刚刚升空的这颗卫星,可以一眼看遍北京城

中新网 刘 欣2019-09-13 19:09:41
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  9月12日11点26分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭将资源一号02D卫星送入预定轨道。

刚刚升空的这颗卫星,可以一眼看遍北京城

长征四号丙运载火箭发射 郑逃逃摄

  这颗由中国航天科技集团五院研制的卫星,还有个很写实的名字——5米光学卫星。分辨率优于5米、光学遥感,这些特点都包括在里面。

  这颗听上去很普通的卫星,有着非凡本领。它配置了9谱段可见近红外相机和166谱段高光谱相机,将在国内首次实现8个多光谱同时对地观测。凭借特殊的“天眼”,它不仅能将宏观景象、微观细节尽收眼底,还能对观测目标层层剖析,看到神奇的光影世界,以此服务于国计民生。

  一眼看遍北京城

  农用地、商业用地、建设用地、旅游用地、居民住宅地,国土资源有着自己独特的“户口”。相较于传统的管理方法,通过卫星进行宏观把控具有直观、高效、时效性强等特点。

  5米光学卫星项目经理李一凡介绍,该卫星将工作在778公里高度的太阳同步轨道,其携带可见近红外相机幅宽达115公里,可以实现大中型城市一次性全覆盖。

  可见近红外相机是5米光学卫星的主载荷,由五院508所研制。据该所载荷副总设计师王军介绍,这台相机幅宽大,一眼就能看遍北京主城区;谱段多,融合后图像色彩更加鲜艳。同时其全色图像可分辨地面2.5米的景物,街道、建筑、车辆、山地水系、地貌形态等均清晰可见。

  焦平面是相机光机主体的重要部分。508所相机技术负责人于生全说,这台可见近红外相机谱段数多达9个,为实现大幅宽,又需要多片探测器拼接,在有限的空间内实现通道分光、多谱带成像、探测器拼接、电路板安装、探测器散热等功能,焦平面设计难度极大。经过对多种方案分析对比,研制团队采用了双通道多谱段高集成焦平面技术,两个通道分别用五色和四色探测器成像。这使得该相机可以获取以往2台相机才能获取的景物信息。

  探索色彩的奥秘

  “红橙黄绿青蓝紫,谁持彩练当空舞。”毛泽东在一首《菩萨蛮·大柏地》中,描绘了大柏地雨后的景色。

  不过,传统的颜色概念已被近代科学所颠覆——物体的颜色并不是自身的属性,而是吸收和反射光的结果。例如,红色的物体是吸收了白光中其他的颜色光,反射形成了我们眼中的红色。不同物体的反射光不同,同一物体不同状态的反射光也不同。因此,物体反射出的不同颜色光,其实蕴藏着丰富的信息,等待着人们去发现。

  5米光学卫星正是带着这一使命来到太空。它会将这些信息拍摄成各式各样的照片,作为指导人类观测地球、宏观决策、微观调控的指南。

  明矾石、高岭石、白云母、玉髓……地底的矿产成分错综复杂。而5米光学卫星携带的166谱段高光谱相机,可以将它们层层分解。该相机一次成像将产生166张携带不同颜色信息的照片,准确捕捉各类矿物质反射的光信息,通过反演计算,能够推算出矿产的含量和覆盖范围。可以说,这些照片合成之后妥妥就是一张“藏宝图”。

  要实现一次166张照片连拍,需要数据存储和传输能力作保障。卫星副总设计师韩波介绍,星上提供每秒900兆的数据传输,以及2T的数据存储能力,同时采用第三代高速数据传输产品和双点波束天线提升数据下行能力,助力卫星在轨高效稳定运行。

刚刚升空的这颗卫星,可以一眼看遍北京城

研制团队与卫星合影 中国航天科技集团五院供图

  持续观测、指哪拍哪

  除了宏观的广角摄影,5米光学卫星也可以将镜头聚焦微观事物。

  以农作物种植来说,遥感数据不仅能交代种植面积、亩产信息,通过多光谱及高光谱图像的精细区分,甚至能区别该农作物的不同种类和不断生长阶段,实现生长的全流程监控。

  5米光学卫星还拥有多项本领。李一凡表示,该卫星的重访周期最快可在3天以内,针对填海造陆、退耕还林等变化较快的目标,具备持续观测能力。同时卫星采用三轴稳定对地定向控制模式,具备偏航定标能力,即使观测目标不在下方,也能迅速调整姿态,指哪拍哪。

  记者了解到,5米光学卫星的发射入轨,标志着我国中分辨率光学遥感卫星正式进入业务化运行阶段。未来它将与后续系列卫星组网运行,为国家自然资源资产管理和生态监理工作提供稳定的数据保障,同时兼顾防灾减灾、环境保护、城乡建设、交通运输、应急管理等相关领域应用需求。

  其实,今天发射的长征四号丙运载火箭上,还搭乘了其他“乘客”,我国首颗专用于极地气候与环境监测的遥感小卫星—“冰路卫星”。

  新闻多看点:

  我国首颗专用于极地气候与环境监测的遥感小卫星成功发射

  科技日报记者 陈瑜

  9月12日11点26分,我国首颗专用于极地气候与环境监测的遥感小卫星—“冰路卫星”(又名BNU-1,即京师一号)在太原卫星发射中心成功发射入轨。“冰路”的英文为Ice Pathfinder,即“冰之探路者”,寓意极地冰雪研究探路者,或者“冰上丝绸之路”的探路先行者。

  近年来,气候变暖导致南北两极以及青藏高原地区发生着剧烈的变化,引发全球广泛关注。我国科学家于2017年提出“极地天基遥感观测系统”的设计,其中包括由24颗小卫星群组成的小卫星星座。“建立小卫星星座的目标是对极区实现更加高频次的遥感观测,帮助全球的极地科学家进一步理解极地的变化趋势,提升对极地未来变化的预测能力。”卫星首席科学家程晓教授说。

  此次发射的冰路卫星即为小卫星星座的首颗实验星,入轨后卫星宽幅相机对地成像幅宽744公里,分辨率约74米。“100米级分辨率相机的设计是我国首创,目前国际主流的极地遥感数据以30米和250米分辨率为主,前者分辨率较高但重访周期需半个月,后者可每天覆盖极地一次但分辨率过低,此次将分辨率定在74米,能够兼顾重访和精细度,将为国际科学家提供一种新的研究数据源。”卫星科学设计负责人、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院刘岩副教授指出。

  冰路卫星以极地观测为主要任务,其数据不仅是极地科学家的福音,同时对于其他从事全球变化研究的科学家也非常有用。“700公里幅宽的中高分辨率覆盖能够一次性覆盖整个京津冀及毗邻地区,连续推扫还可以把东北三省、京津冀和华东地区一次性成像,对于研究理解云和气溶胶的变化规律非常有意义”,气溶胶研究专家、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院吴其重副院长在发射现场表示。

  此外,该星还携带有窄市场高分辨率遥感相机和船舶AIS接收机,能够实现船舶定位和遥感的同步观测,可在北极航道开发、应急事件监测等特定应用中发挥作用。

  据悉,卫星在轨测试完成后将交由南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)负责运营,该实验室正在建设“三极环境与气候大数据中心”,为全球科学家提供三极地区的环境与气候数据及大数据分析平台。