“高分家族”添丁，“視力”與眾不同

白國(guó)龍 胡喆

5月9日凌晨，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射高分五號(hào)衛(wèi)星，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星高光譜分辨率對(duì)地觀測(cè)能力再上新臺(tái)階。高分五號(hào)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了哪些技術(shù)突破？對(duì)中國(guó)衛(wèi)星遙感技術(shù)有什么影響？新華社記者在太原衛(wèi)星發(fā)射中心深入采訪，揭開(kāi)“高分家族”這位新成員的神秘面紗。

高光譜成像，“天眼”監(jiān)測(cè)大氣污染

與此前發(fā)射的采用普通光學(xué)成像，只能看到物質(zhì)的形狀、尺寸等信息的高分衛(wèi)星不同，高分五號(hào)衛(wèi)星是“高分家族”中唯一一顆采用高光譜分辨率成像技術(shù)的衛(wèi)星，它的“視力”與眾不同。

高分專(zhuān)項(xiàng)工程總設(shè)計(jì)師、國(guó)防科工局重大專(zhuān)項(xiàng)工程中心主任童旭東解釋說(shuō)，地球上不同的元素及其化合物都有自己獨(dú)特的光譜特征，因此，光譜被視為辨別物質(zhì)的“指紋”，是用以識(shí)別和分析不同物體特征的“身份證”。高分五號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)光譜分辨率最高的遙感衛(wèi)星，可實(shí)現(xiàn)紫外至長(zhǎng)波紅外譜段的全譜段觀測(cè)，通過(guò)高精度的“圖譜合一”光譜分析可以探測(cè)物質(zhì)的具體成分。

正因擁有高光譜的獨(dú)特“視力”，高分五號(hào)衛(wèi)星在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

高分專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)副總師、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主任王橋告訴記者，高分五號(hào)衛(wèi)星針對(duì)我國(guó)的環(huán)境污染物和環(huán)境要素在光譜選擇上做了專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，可專(zhuān)門(mén)對(duì)二氧化氮、二氧化硫等6種以上的污染氣體和大氣氣溶膠、溫室氣體等大氣環(huán)境要素進(jìn)行高精度、定量化的遙感監(jiān)測(cè)，幫人們從大的空間尺度上掌握大氣污染物的空間分布和濃度。

“這將在很大程度上彌補(bǔ)我國(guó)無(wú)法有效監(jiān)測(cè)區(qū)域大氣污染的空白，在大氣和水污染防治、生態(tài)監(jiān)管等方面都能發(fā)揮重要作用?！蓖鯓蛘f(shuō)，盡管一顆科研衛(wèi)星升空并不意味能解決所有業(yè)務(wù)化應(yīng)用的問(wèn)題，但高分五號(hào)衛(wèi)星起到了很好的技術(shù)引領(lǐng)作用，經(jīng)過(guò)后續(xù)的衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)，未來(lái)將極大提升我國(guó)遙感衛(wèi)星對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用水平。

高分五號(hào)衛(wèi)星還可探測(cè)內(nèi)陸水體、陸表生態(tài)環(huán)境、蝕變礦物、巖礦類(lèi)別，為我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘查、防災(zāi)減災(zāi)等行業(yè)，提供高質(zhì)量、高可靠的高光譜數(shù)據(jù)。

6種先進(jìn)載荷，多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新

高分五號(hào)衛(wèi)星由中國(guó)航天科技集團(tuán)八院負(fù)責(zé)抓總研制，總重2.8噸，是一顆設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)8年的長(zhǎng)壽星。它配置了可見(jiàn)短波紅外高光譜相機(jī)、全譜段光譜成像儀、大氣主要溫室氣體檢測(cè)儀等6種先進(jìn)載荷，運(yùn)行于太陽(yáng)同步回歸軌道，平均軌道高度705公里，從衛(wèi)星設(shè)計(jì)研制上實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破。

高分五號(hào)衛(wèi)星總指揮蔣光偉說(shuō)，從成像精度上看，高分五號(hào)衛(wèi)星譜段范圍寬、光譜分辨率高。高分五號(hào)的可見(jiàn)短波紅外高光譜相機(jī)的可見(jiàn)光譜段光譜分辨率為5納米，幾乎相當(dāng)于一張紙厚度的萬(wàn)分之一，因此對(duì)地物成分的探測(cè)十分精確。

衛(wèi)星搭載的由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所研制的大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測(cè)儀，是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用太陽(yáng)掩星觀測(cè)方式的甚高光譜分辨率紅外光譜儀，光譜分辨率高達(dá)0.03個(gè)波束，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)儀器精度的新突破。

從探測(cè)手段上看，高分五號(hào)衛(wèi)星是國(guó)內(nèi)探測(cè)手段最多的光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是國(guó)內(nèi)首顆同時(shí)具有多光譜、高光譜、偏振、多角度、掩星、耀斑等多種觀測(cè)手段的光學(xué)遙感衛(wèi)星，可實(shí)現(xiàn)多種觀測(cè)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。

童旭東說(shuō)，高分五號(hào)衛(wèi)星的觀測(cè)譜段覆蓋紫外至長(zhǎng)波紅外，是世界上第一顆大氣和陸地綜合高光譜觀測(cè)衛(wèi)星。

“高分家族”各懷絕技，

助推中國(guó)遙感衛(wèi)星升級(jí)

2010年高分專(zhuān)項(xiàng)立項(xiàng)以來(lái)，此前已有多顆高分衛(wèi)星成功發(fā)射并穩(wěn)定運(yùn)行，且各個(gè)身懷絕技。

高分一號(hào)衛(wèi)星是“高分家族”的首發(fā)星，它視野廣闊，4天即可完整觀測(cè)地球一遍。

高分二號(hào)衛(wèi)星，比高分一號(hào)“目光”更犀利，看得更清晰細(xì)致。它的空間分辨率可達(dá)0.8米，將中國(guó)遙感衛(wèi)星空間分辨率帶進(jìn)“亞米時(shí)代”。

高分三號(hào)衛(wèi)星，是一顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星，當(dāng)其他光學(xué)衛(wèi)星被黑夜和云霧遮擋住“眼睛”時(shí)，它能“不畏浮云遮望眼”，實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候的觀測(cè)。

高分四號(hào)衛(wèi)星，是一顆地球同步軌道衛(wèi)星，它在距地36000公里的地球同步軌道上相對(duì)靜止地駐留凝望，可以對(duì)某一目標(biāo)區(qū)域持續(xù)觀測(cè)，是氣象專(zhuān)家們監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的利器。

童旭東表示，高分專(zhuān)項(xiàng)在軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用，已成為中國(guó)航天國(guó)際交流與合作的新名片，對(duì)提高我國(guó)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自給率具有重要意義。

未來(lái)，搭載更先進(jìn)光學(xué)載荷的高分六號(hào)衛(wèi)星和應(yīng)用于1：10000大比例尺地圖測(cè)繪的高分七號(hào)衛(wèi)星也將陸續(xù)投入使用。