“高分家族”添丁,“视力”与众不同
揭秘中国“高分家族”新成员高分五号卫星:监测大气污染有一手


日期:2018年05月10日     新华每日电讯

   新华社太原5月9日电(记者白国龙、胡喆)5月9日凌晨,我国在太原卫星发射中心成功发射高分五号卫星,标志着国产卫星高光谱分辨率对地观测能力再上新台阶。高分五号卫星实现了哪些技术突破?对中国卫星遥感技术有什么影响?新华社记者在太原卫星发射中心深入采访,揭开“高分家族”这位新成员的神秘面纱。

高光谱成像,“天眼”监测大气污染

   与此前发射的采用普通光学成像,只能看到物质的形状、尺寸等信息的高分卫星不同,高分五号卫星是“高分家族”中唯一一颗采用高光谱分辨率成像技术的卫星,它的“视力”与众不同。
   高分专项工程总设计师、国防科工局重大专项工程中心主任童旭东解释说,地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,因此,光谱被视为辨别物质的“指纹”,是用以识别和分析不同物体特征的“身份证”。高分五号卫星是我国光谱分辨率最高的遥感卫星,可实现紫外至长波红外谱段的全谱段观测,通过高精度的“图谱合一”光谱分析可以探测物质的具体成分。
   正因拥有高光谱的独特“视力”,高分五号卫星在大气环境监测方面具有巨大的应用潜力。
   高分专项应用系统副总师、生态环境部卫星环境应用中心主任王桥告诉记者,高分五号卫星针对我国的环境污染物和环境要素在光谱选择上做了专业设计,可专门对二氧化氮、二氧化硫等6种以上的污染气体和大气气溶胶、温室气体等大气环境要素进行高精度、定量化的遥感监测,帮人们从大的空间尺度上掌握大气污染物的空间分布和浓度。
   “这将在很大程度上弥补我国无法有效监测区域大气污染的空白,在大气和水污染防治、生态监管等方面都能发挥重要作用。”王桥说,尽管一颗科研卫星升空并不意味能解决所有业务化应用的问题,但高分五号卫星起到了很好的技术引领作用,经过后续的卫星组网建设,未来将极大提升我国遥感卫星对生态环境监测的应用水平。
   高分五号卫星还可探测内陆水体、陆表生态环境、蚀变矿物、岩矿类别,为我国环境监测、资源勘查、防灾减灾等行业,提供高质量、高可靠的高光谱数据。
   与此前发射的采用普通光学成像,只能看到物质的形状、尺寸等信息的高分卫星不同,高分五号卫星是“高分家族”中唯一一颗采用高光谱分辨率成像技术的卫星,它的“视力”与众不同。   高分专项工程总设计师、国防科工局重大专项工程中心主任童旭东解释说,地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,因此,光谱被视为辨别物质的“指纹”,是用以识别和分析不同物体特征的“身份证”。高分五号卫星是我国光谱分辨率最高的遥感卫星,可实现紫外至长波红外谱段的全谱段观测,通过高精度的“图谱合一”光谱分析可以探测物质的具体成分。   正因拥有高光谱的独特“视力”,高分五号卫星在大气环境监测方面具有巨大的应用潜力。   高分专项应用系统副总师、生态环境部卫星环境应用中心主任王桥告诉记者,高分五号卫星针对我国的环境污染物和环境要素在光谱选择上做了专业设计,可专门对二氧化氮、二氧化硫等6种以上的污染气体和大气气溶胶、温室气体等大气环境要素进行高精度、定量化的遥感监测,帮人们从大的空间尺度上掌握大气污染物的空间分布和浓度。   “这将在很大程度上弥补我国无法有效监测区域大气污染的空白,在大气和水污染防治、生态监管等方面都能发挥重要作用。”王桥说,尽管一颗科研卫星升空并不意味能解决所有业务化应用的问题,但高分五号卫星起到了很好的技术引领作用,经过后续的卫星组网建设,未来将极大提升我国遥感卫星对生态环境监测的应用水平。   高分五号卫星还可探测内陆水体、陆表生态环境、蚀变矿物、岩矿类别,为我国环境监测、资源勘查、防灾减灾等行业,提供高质量、高可靠的高光谱数据。

6种先进载荷,多项技术创新

   高分五号卫星由中国航天科技集团八院负责抓总研制,总重2.8吨,是一颗设计寿命长达8年的长寿星。它配置了可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体检测仪等6种先进载荷,运行于太阳同步回归轨道,平均轨道高度705公里,从卫星设计研制上实现了多项技术突破。
   高分五号卫星总指挥蒋光伟说,从成像精度上看,高分五号卫星谱段范围宽、光谱分辨率高。高分五号的可见短波红外高光谱相机的可见光谱段光谱分辨率为5纳米,几乎相当于一张纸厚度的万分之一,因此对地物成分的探测十分精确。
   卫星搭载的由中国航天科技集团五院508所研制的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪,是国内首个采用太阳掩星观测方式的甚高光谱分辨率红外光谱仪,光谱分辨率高达0.03个波束,实现了国产仪器精度的新突破。
   从探测手段上看,高分五号卫星是国内探测手段最多的光学遥感卫星,也是国内首颗同时具有多光谱、高光谱、偏振、多角度、掩星、耀斑等多种观测手段的光学遥感卫星,可实现多种观测数据融合应用。
   童旭东说,高分五号卫星的观测谱段覆盖紫外至长波红外,是世界上第一颗大气和陆地综合高光谱观测卫星。

“高分家族”各怀绝技,助推中国遥感卫星升级

   2010年高分专项立项以来,此前已有多颗高分卫星成功发射并稳定运行,且各个身怀绝技。
   高分一号卫星是“高分家族”的首发星,它视野广阔,4天即可完整观测地球一遍。
   高分二号卫星,比高分一号“目光”更犀利,看得更清晰细致。它的空间分辨率可达0.8米,将中国遥感卫星空间分辨率带进“亚米时代”。
   高分三号卫星,是一颗合成孔径雷达卫星,当其他光学卫星被黑夜和云雾遮挡住“眼睛”时,它能“不畏浮云遮望眼”,实现全天时、全天候的观测。
   高分四号卫星,是一颗地球同步轨道卫星,它在距地36000公里的地球同步轨道上相对静止地驻留凝望,可以对某一目标区域持续观测,是气象专家们监测台风的利器。
   童旭东表示,高分专项在军民融合发展战略中发挥了重要作用,已成为中国航天国际交流与合作的新名片,对提高我国遥感卫星数据的自给率具有重要意义。
   未来,搭载更先进光学载荷的高分六号卫星和应用于1:10000大比例尺地图测绘的高分七号卫星也将陆续投入使用。