海归都留下了，应该说人才济济。”提到20年来航天领域的技术发展和变迁时，孙允珠感慨道。

以高分五号卫星为典型的中国制造，是工博会举办20年来中国制造的一个缩影。20年来，中国装备制造业总产值增长了13倍以上，产值规模已跃居世界第一，重大技术装备自主化水平显著提高。众多拥有自主知识产权，具有国际领先水平的中国制造领域最新成果，如神舟5号返回舱、长征运载火箭，中国商飞ARJ、C919、北斗导航等，都曾亮相工博会，甚至首展首发。

澎湃新闻从上海经信委了解到，依靠自主创新、拥有自主知识产权的工业展品，是本届工博会参评展品的一大亮点，也更加体现出中国在工业研发设计和自主创新方面的能力大幅度提升。工博会从设立评奖功能至今已有18年，目前是唯一一个经国务院批准具有评奖功能的展览会。正如一些参与多年评审的老专家所言，工博会的品牌效应日益显著，参评展品的质量越来越高，今年更是达到了一个高潮，受奖项数量的限制，有时真难以取舍。