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高分四号卫星诞生过程

2016-09-30 16:45:52来源:中国航天报 编辑:乌冬喵浏览:

12月29日,在西昌卫星发射中心成功发射的高分四号卫星是我国第一颗地球静止轨道高分辨率对地观测卫星,它运行在距地36000公里的地球静止轨道,远高于此前发射的运行于低轨的高分一号、高分二号卫星,具备高时间分辨率和较高空间分辨率的优势。高分四号的空间分辨率为目前国内地球静止轨道遥感卫星最高水平,国际上尚无此类卫星。

作为国家高分辨率对地观测系统重大专项中首颗高轨光学遥感卫星,高分四号卫星因何而生、经历了怎样的研制过程、未来应用前景又如何?

 

优势独具 应运而生

作为我国16个重大科技专项之一,高分辨率对地观测系统不仅是“天眼工程”、“创新工程”,更是服务经济建设和社会发展的“应用工程”。

2013年和2014年,高分一号、高分二号卫星相继发射并投入使用,标志着我国遥感卫星应用进入了一个新阶段。高分二号卫星的空间分辨率首次精确到1米以内,更是引领中国卫星遥感进入亚米级时代。

低轨遥感卫星空间分辨率高,看得更清楚,但一次成像观测视野较小,对固定区域重访所需周期较长,时间分辨率较低。而高轨遥感卫星恰恰可以弥补低轨遥感卫星的不足,两者结合使用才能发挥出更大效益。

正是由于这种需要,高分四号卫星被纳入我国高分专项工程计划,并于2012年正式立项,开始工程研制。

来自中国航天科技集团公司五院的高分四号卫星总指挥兼总设计师李果介绍,此次发射的高分四号卫星可以长期驻留在固定区域上空,对中国及周边地区进行接近实时的高频次重复观测和多热点地区快速巡查,“直播”地面上的情况变化。

高分四号卫星采用了我国首个高轨遥感卫星平台和首个高轨高分辨率对地观测光学遥感相机,可见光近红外谱段分辨率为50米,中波红外谱段分辨率为400米,实现了高时间分辨率和较高空间分辨率的有机结合。

“在实际应用中,可以先由高分四号卫星在高处定位目标区域,然后再由运行在低轨、空间分辨率更高的高分一号、高分二号卫星对目标区域进行重点观测,更好地提供观测服务。”李果说。

难关重重 逐一攻破

高分四号卫星副总设计师张胜介绍,早在2006年,国际卫星遥感领域就提出了研制“站得高、看得广”的高轨光学遥感卫星的思路。欧洲一家宇航公司曾提出了卫星研制计划,但受制于应用需求不足等因素影响,至今没有完成研制。

“十一五”初期,着眼我国高分专项工程高分辨率对地观测系统实际需要,五院率先启动了高轨遥感卫星的工程预先研究工作。研制团队确定了高轨光学遥感卫星总体设计、卫星姿态快速机动与高稳定控制、高轨遥感卫星长寿命高可靠、高稳定一体化结构设计等6项关键技术,组织力量进行逐一攻关。

这些关键技术都是根据高分四号卫星运行在高轨的特殊工作环境以及需要实现相机对地高精度观测成像的要求梳理出来的,无论在国内还是在国际上都是攻关难度极大的技术领域。

以高轨光学遥感卫星总体设计技术攻关为例,高分四号卫星研制团队无法照搬原有的低轨遥感卫星平台进行设计,最终在通信卫星平台基础上集通信、遥感、导航卫星技术之大成,突破了总体设计关键技术,设计出了我国首个高轨遥感卫星平台。该平台可成功应对卫星工作环境恶劣复杂、相机成像质量要求高、工作模式稳定度难以保证等方面的挑战,使得高分四号卫星相机“骨骼硬、端得稳、拍得清”。

李果介绍,在整个卫星约200台套产品中,诸如高轨高分辨率对地观测光学遥感相机这样的新产品占到了33台套,约占产品总数的六分之一,这些数据从一定程度上反映了这颗卫星的研制难度和创新性。

2015年3月,508所相机研制团队经过春节加班连轴转,终于顺利交付相机正样产品,这为高分四号卫星按计划发射奠定了坚实基础。

 

多方协同 共商应用

2015年11月,高分四号卫星通过空运抵达西昌卫星发射中心。卫星总体主任设计师刘凤晶介绍说,在此之前,卫星在北京进行了长时间的电性能测试、大型力学试验和热试验,对几十种卫星工作模式、上百种故障模式进行了细致测试。

由于前期工作比较扎实,卫星在发射场测试期间没有发现任何质量问题,与长三乙火箭的星箭接口对接工作也十分顺利。在卫星测试厂房的一张发射场工作流程图上,每完成一项工作就会在上面盖上一个红旗戳,最后一个环节就是“卫星发射”。

“卫星设计得再好,最终还是为了应用。”在高分四号卫星工程总师于登云看来,卫星研制出来并实施发射只是卫星发挥其效用的第一步,必须高度重视地面系统和应用系统工作,梳理清楚数据应用流程,在最大程度上方便用户使用,满足用户的需要。

正因为如此,卫星尚未发射,各方对于卫星数据应用的探讨已经进行了好几轮。

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关键词: 高分四号 GF-4 GF4

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