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我國高光譜遙感技術邁入新時代，高分五號成功發(fā)射

[2018/5/16]

  浩瀚宇宙再添一顆“中國星”！日前，由上海航天技術研究院抓總研制的高分五號衛(wèi)星在太原發(fā)射基地成功升空并進入預定軌道，這是上海航天人的驕傲，也是“上海制造”的榮耀時刻。高分五號是我國首顆高光譜綜合觀測衛(wèi)星，也是我國高分重大專項中唯一一顆高光譜觀測衛(wèi)星，是我國實現高光譜分辨率對地觀測能力的重要標志之一。

  要做就做最好。立項之初，研制團隊對標國際同期在軌運行的大氣高光譜探測儀器和規(guī)劃中的新一代星載高光譜成像儀的技術指標，果斷決定搭載6臺全新研制的有效載荷。其中，包括2臺先進的高光譜/多光譜陸地觀測載荷（可見短波紅外高光譜相機、全譜段光譜成像儀）和4臺先進的大氣類觀測載荷（大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀、大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀、大氣痕量氣體差分吸收光譜儀和大氣氣溶膠多角度偏振探測儀），光譜分辨率國內最高，國際領先。

  高分五號衛(wèi)星投入使用后，將為我國環(huán)境綜合監(jiān)測、國土資源勘察、氣候變化研究、防災減災、農作物分類與估產等提供有力支撐，為美麗中國建設增添了一雙“慧眼”。

  不僅能探礦還可分析是何種礦

  高光譜遙感是當前遙感技術的前沿領域。高分五號衛(wèi)星總指揮蔣光偉說：“用戶對高分五號衛(wèi)星的需求非常迫切，2012年12月31日趕在當年的最后一天衛(wèi)星獲批立項！蹦菚r，閉幕不久的黨的十八大上首次提出了要建設美麗中國，這也是當時環(huán)境保護部（現為生態(tài)環(huán)境部）作為用戶的第一顆衛(wèi)星。

  地球上不同物質都有自己獨特的光譜特征，如果說肉眼只能看到物質的形狀、尺寸等信息，光譜探測則可以分析物質的具體成分。比如說通過高光譜遙感技術，不僅能探測一個地方有沒有礦，還可以分析是何種礦。蔣光偉告訴記者，一般多光譜衛(wèi)星有幾個到幾十個探測通道，高分五號衛(wèi)星6臺載荷不僅實現了從紫外至長波紅外全譜段的高光譜觀測，而且其中可見短波紅外高光譜相機一個載荷就有330個探測通道，可以獲取0.4-2.5微米譜段的圖像和連續(xù)光譜信息，其強大探測能力自不待言。

  大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀，是國際上首臺采用空間外差干涉體制進行溫室氣體探測的有效載荷，可獲取二氧化碳、甲烷等大氣溫室氣體的高光譜數據，可用于對區(qū)域大氣環(huán)境監(jiān)測以及全球溫室氣體起源與經風向傳播的“旅行圖”進行分析等，為氣候變化研究及環(huán)境外交提供基礎數據！案叻治逄栃l(wèi)星其實是將大氣和陸地觀測兩類衛(wèi)星的功能集合在一顆星上！备叻治逄栃l(wèi)星總設計師孫允珠說。

  突破關鍵技術實現高可靠長壽命

  高分五號衛(wèi)星就像是一個“全能運動員”，在國內首次運用高光譜/多光譜對地成像觀測、天底觀測、掩星觀測、海洋耀斑觀測、多角度觀測、偏振觀測等多種探測手段，是國內探測手段最多的光學遙感衛(wèi)星，工作模式多達26種。它強大的綜合觀測能力讓用戶對衛(wèi)星的需求更為迫切。據蔣光偉透露，當時國內低軌遙感業(yè)務星設計壽命一般為3-5年，高分五號作為首顆科學試驗衛(wèi)星，設計壽命要求達到8年，還要提前發(fā)射，這使研制工作難度進一步加大。

  要知道，高分五號在705公里的太陽同步軌道，每天都要經歷近15次高低溫變化和空間輻照影響，這對衛(wèi)星使用壽命無疑是極大考驗。為此，研制團隊整整花了一年時間重新論證并改進、優(yōu)化原先的設計方案，從元器件到線纜，從電源到活動部件，從載荷到平臺，一一梳理，并針對探測器、制冷機等壽命薄弱環(huán)節(jié)開展了75項試驗驗證，突破多項關鍵技術。

  為驗證數傳分系統(tǒng)的核心單機固存的長壽命和高可靠性，團隊做了8萬次的讀寫試驗，相當于在軌使用16年，沒有發(fā)現一個壞區(qū)。衛(wèi)星天線在軌每天要進行大角度的擺動，是對使用壽命考驗最大的部件之一。即使衛(wèi)星實際在軌運行8年也只需6萬多次擺動，但高分五號團隊在地面做了8萬次擺動驗證試驗。

  高分五號衛(wèi)星從立項研制到成功發(fā)射正好經歷了國家提出建設美麗中國砥礪奮進的五年，在軌運行的前三年是我國進行環(huán)境治理攻堅戰(zhàn)的三年。投入使用后，將在我國高光譜分辨率遙感衛(wèi)星應用方面起到重要示范作用。