任务LOGO中,编队飞行的三颗卫星3月31日,由航天东方红卫星有限公司抓总研制的高分一号02、03、04星,以“一箭三星”的形式,由长征四号丙运载火箭成功发射。3颗星构成了我国首个民用高分辨率光学业务星座,对我国国土资源调查、监测等领域的遥感应用来说,具有里程碑的意义。长征四号丙火箭发射高分一号3颗卫星 马骥 摄 太及时了!看中国资源,用中国卫星
我国早已具备从太空俯瞰地球的能力。但长期以来,由于缺乏整体规划,诸如国土资源调查、监测、监管和国土资源信息更新等工作,由于在较短时间内需要较大体量的卫星遥感数据,不得不依赖国外。
党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央提出“加快生态文明建设,健全国土空间开发、资源节约集约利用、生态环境保护的体制机制”等改革要求和“一带一路”倡议。在此背景下,我国开始进一步统筹和优化陆地资源调查监测卫星的发展及应用,在《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中明确,开展2米/8米光学卫星(3 颗)工程项目建设,即以高分一号01星为基础,研制高分一号02、03、04星。
“在遥感应用中,高分辨率与大宽幅,即‘看得清’与‘看得广’是一对矛盾体。对于用户来说,能在高分辨率、大宽幅与合理的成本间找到平衡点才是最适合的。”高分一号总体主任设计师王崇羽介绍。
5年前,我国成功发射了高分一号01星,该星的表现得到了国土资源领域用户的高度认可。如今,高分一号02、03、04星已发射成功,可用于国土资源调查、监测、监管与应急等主体业务,还可服务于减灾、环保、住建、交通、农业、林业、海洋、测绘等行业,提供社会化应用,实现国土资源应用中1:2.5万~1:5万比例尺遥感数据国产化率达到90%以上的目标,减少重大行业和大用户对国外数据的依赖,全面扭转国内遥感数据市场供需极不平衡的局面,降低国内用户使用同等级遥感数据的费用。
前不久,我国组建了自然资源部。在高分一号02、03、04星发射前夕,自然资源部副部长曹卫星在发射场看望慰问试验队员时说:“新组建的自然资源部更需要高层次、高水平、立体化、多元化的卫星遥感技术,来支撑技术体系的现代化和治理能力的现代化。”在今年开展的我国第三次全国土地调查中,民用高分辨率光学业务星座就将提供高精度、业务化、海量光学卫星遥感数据,可谓“生逢其时”。
不仅看得更清、更准、更齐,而且看得更久、更快、更多虽说与高分一号01星同根同源,但高分一号02、03、04星作为“业务星”,在性能上比“科研星”有了很大的提升。国土资源部领导与试验队合影
三颗卫星并列在总装车间 徐政勤 摄在“看得清”上,高分一号02、03、04星有了很大提升。它们相机的量化位数从10比特提高到了12比特,辐射分辨率大幅提高。此外,12比特量化位数能够有效改善图像的动态范围,图像拉伸后可反映更多细节,图像质量也显著提高。
在“看得准”上,高分一号02、03、04星的无控定位精度要求达到了30米,而实际运行时还会更高,远优于高分一号01星的定位精度。因而,相机拍摄更精准。
高分一号02、03、04星分别搭载了两台由508所研制的全色多光谱相机,共计6台。当卫星“编队飞行”观测同一区域时,能做到“看得齐”,即相机响应一致,看同一景物的大小、颜色、亮度一致。这6台相机的响应一致性优于3%,是国际同类卫星星座中的佼佼者。
在卫星发射前后,为获取精确的星上遥感器辐射特性和辐射响应变化,需要对星上敏感器件进行辐射定标。简单地说,就是取个标准景。我国低轨卫星通常采用对地定标,即对地面实景定标,可一旦飘来一朵云,就会受到干扰。高分一号02、03、04星首次实现我国低轨光学星座对月定标,可有效修正相机的不均匀性,降低对地面校正系统的依赖,为用户提供质量更高的影像。
在成像效能即“看得久”“看得快”“看得多”上,新一批高分一号卫星也很出色。
首先,它们的设计寿命相比高分一号01星更长。当卫星视场旁发生重大自然灾害急需遥感图像时,卫星可以像人转头那样,通过侧摆,把目标区域纳入自己的视线范围。新一批高分一号卫星侧摆25度的机动时间比高分一号01星减少了1/4,响应更迅速。此外,它们每天工作的圈次和时长也有所增加,由高分一号01星的每天8圈成像提升到单星每天14圈均可成像,每天累计成像时间增加了1/4。
“而且这还是基于目前国内数传站的能力,”王崇羽介绍,“如果国内数传能力提高,成像时间还可以更长。”卫星状态检查 徐政勤 摄
星座运行模式灵活既能“编队飞行”,又能“天各一方”
我国首个民用高分辨率光学业务星座的任务模式非常灵活,有什么样的任务,星座可以变成相应“队形”,调整相位间隔。
在“编队飞行”中,3颗卫星的相位基本一致,像3只大雁一样飞临上空,实现同一地区一致性成像测试。在该相位模式下,3颗星可采用立体成像模式实现立体成像,也可采用图像拼接模式实现大幅宽成像,更好地满足用户使用要求。
要实现快速重访成像,3颗卫星就要均匀地分布在地球轨道上,像摩天轮的轿厢,每两颗星间隔120度左右。此时,星座具备运行管理及天地协调统筹能力和区域连片无缝覆盖能力,可实现15天全球覆盖、2天重访,长期、连续、稳定、快速获取全球2米全色、8米多光谱影像。此外,还可与高分一号01星共同构建陆地资源调查监测业务星座,将全球覆盖周期缩短至11天、重访周期缩短至1天。
由此可见,业务星座与单星相比优势巨大。而要让3颗星的技术状态如“三胞胎”般一致,实现批量研制与发射,则需卫星及各个配套系统共同努力,严格把控质量关。
为此,卫星研制方航天东方红卫星有限公司设立了产品保证中心,针对每个型号都设立了专职产品保证经理和产品保证助理,使质量工作贯穿于科研生产始终。
“在整星研制中,我们从元器件、空间环境、工艺、材料、软件等方面保证卫星质量受控,每一个方面都进行了相关试验与把关,每一个关键环节都进行了相关评审……”高分一号02、03、04星质量管理负责人郝佳宁说,“总的来说,我们就是把质量工作渗透到研制工作中的每一步,任何一步我们都有相关规定并严格执行,还有监督与复检,并留有记录。”
在大家的共同努力下,高分一号02、03、04星实现“一步正样”,一致状态,一箭三星,锻炼出一支质量意识强的队伍,为今后同类卫星星座建设积累了宝贵的经验。
责任编辑:陈彩连
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4月2日,中国遥感卫星地面站密云站、三亚站和喀什站按计划成功接收到高分一号02、03、04星载荷实时成像数据。