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高分三号:不畏浮云遮望眼 只因它是雷达星

2019-07-11 02:35:50
  

高分三号:不畏浮云遮望眼只因它是雷达星

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。

  新华社太原 8 月 10 日电(记者白国龙、余晓洁、杨维汉)我国高分三号卫星 10 日发射成功。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卫星,也是高分专项“天眼工程”中唯一一颗“雷达星”。

  高分三号究竟有哪些特殊本领,它会给我们的生活带来什么变化?记者采访相关专家,为您解密这颗“浮云挡不住”的高分雷达星。

  “蝙蝠”星——穿透黑夜浮云

  遥感卫星也叫对地观测卫星,分为光学成像卫星和雷达成像卫星 2 种,前者携带可见光、红外和多光谱等遥感器,最大优点是分辨率高;后者携带合成孔径雷达等遥感器,最大优点是可以全天候工作。

  黑夜里,蝙蝠发出超声波感知周围环境。高分三号就如同蝙蝠,携带合成孔径雷达(SAR)发射微波主动观测。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介绍,它与“高分家族”的其他几颗光学遥感卫星相比,最大特点就是有全天时、全天候的成像能力,无论白天或黑夜、晴空或雷雨多云,都可以随时对地成像。这种特点尤其适合于防灾减灾的应用。

  据统计,我国约 70% 的灾害是地震、洪涝和泥石流等。在出现台风、风暴潮、地震、滑坡、洪涝等自然灾害时,往往伴随恶劣天气,光学遥感卫星难以完成探测工作,“目光”再犀利也往往威力大减。“但高分三号则能穿透云、雾、雨、雪、霾等进行微波成像,迅速为灾区提供第一手图像信息。”国家海洋局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。

  长期以来,我国大量使用国外微波遥感成像卫星提供的高分辨率图像数据,国内的用户都迫切希望通过高分三号卫星来改变数据严重依赖进口的现状,所以高分三号成功发射意义重大。

  多变星——全球成像模式最多的 SAR 卫星

  C 频段多极化合成孔径雷达——一个很长的专业名词,专家给出了通俗解释。

  为什么是C频段?C频段是一个综合性能比较好的电磁波频段。一般来说,微波遥感卫星使用的频段越低,穿透性越强;频段越高,穿透性越弱,但低频段不容易实现高分辨率。科学家研究发现,C频段在卫星的应用中分辨目标更有优势。因此高分三号卫星选用了C频段。

  多极化有什么用?卫星多极化可以发射和接收水平、垂直的电磁波,经过后期处理,能够获得非常丰富的目标信息,更清晰地识别地上、海上目标。

  什么是合成孔径雷达(SAR)?简单讲,雷达的天线口径越大,越有利于提高卫星的分辨率,但卫星雷达口径不可能做得很大。所以科学家采用口径较小的天线孔径与数据处理相配合的方法,从而达到与大口径雷达等同的效果。

  据介绍,高分三号是世界上成像模式最多的合成孔径雷达(SAR)卫星,具有 12 种成像模式。它不仅涵盖了传统的条带、扫描成像模式,而且可在聚束、条带、扫描、波浪、全球观测、高低入射角等多种成像模式下实现自由切换,既可以探地,又可以观海,达到“一星多用”的效果。

  分辨率达到 1 米,就能看清地面上的小轿车、海上行驶的船只。中国科学院电子所高分三号卫星系统载荷副总师禹卫东说,高分三号的空间分辨率是从 1 米到 500 米,幅宽是从 10 公里到 650 公里,不但能够大范围普查,一次可以最宽看到 650 公里范围内的图像;也能够清晰地分辨出陆地上的道路、一般建筑和海面上的舰船。

  由于具备 1 米分辨率成像模式,高分三号卫星成为世界上C频段多极化 SAR 卫星中分辨率最高的卫星系统。而且它能同时发射、接收水平波和垂直波,是我国首颗多极化 SAR 卫星,帮助人们更好地分辨、识别地上、海上物体。

  长寿星——可在轨工作 8 年国际领先

  禹卫东说:“高分三号卫星是我国首颗长寿命设计的低轨遥感卫星,在轨设计寿命 8 年,比我国以往卫星 3 到 5 年的寿命长得多,与国际上遥感卫星 6 到 7 年半的寿命比,也处于领先。”

  研制这颗长寿星,科学家历时 49 个月,采取了大量高可靠性的保障措施,卫星关键部位全部进行了长寿命专项试验,以保证高分三号能在轨长期可靠运行,为用户提供长时间稳定的数据支撑服务。高分三号对海洋上的探查,有将近 1 个小时的连续成像能力,可对海岛和海洋上的基础设施进行高清成像,既能大范围普查,又能对特定区域详细探查。

  据专家介绍,在确保获取高精度图像的前提下,高分三号可以最长支持单次连续成像工作近 1 个小时的量级,远超过国内外同类卫星单次成像时长,满足海洋用户连续工作的需求。

  中国航天科技集团公司五院高分三号卫星工程总师徐福祥说,从分辨率等指标看,高分三号达到了国际先进水平。

  科学家相信,高分三号将在海洋、减灾、水利、气象等多个领域“一展身手”,为海洋监视监测、陆地环境资源监测和应急防灾减灾提供重要技术支撑,使天基遥感跨入全天时、全天候、定量化、米级的应用时代。


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