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再送資源衛星入蒼穹——5米光學衛星研制紀實

文章來源:中國航天科技集團有限公司  發布時間:2019-09-27

1999年10月,我國資源衛星系列首星——資源一號01星在太原衛星發射中心升空。2019年9月,5米光學衛星(資源一號02D星)也在太原衛星發射中心成功發射。從第一星到最新一顆星,整整相隔20年,衛星的技術水平也有了大幅提升。

有雙閃亮的大眼睛

5米光學衛星是資源一號02C星的接續星,設計壽命5年,目標是滿足新時期自然資源監測需求。資源一號02C星于2011年12月發射升空,設計壽命3年,如今已經到了“換崗”的時候。

5米光學衛星由航天科技集團五院抓總研制,整星由11個分系統組成,其中兩個關鍵載荷是可見近紅外相機和高光譜相機,分別由航天科技集團五院508所和中科院上海技物所承擔研制。

可見近紅外相機采用多譜合一探測器,實現了9譜段成像,分辨率優于5米,幅寬115千米。高光譜相機采用光柵分光方式,實現了可見到短波紅外波段的166個光譜成像,分辨率為30米,幅寬60千米。兩大相機的加持,無疑提升了衛星的觀測水平。

在設計師眼中,這兩臺相機就是衛星一雙閃亮的大眼睛,它們從天上俯瞰遼闊大地,洞若觀火。在試驗隊里,隊員們對這雙眼睛關懷備至,悉心呵護。

在發射場,試驗隊在發射場為兩臺相機做了精細的保養和測試,在打開相機遮光罩和蓋上相機遮光罩不同狀態下,試驗隊員進行了嚴謹細致的測試,反復驗證相機的成像質量和成像功能的穩定性,確保衛星帶著一雙被擦得锃亮的大眼睛上天。因5米光學衛星高光譜載荷的特殊性,試驗隊員對其進行了吹氮保護,該操作借助高純氮氣進行,對高光譜相機在軌成像質量極其重要。

“5米光學衛星雖有一雙閃亮的大眼睛,但不會說話,我替它向所有試驗隊員表示深深的感謝。”在發射前的一次交流會上,衛星總體主任設計師張宏宇說。

一眼看盡京城主城區

航天科技集團五院508所研制的可見近紅外相機作為該衛星的主載荷,將在未來的5年里執行任務,在國土資源監測與調查、地礦勘探、地質環境監測預警以及大范圍自然災害監測方面發揮重要作用。

“相機為一步正樣產品,是508所研制的首個雙通道9譜段成像可見光相機,也是508所首個采用國產多光譜探測器的載荷。”相機技術負責人于生全介紹。

雙通道多譜段焦面能夠獲取更多的地面景物元素,一臺相機便可獲取以往兩臺相機才能獲取的景物信息,提高了單臺相機的利用率,節省了載荷成本。

該可見近紅外相機,結合資源一號02C衛星的在軌飛行經驗,在設計上充分考慮了用戶對相機圖像幅寬、光譜、幾何精度、輻射方面的業務化需求,性能指標大幅提升。

5米光學衛星載荷副總師王軍介紹了相機的四大特點。一是相機幅寬大,在778公里軌道上成像幅寬達115公里,“一睜眼”便可看盡北京主城區;二是相機譜段數量多,9個譜段的高配置,使圖像顏色信息極大豐富;三是相機圖像幾何精度高,采用低畸變光學系統、星敏與相機一體安裝、GPS秒脈沖等手段,圖像定位精度優于50米;四是相機圖像輻射分辨率高,圖像信息更加豐富,相機全色圖像可分辨地面2.5米的景物,街道、建筑、車輛、山地水系、地貌形態等均清晰可見。

自然資源調查新工具

在功能方面,依據《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃》和《陸海觀測衛星業務發展規劃》,這顆衛星屬于“為滿足自然資源調查監測的緊迫需求、開展陸地資源調査監測業務衛星建設”的重要內容。

張宏宇介紹,5米光學衛星定位于中等分辨率寬幅光學衛星,可提供豐富的地物光譜信息,可單軌覆蓋大中型城市,滿足城市高精度監測業務的新需求。

圍繞載荷配置變化,整星在資源一號02C星基礎上,采取了一系列技術改進措施。

例如,整星采用高精度星敏和載荷星敏一體化設計,提升了控制精度;采用了新一代電源控制器、鋰離子蓄電池和高能效太陽翼,提升了供電能力;采取雙頻GPS和整星秒脈沖高精度時統,提升了定位和定軌精度;采用了第三代高速數據傳輸產品和兩套點波束天線,提升了數據下行能力。

5米光學衛星增加了海岸藍波段、黃波段、紅邊波段和近紅外波段,在水體監測、地表類型識別、植被參數計算、作物養分含量、植被病害和環境監測等方面表現優異。

5米光學衛星光譜獲取能力突出,高光譜載荷可實現166個譜段的數據同時獲取和下傳,可應用于地礦勘探、土地監管過程中地物信息定量化提取和識別,滿足自然資源遙感對山、水、林、田、湖、草等綜合要素監測及更多應用領域需求。

【責任編輯:李子紅】

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