從2014年開局看日本環(huán)境探測遙感衛(wèi)星發(fā)展

· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

從2014年開局看日本環(huán)境探測遙感衛(wèi)星發(fā)展

· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

日本是一個(gè)善于學(xué)習(xí)模仿并超越對手的國家，在半導(dǎo)體技術(shù)、汽車制造等領(lǐng)域如此，在衛(wèi)星環(huán)境探測載荷技術(shù)上也不例外。

日本在20世紀(jì)80年代末研制地球資源衛(wèi)星-1（JERS-1）攜帶的光學(xué)遙感系統(tǒng)（OPS）時(shí)，曾經(jīng)對美國陸地衛(wèi)星-4/5（Landsat）所攜帶的主題制圖儀（TM）和法國斯波特-1衛(wèi)星所攜帶的高分辨率可見光相機(jī)（HRV）進(jìn)行了仔細(xì)的研究。通過消化吸收相關(guān)技術(shù)，日本1992年發(fā)射JERS-1時(shí)所搭載的OPS不但具有比TM更高的空間分辨率，而且具有同軌立體成像能力，這是TM不具備的，其性能又超越HRV的立體成像能力。OPS的在軌運(yùn)行證明，其在礦產(chǎn)資源勘查方面的效率比TM高。

在OPS的基礎(chǔ)上，日本研制了先進(jìn)星載熱輻射與反射輻射計(jì)（ASTER）。它包含3臺(tái)相機(jī)系統(tǒng)，因性能優(yōu)異而被NASA選中，由組成美國地球觀測系統(tǒng)（EOS）之一的“土”衛(wèi)星（Terra）搭載，于1999年發(fā)射。ASTER耗費(fèi)了很大財(cái)力，由日本電氣（NEC）公司、三菱電氣、富士通和東芝公司共同研制，當(dāng)時(shí)日本航天界以此為豪。

2009年，日本成功發(fā)射“溫室氣體觀測衛(wèi)星”（GOSAT），攜帶了熱和近紅外碳觀測遙感器-傅里葉變換光譜儀（TANSO-FTS），其光譜分辨率比美國軌道碳觀測衛(wèi)星（OCO）攜帶的同類載荷還要高。OCO也于2009年發(fā)射，但未能成功。日本又一次超越美國，在溫室氣體觀測領(lǐng)域占據(jù)世界領(lǐng)先地位。

基于光機(jī)電工業(yè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，日本不僅在環(huán)境探測光學(xué)遙感器，也在環(huán)境探測微波遙感器上，取得了很多成就，創(chuàng)造了多次世界第一。

日本1997年成功發(fā)射的“熱帶降雨測量任務(wù)”（TRMM）所搭載的降水雷達(dá)（PR）曾經(jīng)是世界首臺(tái)星載降水觀測雷達(dá)。預(yù)計(jì)于2014年2月28日在日本種子島航天發(fā)射中心發(fā)射的 “全球降水測量核心觀測平臺(tái)”（GPM Core Observatory）攜帶的雙頻降水觀測雷達(dá)（DPR）續(xù)寫了日本在該領(lǐng)域的成就，它是世界首臺(tái)星載雙頻段相控陣降水測量雷達(dá)。DPR幅寬比PR增加了30km，最重要的是降水測量精度由TRMM的0.7mm/h提高到0.2mm/h。降雨在全球水循環(huán)中起到重要作用，DPR觀測范圍和降水測量精度的提升使日本對氣象水文觀測的精細(xì)化程度進(jìn)一步加強(qiáng)。PR和DPR這兩臺(tái)日本首創(chuàng)的降水雷達(dá)使其在降水觀測領(lǐng)域占據(jù)國際領(lǐng)先地位。

2012年日本成功發(fā)射全球水循環(huán)變化觀測衛(wèi)星（GCOM-W1），搭載的先進(jìn)微波掃描輻射計(jì)-2（AMSR-2）是裝載在2002年美國NASA發(fā)射的“水”衛(wèi)星（Aqua）上的AMSR-E的升級(jí)版，NASA曾想開發(fā)該類遙感器但未見成果，原因是未能將高精尖設(shè)計(jì)與精密機(jī)械制造技術(shù)融合起來。

未來，歐洲航天局“地球云、氣溶膠和輻射探測者”（EarthCare）衛(wèi)星將要攜帶日本研制的云型雷達(dá)（CPR）。盡管TRMM、GPM、Terra、Aqua、EarthCare衛(wèi)星的平臺(tái)由美國或歐洲研制，但主要有效載荷都由日本獨(dú)立研制。這些美、歐、日間的國際合作項(xiàng)目，充分證明日本在光學(xué)、微波環(huán)境探測載荷研制上的實(shí)力。

日本遙感能力已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，系統(tǒng)水平向美、歐看齊，具備了較為完善的環(huán)境探測觀測體系，尤其在環(huán)境探測衛(wèi)星載荷技術(shù)上的創(chuàng)新實(shí)力不容小覷。其他國家在發(fā)展環(huán)境探測衛(wèi)星時(shí)應(yīng)該從日本努力創(chuàng)新的精神中得到一些啟示。