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世界首颗高轨SAR卫星顺利“到岗” 陆地探测四号01星强在哪?

来源:中国新闻网 发布时间:2023年08月22日

  中新社北京8月21日电 题:世界首颗高轨SAR卫星顺利“到岗” 陆地探测四号01星强在哪?

  中新社记者 马帅莎

  据中国国家航天局21日消息,陆地探测四号01星经过4次变轨后,近日顺利进入工作轨道,合成孔径雷达(SAR)天线成功展开,完成了卫星入轨初期飞控试验主要工作,卫星工况正常,状态良好,后续将继续开展在轨测试等工作。

  作为世界首颗进入工程实施阶段的高轨SAR卫星,“减灾卫士”陆地探测四号01星兼具看得广、看得细、盯着看、看得快等多项技能,将进一步完善中国天基灾害监测体系,对全面提升中国防灾减灾救灾综合水平具有重要意义。

  据了解,SAR通过向地面发射电磁波、接收地面回波来探测地面情况,工作时不受光照、天气条件限制,是极端天气条件下观测的“一把好手”。自20世纪七八十年代起,多国先后研制发射SAR卫星,用于灾害监测等领域。但是,目前国际上SAR卫星都运行于低轨,卫星过境时间短、重访周期长、观测范围小,难以满足应急、抢险和救灾的时效性需求。

  不同于低轨卫星,地球同步轨道卫星运行于距离地球36000公里的高空,绕地飞行周期与地球自转周期相等,从地面看,卫星相对固定在地面上空,可以有效弥补低轨卫星在观测时间上的不足。同时,高轨卫星以其“站得高、看得广”的优势,在观测范围上也能对低轨卫星进行良好补充。

  然而,如何让SAR在高轨上顺利成像一直是“世界级难题”。由于高轨卫星位于“千里之外”,雷达信号在太空中传输呈指数型衰减,同时SAR对于轨道精度要求很高,高轨微波成像一直是“空白领域”,世界主要航天国家虽有研究,但均未进入工程研制。

  面对SAR高轨成像难题,研制团队实现了精密定轨技术跨代。陆地探测四号01星若要成像,必须知道成像时的轨道位置。由于高轨卫星比导航卫星所处轨道高,只能“捡”地球另一侧导航卫星“漏过来”的信号,但这种信号十分微弱,常用的定轨方法精度只能达到百米左右,远不能满足“减灾卫士”的成像需求。

  为此,研制团队耗费4年时间提高天线接收能力,开发针对微弱信号的捕获算法,提出“导航卫星+地面测距”定轨方案,并配备误差校正手段,最终将定轨精度由百米提升至米级。

  为了让陆地探测四号01星更好地服务于防灾减灾工作,研制团队利用卫星高轨和微波两个特点,紧扣灾害发生特点和观测需求,为卫星设计了普查、区域、凝视、应急四种应用模式。

  在普查模式下,陆地探测四号01星可以将宏观信息“一眼尽收”。由于“站得高、看得广”,卫星单次成像覆盖面积近1/6个中国,一眼望去,几乎可以获取整个长江流域的水文信息。

  利用普查模式获取宏观信息后,地面团队可利用区域模式对关注地区进行详细观测,进一步“精细”守护。相比普查模式看得“大而全”,区域模式成像面积大约是普查模式的1/5,但分辨率更高,看得“小而精”。

  “减灾卫士”的凝视模式是研制团队专门根据国家灾害应急观测需求定制的。开启该模式后,卫星能凭借驻留地球上空的优势,以1小时量级为间隔,对受灾区域开展持续多次观测,相比低轨卫星,观测效率大幅提升,可以支撑应急管理部门连续动态地掌握灾情、作出决策。

  除了看得广、看得细、盯着看,陆地探测四号01星还能做到看得快,统筹兼顾多地灾情,其应急模式可以支撑多地灾害同时发生情况下的监测需求。比如,当南北方同时发生灾害时,研制团队可以将卫星高轨道优势和强机动能力进行强强联合,通过高精准的快速指向调整,让卫星可以“左右兼顾”、哪里需要看哪里。(完)

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