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细数中国高分系列卫星 多轨道实现全球覆盖

2018-05-11 13:45 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国

  作者:程笑颜工作室

  监制:光明网科普事业部

  5月9日2时28分,我国在山西太原卫星发射中心依靠长征四号丙型运载火箭成功将高分五号卫星发射入轨。此次发射的高分五号卫星是世界上第一颗大气与陆地综合高光谱观测卫星。使我国实现了世界范围内的零突破,可谓意义重大。事实上,我国的高分系列卫星全部是世界领先水平的对地综合观测卫星。接下来,我们来一一介绍一番。

细数中国高分系列卫星 多轨道实现全球覆盖

高分五号卫星发射成功(图片来源于新华视点)

  要想了解高分卫星,我们必须先搞清楚什么是太阳同步轨道,因为高分系列卫星除高分四号外,全部运行在太阳同步轨道。这条轨道到底有什么特殊之处呢?

  太阳同步轨道(SSO)也称极近地太阳同步卫星轨道,由于其普遍倾角超过了80度,卫星一次回访会途经地球两极点,因此属于极地轨道。由于地球围绕着太阳进行公转。每天相同时间内,太阳直射光照到的地球表面总会比上一天的位置有所偏移,因此,太阳同步轨道卫星采用一个约89至100度的发射倾角,也就是向接近两极地区发射,这样入轨后由于倾角的存在,卫星每回访一次均会向东偏移,一天的累积偏移量为0.9856度,而一年的累积偏移量正好为360度。这样卫星每天都位于太阳直射点的正下方垂直轨道运行,也因此得名太阳同步轨道。这条轨道上运行的卫星,可以正好在一年时间内对全球所有地表进行遥感测绘。实现自主化全球观测,无需每天消耗燃料进行变轨。是一条十分机智方便的轨道,因此,诸如美国的“世界之眼”,日本的“快鸟”等著名遥感卫星均运作于此轨道。

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太阳同步轨道(图片来源于百度图片)

  高分系列的首发星高分一号,正是这样一颗太阳同步轨道卫星。高分一号于2013年4月26日发射入轨。轨道倾角98.0506度,轨道高度645千米。是一颗多光谱高分辨率宽幅成像对地观测卫星。一颗卫星搭载两款相机,一款为2米分辨率全色相机,可进行高分辨率精确彩色测绘,另一款为16米分辨率宽幅相机,可对800千米范围的地面进行测绘,一帧画面即可覆盖64000平方千米范围的地表,相当于北京市面积的4倍!其还具有多载荷图像拼接融合技术,可实现地理测绘,海洋与气象测绘等功能。

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高分一号卫星(图片来源于航天爱好者网)

  高分系列的第二颗卫星叫做高分二号,于2014年8月19日发射入轨。同样运行在太阳同步轨道。轨道高度613千米。是一颗亚米级陆地观测卫星,其星下点陆地观测精度高达0.8米。搭载两台全色多光谱相机,其中一台实现0.8米级的观测精度,另一台实现45米的幅宽。凭借着亚米级的分辨率,高分二号达到了国际先进水平。其优秀的分辨率可以实现土地利用动态监测与矿产资源调查,交通路网规划,林业资源调查等功能。为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部与林业局等部门提供了优质的服务。

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高分二号卫星高分辨率成像照片(图片来源于百度图片)

  高分三号于2016年8月10日发射入轨。与它的两个前辈不同,高分三号是一款C波段合成孔径雷达成像卫星。分辨率高达1米,填补了我国民用合成孔径雷达成像遥感卫星的空白。所谓的合成孔径雷达,其原理是通过目标与雷达孔径的相对位置进行数据处理,最终合称为图像。高分三号雷达卫星的优点在于分辨率较高,且雷达不受天气影响,可实现全天候对地观测,并且可以通过绕射与衍射两种形式对遮挡物进行透视。任何难以被观测的隐藏目标在高分三号面前都无所遁藏!

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高分三号卫星雷达成像(图片来源于中国资源卫星应用中心)

  高分四号卫星是该家族的一个特例,该卫星创新地运作在了地球静止轨道,该轨道与上面提到的太阳同步轨道不同,是一种距地面36000千米的高轨,倾角为0度,也就是运行在赤道上空,当卫星到达36000公里的高度后,其运行的角速度将会与地球自转速度一致,因此,在地面观测中,这颗卫星是处于静止状态。这种轨道的用处是固定对一片区域的目标进行不间断持续测绘,因此高分四号可以把中国的所有矿业资源变化,农业信息变化以及城乡土地利用变动等信息实时地传递给地面站,不会存在太阳同步轨道卫星的“一年才转回原点”这种问题。

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高分四号卫星华北地区成像效果(图片来源于遥感集市)

  今年发射的高分五号卫星则是高分家族真正的多面手。其拥有多达6种不同的传感器!它们分别是“大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪”、“全谱段光谱成像仪”、“大气气溶胶多角度偏振探测仪”、“大气主要温室气体检测仪”、“可见短波红外高光谱相机”、“大气痕量气体差分吸收光谱仪”。如此纷繁复杂的传感器被集成在一颗卫星上,足可见我国的卫星设计水平之高。而探测谱段涵盖了从紫外到长波红外的全部光学波段。是我国乃至世界上第一颗可以对大气与地表进行全谱段探测的综合观测卫星!将会对我国进行气象研究发挥至关重要的作用。

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高分五号卫星(图片来源于科普中国)

  从600公里的太阳同步轨道到36000公里的地球静止轨道,我国的高分系列卫星真正具备了全球覆盖,精确分辨,光电综合,实时监测,多传感器合成的能力。高分系列卫星将会是我国对国土资源监控的最强力助手。

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[责任编辑:赵清建]

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