劉艷陽 科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛 操秀英

1月26日，由中國航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院抓總研制的陸地探測(cè)一號(hào)01組A星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。在軌后，陸地探測(cè)一號(hào)01組A星將為地質(zhì)災(zāi)害、土地調(diào)查、地震評(píng)估、防災(zāi)減災(zāi)、基礎(chǔ)測(cè)繪、林業(yè)調(diào)查等領(lǐng)域提供強(qiáng)有力的空間技術(shù)支撐。衛(wèi)星突破了嚴(yán)格回歸軌道設(shè)計(jì)與控制等關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了我國L波段合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星領(lǐng)域的多項(xiàng)空白，可在千里之外的太空實(shí)現(xiàn)地表毫米級(jí)的形變測(cè)量，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患的早期識(shí)別、災(zāi)后評(píng)估與救援具有重要意義。

攝影：張陽

穿云透霧：服務(wù)國計(jì)民生

地質(zhì)災(zāi)害是人類面臨的共同問題，我國地質(zhì)災(zāi)害種類繁多，每年因山體滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等造成的人民生命安全和財(cái)產(chǎn)損失以百億計(jì)。但同時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)又是世界科學(xué)家面臨的共同難題。

“地質(zhì)災(zāi)害往往會(huì)造成通訊、道路的中斷。比如湯加火山噴發(fā)后，地面通訊全部中斷，衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)就成為救災(zāi)工作的第一手資料?！标懙靥綔y(cè)一號(hào)01組衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師陳筠力介紹，“地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的同時(shí)，往往伴隨降水、云霧等現(xiàn)象。雷達(dá)衛(wèi)星的特點(diǎn)使其可以穿透云層和地表植被，實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)、高精度的觀測(cè)，在災(zāi)害監(jiān)測(cè)中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。”

此次發(fā)射的陸地探測(cè)一號(hào)衛(wèi)星采用了L波段合成孔徑雷達(dá)差分干涉探測(cè)體制。“L波段雷達(dá)的波長在23厘米左右，對(duì)植被具有更好的穿透力，適應(yīng)我國山地多、林木覆蓋較廣的特點(diǎn)?！标愺蘖榻B?！安罘指缮嫫鋵?shí)就是應(yīng)用了物理學(xué)上波的干涉原理，通過衛(wèi)星雷達(dá)獲取同一個(gè)地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行演化和計(jì)算，形成差分干涉圖，比對(duì)后就可以獲取地表精確到毫米級(jí)精度的形變，能為地質(zhì)學(xué)家開展地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別、地震監(jiān)測(cè)、火山運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、城市沉降等研究提供重要的技術(shù)支撐?！?/p>

據(jù)悉，此次衛(wèi)星搭載的SAR天線總面積超過33平方米，是目前國內(nèi)在軌口徑最大的SAR衛(wèi)星。地面觀測(cè)分辨率達(dá)到米級(jí)，形變測(cè)量精度達(dá)毫米級(jí)。

精準(zhǔn)控制：在軌飛行不偏航

衛(wèi)星在地球軌道上不斷繞飛運(yùn)動(dòng)，而差分干涉的原理要求衛(wèi)星在多次飛行后，必須能在同一位置進(jìn)行觀測(cè)，這給衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)及控制提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

“衛(wèi)星在太空飛行，實(shí)際上也是有一根‘車道’的，但受到各種因素的影響，飛行軌跡會(huì)有上下左右的變化，把它形象化，就會(huì)形成一個(gè)類似‘管道’的模型。嚴(yán)格回歸軌道設(shè)計(jì)與控制，就是確保衛(wèi)星在飛行中盡量要運(yùn)行于這個(gè)管道之中，不偏航?！毙l(wèi)星副總設(shè)計(jì)師王文妍解釋。

研制團(tuán)隊(duì)基于精準(zhǔn)的地球高階重力場(chǎng)模型，提出了嚴(yán)格回歸軌道設(shè)計(jì)新方法，創(chuàng)新性地采用立體空間自主確定與控制技術(shù)，使衛(wèi)星回歸精度可達(dá)亞米級(jí)。重復(fù)觀測(cè)時(shí)，衛(wèi)星軌道管道控制半徑可精確控制在350米以內(nèi)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

多極化：多彩描繪秀美山河

多極化和全極化是當(dāng)前SAR遙感發(fā)展的主要方向。“簡(jiǎn)單來理解，單極化就是一幅黑白圖像，而多極化的圖像則包含更豐富的地物信息，可以多彩地描繪我們錦繡的山河。”衛(wèi)星總指揮李瑞祥解釋。

為了解決傳統(tǒng)SAR衛(wèi)星全極化可視范圍小、應(yīng)用受限的問題，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了混合極化星載SAR波束賦形等一系列成像新技術(shù)，將使全極化模式可視范圍提高兩倍，大幅提升衛(wèi)星觀測(cè)性能?！盀榱诉m應(yīng)地質(zhì)、土地、地震、減災(zāi)、測(cè)繪、林業(yè)等行業(yè)不同的觀測(cè)需求，我們對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)模式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)混合模式極化觀測(cè)，有利于提升土地利用分類等定量遙感業(yè)務(wù)能力。”李瑞祥介紹。

關(guān)鍵詞： 陸地 利器 又添