哥白尼吹響歐洲衛(wèi)星集結(jié)號

土星

2014年4月3日，歐洲航天局從法屬圭亞那庫魯發(fā)射基地用聯(lián)盟-ST火箭成功發(fā)射“哨兵”1A（Sentinel-1A）衛(wèi)星，被媒體稱之為“發(fā)射了有史以來最雄心勃勃地球觀測計劃的首顆衛(wèi)星”，從而拉開了歐洲“哥白尼”計劃的序幕。

“哥白尼”計劃

“哥白尼”計劃（Copernicus Project），原名為“全球環(huán)境與安全監(jiān)測” （GEMS，Global Monitoring for Environment and Security）計劃。2003年，由歐洲委員會和歐洲航天局正式啟動。2012年12月11日，歐洲委員會副主席兼企業(yè)與工業(yè)委員安東尼奧·塔亞尼在歐盟競爭理事會會議上宣布將該計劃更名為“哥白尼”，以提高公眾對地球觀測計劃的認知。

“哥白尼”是歐盟繼“伽利略”之后又一項重大的軍民兩用航天發(fā)展計劃。與“伽利略”主要為構(gòu)建衛(wèi)星導航系統(tǒng)不同，“哥白尼”計劃旨在整合歐洲各國的衛(wèi)星觀測力量，形成綜合而強大的觀測網(wǎng)絡(luò)并提供運營服務(wù)。

“哥白尼”的首要任務(wù)是監(jiān)測全球環(huán)境，包括陸地和海洋環(huán)境，幫助歐洲滿足其安全需求，應(yīng)對歐洲及世界其他地區(qū)的自然災(zāi)害和環(huán)境事故。該計劃還將包含為歐洲外交政策、民防、維和行動等提供資訊，甚至超越純民用范疇，用于軍事。軍民兩用一體化技術(shù)將提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的利用效率。它通過對歐洲及非歐洲國家（第三方）現(xiàn)有和未來將發(fā)射的對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)及對現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)管理和集成，實現(xiàn)全球環(huán)境與安全實時動態(tài)監(jiān)測。

“伽利略”是從零開始發(fā)射衛(wèi)星，構(gòu)建導航體系，而“哥白尼”重在整合和管理現(xiàn)有和未來將發(fā)射的，幾乎所有歐洲國家對地觀測衛(wèi)星?？梢韵胍?，該計劃一旦運作起來，實力相當驚人。不知是否也會像尼古拉·哥白尼的日心說那樣，開創(chuàng)一個新的紀元，這次是在觀測和監(jiān)控地球這個領(lǐng)域。

強大的天眼系統(tǒng)

哥白尼說，太陽是中心?！案绨啄帷庇媱澱f，我們以地球為中心。

所有的歐洲對地觀測衛(wèi)星們，將被“哥白尼”指揮官統(tǒng)一管理了，稍息立正齊步走，服從命令聽指揮。不但是天上的衛(wèi)星，地面數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)也將同時被收編，使歐洲對地觀測衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施得到最充分共享和高效利用。

除了吸納現(xiàn)有資源，該計劃還十分重視新的歐洲自主對地觀測信息源建設(shè)，將其作為歐盟環(huán)境管理和區(qū)域安全保障的戰(zhàn)略信息資源。2013年3月，歐洲各國領(lǐng)導人同意在2014～2020年度財政框架（MFF）內(nèi)納入“哥白尼”計劃，MFF將分配給“哥白尼”計劃37.86億歐元（與伽利略計劃預計投入36億歐元基本持平），包括GMES服務(wù)、原位組件（陸海空傳感器網(wǎng)絡(luò)）、太空組件，以確保對該計劃長期運行階段的投資。

直觀地來看，歐洲航天局的衛(wèi)星、歐洲氣象衛(wèi)星組織的氣象衛(wèi)星、歐洲各國及第三方運營的民用和軍民兩用對地觀測衛(wèi)星，都將被納入“哥白尼”計劃。除了天上現(xiàn)有的，歐洲航天局還將專門為該計劃研制 “哨兵”系列衛(wèi)星。該系列衛(wèi)星不會重復歐洲航天局成員國已經(jīng)計劃開展的航天項目，而是有效補充其能力。

上述衛(wèi)星們只是“哥白尼”計劃的空間組成部分，除此之外還包括現(xiàn)場觀測、數(shù)據(jù)集成和信息管理、應(yīng)用與運營服務(wù)3個部分。

現(xiàn)場觀測聽上去似乎跟航天計劃距離略遠，因為這些實施現(xiàn)場觀測的所有地基、空基、船載設(shè)備及浮標測量裝置都在大氣層內(nèi)?？蓪⑵浼{入整個對地觀測體系，通過分析現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)中的光譜特征和其他參數(shù)，可以校正和確認天基遙感數(shù)據(jù)，并能為衛(wèi)星遙感器的設(shè)計提供參考。長期連續(xù)的現(xiàn)場觀測一直是歐洲環(huán)境監(jiān)測的主要手段之一，并為歐洲政策和決策的制定提供有效的觀測數(shù)據(jù)支持。

太空中的首位“哨兵”

這次率先升空的“哨兵”1A衛(wèi)星由泰雷茲-阿萊尼亞空間公司研制，用于接替剛剛失效的歐洲“環(huán)境衛(wèi)星”衛(wèi)星，以保持歐洲高分辨率雷達成像觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。該衛(wèi)星采用意大利“多應(yīng)用可重構(gòu)平臺”（PRIMA），設(shè)計壽命7.25年，燃料可維持12年。因搭載先進的C頻段合成孔徑雷達，“哨兵”1A功能強大。能在任何天氣情況下，不分晝夜提供歐洲、加拿大和極區(qū)的陸地和海洋表面實時圖像，在發(fā)生危機時（例如洪水或地震），能對其進行快速響應(yīng)。海上，它可對船運區(qū)域進行定期監(jiān)視，繪制海冰圖像，為海上交通提供有關(guān)風浪的信息。陸地，可實時跟蹤土地使用方式的變化及土地沉降情況。

“哨兵”1A衛(wèi)星質(zhì)量為2.3噸（其中有效載荷質(zhì)量945千克），運行在高度693千米，傾角98.18°的太陽同步軌道，12天可完成一次全球觀測。其“天眼”C頻段合成孔徑雷達，由歐洲阿斯特留姆公司研制，由電子設(shè)備分系統(tǒng)和可展開的平板相控陣天線分系統(tǒng)組成。它既有已退役的“歐洲遙感衛(wèi)星”和“環(huán)境衛(wèi)星”上合成孔徑雷達的優(yōu)點，可提供高分辨率陸地、沿海和冰的測量數(shù)據(jù)，還有它獨有的先進之處，在仰角向和方位向，“哨兵”的天線也可提供快速掃描。在與雷達干涉測量相結(jié)合后，“哨兵”可探測到毫米級或亞毫米級地層運動，這是不是意味著相撲運動員蹦一蹦，地皮顫一顫，也會被監(jiān)測到？不明覺厲啊。

后面的“哨兵”

Stand-by

與“哨兵”1A完全相同的“哨兵”1B于2016年以后發(fā)射。不過2014年，就將發(fā)射“哨兵”2A、3A衛(wèi)星。其中“哨兵”2A是高分辨率、高重訪率的多光譜成像衛(wèi)星，由阿斯特留姆公司研制，設(shè)計壽命為7年，主要用來監(jiān)測土地環(huán)境，包括陸地植被、土壤以及水資源、內(nèi)河水道和沿海區(qū)在內(nèi)的全球陸地觀測，基本可劃為“陸軍”。

相比“哨兵”1A的2噸，“哨兵”2A只有1 100千克（其核心多光譜成像儀質(zhì)量275千克），它將運行在高度為786千米、傾角為98.5°的太陽同步軌道上，5天可對全球觀測一次，數(shù)據(jù)的連續(xù)性比法國“斯波特”5和美國“陸地衛(wèi)星”7衛(wèi)星更強。該衛(wèi)星的“天眼”多光譜成像儀，可工作在可見光、近紅外和短波紅外譜段。2B衛(wèi)星也將于2016年以后發(fā)射。

“哨兵”3A是全球海洋和陸地監(jiān)測衛(wèi)星，與“哨兵”1A一樣由泰雷茲-阿萊尼亞空間公司研制，主要用于監(jiān)測全球陸地、海洋植被和大氣環(huán)境。質(zhì)量為1 200千克的3A攜帶的兩只“眼”：地形學儀器用于獲取地表高度、海浪高度和海風速度等數(shù)據(jù)，提供高精度地球表面（尤其是海洋表面）測高數(shù)據(jù)；光學儀器提供地球表面的近實時測量數(shù)據(jù)。

“哨兵”4任務(wù)的有效載荷將在2017年和2024年分別由2顆歐洲靜止氣象衛(wèi)星 “第三代氣象衛(wèi)星”搭載升空。2014年3月28日，歐洲航天局與歐洲阿斯特留姆公司簽訂價值1.44億歐元的合同，建造一臺用于大氣研究的大型頻譜儀，它是“哨兵”5的一部分，將在2021年由歐洲極軌氣象衛(wèi)星“氣象業(yè)務(wù)”搭載升空。它們主要用于大氣化學、環(huán)境污染、臭氧及氣溶膠的全球?qū)崟r動態(tài)環(huán)境監(jiān)測。

責任編輯：武瑾媛