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“高分二號”衛星成功發射

2014年08月20日17:25    來源:科技日報     手機看新聞

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  8月19日,搭載“高分二號”衛星的長征四號乙運載火箭點火升空。新華社記者 劉潺攝

  8月19日11時15分,我國在太原衛星發射中心用長征四號乙運載火箭成功發射“高分二號”衛星。本次任務還搭載發射了一顆波蘭小衛星。

  “高分二號”是高分辨率對地觀測系統重大專項首批啟動立項的重要項目之一,是目前我國分辨率最高的光學對地觀測衛星,具有米級空間分辨率、高輻射精度、高定位精度和快速姿態機動能力,主要用戶為國土資源部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、林業局,同時還將為其他用戶部門和有關區域提供示范應用服務。

  高分專項工程由國家國防科工局組織,聯合有關部門共同實施。該局副局長張建華指出,“高分二號”的成功發射,是高分專項建設取得的重大階段性成果,標志著我國遙感衛星進入亞米級“高分時代”。

  多方面實現技術突破

  “高分二號”衛星是由中國航天科技集團公司五院(空間技術研究院)研制的太陽同步軌道衛星,在諸多方面實現技術突破。突破米級的空間分辨率是其技術亮點之一。

  航天科技集團五院研究員、高分二號任務工程總師馬世俊介紹說,該衛星全色成像分辨率優於1米,多光譜成像分辨率優於4米,創造了我國遙感衛星分辨率最高紀錄﹔成像寬度達45公裡,在全世界同等分辨率衛星中幅寬最大。

  為此,該衛星配備了2台高分辨率、大口徑、長焦距相機。據該航天科技集團五院高分二號任務相機分系統主任設計師姜海濱介紹,我國經過長時間攻關,採用創新設計、試驗、測試及仿真方法,並在關鍵原材料、元器件研制方面取得突破,僅鏡頭部分就申報了百余項專利。最終研制的相機不但兼具長焦段和同級相機最大幅寬等特點,還進一步實現了輕量化。

  “我們下一步目標是實現0.5米分辨率。”馬世俊說,“隻要國家立項,我們有信心在五年內干出來。”

  要提高圖像質量,除了高分辨率,對衛星姿態穩定也有很高要求。“就好比用長焦鏡頭拍照,必須把相機端穩,否則也會影響圖像質量。”馬世俊說,衛星在運行過程中速度很快,而且星上轉動部件、推進器、太陽帆板等都會對星體造成影響。為使相機能夠穩定拍攝,科研人員首次在相機底座及衛星各轉動部件處加裝阻尼減震裝置,盡量吸收震動能量,以保証圖像質量。

  如果人們急需了解某個地點的情況,而衛星並不在該地點的正上空,則可以通過側擺的方式拓寬觀測范圍。航天科技集團五院研究員、“高分二號”衛星系統總指揮兼總設計師潘騰介紹,“高分一號”的擺動能力是正負20度,“高分二號”進一步得到增強,可以在180秒內擺動35度,從地面上看觀測范圍可移動數百公裡。

  由於分辨率高、幅寬大,“高分二號”的數據量非常大,一景圖的大小達到20到30G。潘騰說,為此,該衛星採用高速傳輸技術,同時用兩個通道,各以每秒450兆的速度下傳,可以在每天過境時間內把所有數據傳回地面,為及時處理提供保障。

  同時他介紹,該衛星的國產化率進一步提高。以前一些關鍵設備如陀螺等依靠引進,受到很多限制,但“高分二號”上200多台設備,包括陀螺、星敏感器等均為自主研制,一些國產設備質量已經達到甚至超過國外同類產品水平。

  本次任務所用長征四號乙運載火箭由中國航天科技集團公司八院(上海航天技術研究院)研制。該院研究員、“高分二號”火箭系統總師樊宏湍介紹,該箭型適用於軌道在400至1000公裡范圍內的遙感衛星,太陽同步軌道運載能力約2.4噸,完全符合“高分二號”的發射要求。火箭升空后,在10分鐘左右時間內將“高分二號”送入軌道,為方便其對地觀測姿態,火箭做出了一個“低頭”的動作,與“高分二號”分離。隨后火箭重新“抬頭”,繼續飛行,將搭載的另一顆小衛星送到預定位置。

  高分“七兄弟”各有所長

  潘騰介紹說,“高分二號”衛星於2010年5月啟動研制,歷時三年半完成,在技術成熟的CS-L3000A衛星平台基礎上,進行了大量技術改進,實現了多項創新。如米級分辨率、大幅寬、快速側擺、高精度定位等,滿足各用戶使用要求,提高我國高分辨率對地觀測數據自給率。

  過去我國許多部門需花費高昂的代價購買國外衛星數據。近年隨著國產衛星技術水平快速提升,國產衛星數據逐漸得到越來越多用戶的青睞。尤其是高分專項實施以來,其數據已在土地利用調查、礦產資源開發調查監測、大氣環境和水環境監測、農業作物估產與長勢監測、洪澇災害及水利設施監測、地震災害監測等行業部門應用,以及城市精細化管理、中小城鎮開發現狀監測、區域經濟作物監測等區域應用中發揮重要作用。

  馬世俊表示,“高分二號”投入使用后,將與在軌運行的“高分一號”相互配合、協同工作。他說,這兩顆衛星各有優勢。“高分一號”的2米分辨率相機幅寬為70公裡,16米分辨率相機幅寬達800公裡,可以開展普查,實施大面積搜索﹔一旦發現可疑目標,再由“高分二號”進行詳查。

  馬世俊介紹說,高分專項還有多顆后續衛星。除已發射的2顆光學遙感衛星外,“高分三號”“四號”“五號”已經進入初樣研制階段。其中“高分三號”是微波遙感衛星,主要用於對海洋目標的觀測﹔“高分四號”將飛在距地面三萬六千公裡的地球同步軌道,俯瞰半個地球﹔“高分五號”主要用於氣象觀測。此外,“高分六號”“高分七號”項目也進入論証階段,有望於今年年底立項。其中“高分六號”類似於與“高分一號”類似,但技術上會有進一步提升﹔“高分七號”則是測繪衛星。

  不僅僅是發射一顆衛星那麼簡單

  在高分專項工程總設計師張榮橋看來,“高分二號”任務不僅僅是發射一顆衛星那麼簡單。“高分專項的后續任務已有規劃,這次如有閃失,必將影響后續推進。”他說,該衛星將在整個高分專項中承前啟后,並在未來應用中發揮關鍵作用。

  “衛星不是萬能的。”張榮橋說,比如針對尋找馬航飛機、抗震救災等,衛星能發揮作用,但不是全部。為彌補衛星的不足,我國發展了臨近空間的飛艇,攜帶載荷懸浮在二三十公裡高度﹔還有無人機系統,更是具備便捷、迅速的特點。多種平台搭配目的,是要充分發揮其不同特點,互相彌補。

  從用戶需求角度看,不同用戶的關注點也不一樣。“比如氣象關注有沒有雲,雲中含水量多少﹔農業關注植物種類和長勢,要素是不同植物葉綠素指數不同等等。”張榮橋說,高分專項的7顆衛星,基於現有的技術基礎和能力,瞄准未來可預期的進展,將分別搭配不同的探測載荷,比如可見光、多光譜、微波、紅外,大氣成分探測等,就是為了滿足各行各業不同的需求。

  “對於遙感應用而言,衛星發射上天只是工程的一部分。天上獲取的數據,還要拿到地面來應用。”張榮橋表示,我國遙感衛星發展近30年來,一度過於關注衛星而忽視了地面設施發展,導致衛星在天上“空轉”,地面卻因發展跟不上而造成資源浪費。他介紹,高分專項立項時,就致力於天地協調同步發展。通過高分工程統一所有數據接收,統一規劃設計地面接收設施,建立北極、三亞、牡丹江、喀什、北京密雲接收站等。

  同時他指出,過去各部門相對封閉的狀況比較嚴重。高分工程從立項開始便致力於推動數據共享,建立了統一的數據管理規章制度和共享機制。所有數據都在數據中心統一處理、編目、儲存,再通過電子政務網送出,讓用戶單位能便捷獲取。

  此外張榮橋表示,高分專項的實施還將推進多層次的數據應用。在國家政府層面,有國土資源、氣象、環保、林業、農業、水利,乃至防災減災、反恐等關系國民經濟社會發展的公益類應用﹔在區域層面,各省、市、地區的區域用戶也越來越關注遙感數據的應用﹔在市場層面,許多企業也看到了未來遙感市場的廣闊前景,希望利用遙感衛星開發出增值服務。

  (科技日報太原8月19日電)(付毅飛)

(責編:孫璐、陳霄)

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