地学考研中心
高分火箭系列 ▏从一号到五号

地学考研中心 5月15日


高分五号卫星成功发射

2018年5月9日,北京时间2时28分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射高分五号卫星。


高分五号卫星是世界首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星,也是我国高分专项中一颗重要的科研卫星。它填补了国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白,可满足环境综合监测等方面的迫切需求,是我国实现高光谱分辨率对地观测能力的重要标志。

本文,要和大家说一说中国的高分系列卫星


准备和大家共同探讨如下几个问题:


  1. 高分这两个字的含义是什么?

  2. 我国的高分重大专项诞生的背景是什么?

  3. 从高分一号开始给大家介绍到高分五号

  4. 来个展望未来吧。

高分卫星,是高分辨率遥感卫星的缩写。顾名思义,就是拥有较高分辨率的对地观测遥感卫星。


这里的高分辨率,有3重含义:


高时间分辨率、高光谱分辨率、高空间分辨率。


有同学会问什么样的卫星算是高分遥感卫星呢?

高分的一个重要指标是高分辨率。

到底达到什么程度才算作高分辨率,这个每一个具体的标准。

一般来说大家默认,对于雷达成像卫星来说,空间分辨率达到3米;

对于光学成像卫星来说,空间分辨率应该优于一米。


专项


高分专项并不孤独。实际上,她的诞生伴随着中国大量战略级专项的出现。


2008年4月,我国通过了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》。


这份纲要确定了我国在2020年之前要重点进行研究的16个重大专项。



高分专项


重点发展基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨率先进观测系统;形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统;建立对地观测数据中心等地面支撑和运行系统,提高我国空间数据自给率,形成空间信息产业链。


高分系列卫星是这16个重大专项中的第12个高分专项中的重点工程。

高分一号

公元2013年4月26日12时13分04秒,高分一号在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射,此次任务还搭载发射了装载于荷兰研制的两个卫星分配器中的三颗微小卫星。


三颗微小卫星分别由土耳其、阿根廷、厄瓜多尔研制。


高分一号卫星是高分专项的首发星,主要用户部门为国土资源部、环境保护部、农业部,同时还将为中国其他十余个用户部门和有关区域提供示范应用服务。


上图为高分一号卫星拍摄的大片农田。具体地点为山东省东营市垦利区黄河口镇。这是我们华夏儿女的母亲河黄河的入海口。


该地地处渤海与莱州湾的交汇处,是1855年黄河决口改道而成的。


高分一号卫星搭载了两台2米分辨率全色/8米分辨率多光谱相机,四台16米分辨率多光谱相机。


从技术层面来分析,高分一号卫星具有划时代的意义。


首先,这是咱们国家研制的第一颗实际考核寿命要求大于5年的低轨遥感卫星;


第二,高分一号卫星突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术,实现了在同一颗卫星上的高分辨率和宽幅成像能力的结合,这种融合了高分与宽幅能力的卫星能够在国土资源调查、环境监测和精准农业方面发挥重要的作用。


第三,高分一号卫星拥有多载荷图像拼接融合技术,对我国实现对高分辨率数据的大规模处理与应用具有启发意义。


第四,高分一号卫星的高精度高稳定度姿态控制技术也是可圈可点的。


高分一号卫星


除了传统意义上的遥感图像,高分一号卫星还能够提供大量信息。上图为环境保护部根据高分一号卫星传回的数据绘制的北京市2014年7月27日的气溶胶光学深度图。


高分一号卫星拍摄的青海湖。


高分一号,这颗降交点地方时为上午10点30分,回归周期为41天的卫星,饱览祖国美景,同时也为国民经济的建设贡献着力量。


高分一号拍摄的中国·甘肃·酒泉。


高分一号拍摄的中国·陕西·延安。


高分一号拍摄的中国·山西·长治。


高分一号拍摄的中国·山西·大同。


高分二号


公元2014年8月19日11时15分,高分二号在太原卫星发射中心由长征四号乙运载火箭成功发射,此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。


高分二号卫星是我国自主研制的第一颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,搭载有两台高分辨率1米全色/4米多光谱相机。


上图为高分二号卫星在2014年拍摄的迪拜机场。


高分二号卫星在成功发射后第3天,也就是8月21日首次开机成功,并且顺利成像,然后完成了数据下传。



在数据传回的瞬间,高分二号卫星就名正言顺地成为了我国当时分辨率最高的民用陆地观测卫星,其星下点空间分辨率达到了0.8米,是名副其实的高分卫星!


高分二号的成功,标志着我国遥感卫星进入了亚米级时代。


该卫星的主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部和国家林业局等部门,同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。


上图为高分二号卫星拍摄的中国上海市的东方明珠塔及其周边。


高分二号卫星具有亚米级空间分辨率、高定位精度和快速姿态机动能力等特点,有效地提升了卫星综合观测效能,达到了国际先进水平。


上图为高分二号卫星拍摄的北京市部分影像。


高分三号



公元2016年8月10日6时55分,高分三号卫星在太原卫星发射中心由长征四号丙运载火箭成功发射。


高分三号卫星同样不一般!


她是咱们高分专项里面,唯一一颗合成孔径雷达卫星


高分三号卫星整星重达2.8吨,其中有效载荷重1.4吨,也就是说,载荷比达到了50%!


高分三号卫星一上天,就创下中国低轨遥感卫星平台载荷比的最高纪录。


高分三号卫星的在轨设计寿命为8年,是中国第一颗采用超长寿命设计理念的低轨遥感卫星


这颗合成孔径雷达卫星的天线足足有15米长,当太阳能帆板完全展开后,整颗卫星的长度达到18米。她是中国第一颗大尺度、大翼展的卫星。


高分三号卫星拍摄的河北黄骅地区雷达干涉影像(20170217-20170318):

(i) 时间基线: 29天; 空间垂直基线: 250米;

(ii) 相位已解缠并转化至形变量,红色表示地表远离卫星(即地面沉降),蓝色表示地表移向卫星(即地面抬升);  

(iii) 红色椭圆区域位于南大港湿地自然保护区,有明显地面抬升信号。

高分四号


公元2015年12月29日,高分四号卫星在西昌卫星发射中心成功发射升空。


高分四号卫星的一个非常有趣的特点是:她是一颗地球静止轨道上的光学遥感卫星。