環(huán)境減災(zāi)一號A、B衛(wèi)星在軌運行十周年回顧與展望

白照廣（航天東方紅衛(wèi)星有限公司）

1 概述

2008年9月6日，環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座A、B（簡稱環(huán)境減災(zāi)一號A、B，HJ－1A/B）衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由長征二號丙火箭發(fā)射升空，至2018年9月6日，已整整運行10年。在民政部衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心的精心運營管理下，目前雙星仍在按業(yè)務(wù)需求開展遙感任務(wù)，成為我國壽命最長的遙感衛(wèi)星。

環(huán)境減災(zāi)一號A星（左圖）、B星（右圖）在軌示意圖

2 在軌運行情況

HJ－1A/B衛(wèi)星入軌后，于2008年10月13日完成雙星軌道控制，形成180°相位星座布設(shè)。為維持雙星相位，2010年5月22日、2012年3月7日至3月10日對星座相位維持實施了二次軌控。2014年，衛(wèi)星降交點地方時已由標(biāo)稱值10∶30漂移到9∶20左右，整星發(fā)電能力受到較為嚴重的影響。2014年3月11日開始對星座實施了衛(wèi)星傾角的調(diào)整，增 加0.3056°，使得衛(wèi)星降交點地方時開始向正午漂移。2016年以后，衛(wèi)星相位差拉大，考慮到衛(wèi)星處于壽命末期，衛(wèi)星以保壽命運行為主，未再進一步進行軌道調(diào)整。

經(jīng)過10年的運行，衛(wèi)星太陽電池陣發(fā)電電流相對入軌初期衰減0.6～1.8A左右。目前衛(wèi)星能源仍能滿足負載運行要求。衛(wèi)星運行姿態(tài)穩(wěn)定，整體工況良好。姿態(tài)指向精度維持在0.1°以內(nèi)，姿態(tài)穩(wěn)定精度維持在0.01°/s以內(nèi)。星上溫度環(huán)境適宜，蓄電池組溫度水平一直保持在3.3～8.8℃正常范圍內(nèi),其他艙內(nèi)設(shè)備保持在0～30℃以內(nèi)，隨運行時間整體上呈微微上漲趨勢，平均每年增加0.5℃。衛(wèi)星星務(wù)、測控等主要功能正常，具備支持遙感業(yè)務(wù)持續(xù)運行的能力。運行10年期間，A星使用燃料12.0kg，剩余燃料9.9kg；B星使用燃料9.7kg，剩余燃料10.7kg。雙星仍有一定軌道調(diào)整能力。

3 經(jīng)驗與成果

開創(chuàng)了我國民用遙感四大系列之一——環(huán)境減災(zāi)系列，提升了我國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測能力與水平

作為環(huán)境減災(zāi)首組衛(wèi)星，HJ－1A/B衛(wèi)星的成功超壽命運行開創(chuàng)了民用遙感衛(wèi)星新系列。雙星不僅很好完成科研衛(wèi)星的新技術(shù)驗證任務(wù)，而且圓滿完成3年任務(wù)要求，并超壽命運行，極大提升了衛(wèi)星應(yīng)用價值，為我國空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)節(jié)約了成本，實現(xiàn)了科研與業(yè)務(wù)成功并舉，這在我國新型衛(wèi)星系列首組衛(wèi)星運行壽命表現(xiàn)上難得一見。

10年積累的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，已成為我國基礎(chǔ)遙感數(shù)據(jù)的重要組成，可為后續(xù)遙感歷史數(shù)據(jù)分析提供強有力支撐。

助推了我國衛(wèi)星環(huán)境、減災(zāi)應(yīng)用中心建設(shè)和運營，為其他行業(yè)和國際社會提供了豐富遙感數(shù)據(jù)源

依托環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)源建設(shè)了衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心、衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，并持續(xù)以雙星數(shù)據(jù)源為主開展了環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測等遙感業(yè)務(wù)工作，提升了我國環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測的能力與水平。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)在國土、農(nóng)業(yè)、氣象、海洋等多個行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，充分體現(xiàn)了一星多用、小衛(wèi)星大作為的能力。

衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心和資源衛(wèi)星應(yīng)用中心在國際減災(zāi)事務(wù)上開展了環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)服務(wù)，擴展了我國航天在國際上的影響力。

多要素、高時效遙感衛(wèi)星星座設(shè)計技術(shù)得到了應(yīng)用，擴展了我國衛(wèi)星遙感設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵

雙星是集可見光、短波紅外、中波紅外、長波紅外及高光譜等的多要素、高時效多功能遙感組合體，可為應(yīng)用提供各類遙感信息。雙星差異化載荷配置，既保證了主遙感要素高時效覆蓋遙感，又確保輔助遙感要素多手段實現(xiàn)。

雙星同軌180°相位運行，實現(xiàn)了地面圖像2天覆蓋的觀測能力，需要精準的軌道設(shè)計和衛(wèi)星面質(zhì)比設(shè)計等，同時也考驗和提升了星座運行管理技術(shù)能力和水平。

新型遙感器技術(shù)得到成功應(yīng)用，推進了我國遙感器技術(shù)的發(fā)展

新型的基于雙相機視場拼接的30m分辨率、四譜段可見光、720km大視場遙感技術(shù)得到實現(xiàn)和應(yīng)用，為大范圍地物可見光信息獲取提供了手段，同時提升了我國大視場遙感器設(shè)計水平。

新型的基于旋轉(zhuǎn)掃描、機械制冷的150m分辨率短波、300m分辨率中/長波紅外、四譜段720km大視場紅外遙感器技術(shù)得到實現(xiàn)和成功應(yīng)用，為地物紅外信息獲取提供了手段，同時提升了我國紅外遙感器設(shè)計水平。

國內(nèi)首臺基于傅立葉變換可實現(xiàn)110個譜段、100m空間分辨率、納米級光譜分辨率、50km幅寬、±30°擺鏡（可視視場720km）的高光譜成像光譜儀成功得到在軌應(yīng)用，為地物精細特征獲取提供了強有力觀測手段，同時實現(xiàn)了我國高光譜空間遙感技術(shù)突破，豐富了我國遙感器種類。

小衛(wèi)星平臺可靠性水平得到提高和充分驗證

基于系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機的多級冗余與故障監(jiān)測的低配置高可靠的小衛(wèi)星平臺的長壽命設(shè)計技術(shù)得到了在軌充分驗證，充分利用軟件可更改實現(xiàn)了衛(wèi)星可靠性增長和在軌多起異常處理，確保了衛(wèi)星的高可靠性。

基于能源安全、功能安全、部件安全、指令安全的多級容錯或安全模式設(shè)計，確保了衛(wèi)星運行穩(wěn)定及故障安全規(guī)避，保障了衛(wèi)星長壽命運行。

衛(wèi)星可用性設(shè)計是提高衛(wèi)星使用效能的重要保證

基于成像開始時間、成像時長的相對程控指令技術(shù)得到了成功應(yīng)用，將以往數(shù)十條指令，壓縮到一條指令中，大大壓縮了衛(wèi)星業(yè)務(wù)測控工作量，簡化了衛(wèi)星操作，提高了過境測控弧段的利用率。增加了任務(wù)指令錯誤或沖突容錯、檢錯能力，降低操作與業(yè)務(wù)運行風(fēng)險，深化了面向應(yīng)用的可用性設(shè)計內(nèi)涵。

開創(chuàng)了亞太空間技術(shù)合作新模式

環(huán)境減災(zāi)一號A衛(wèi)星又稱為“亞太多任務(wù)小衛(wèi)星”（SMMS），裝載了泰國負責(zé)的亞太合作項目Ka頻段通信試驗分系統(tǒng)（KABES），成功開展了在軌通信試驗任務(wù)，加強了亞太空間技術(shù)合作，為后續(xù)亞太空間技術(shù)合作與開發(fā)開創(chuàng)了新模式。

4 發(fā)展與展望

基于我國環(huán)境與災(zāi)害面臨的嚴峻形勢，環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測一直是我國政府持久關(guān)注的事業(yè)，環(huán)境減災(zāi)后續(xù)衛(wèi)星已經(jīng)納入《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015－2025年）》中。新一代環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星將在遙感性能、圖像質(zhì)量、成像效能、衛(wèi)星可靠性上進一步提升能力，主要包括：

1）首批雙星載荷配置相同，仍按同軌180°相位組網(wǎng)，可見光、紅外可實現(xiàn)2天的覆蓋觀測，高光譜可實現(xiàn)2天的重訪觀測或14天的覆蓋觀測。

2）多光譜可見光遙感譜段增加到5個，在保持720km大視場遙感同時，空間分辨率提升到16m。

3）紅外遙感譜段將擴展到9個，在保持720km大視場遙感同時，空間分辨率提升到48m（短波）/96m（中長波）。

4）高光譜遙感譜段擴展到短波，譜段數(shù)增加到220個，空間分辨率提升到48m，視場擴展到96km。

5）雙星提升了數(shù)據(jù)傳輸碼速率和成像時間，加大了星上數(shù)據(jù)存儲空間，可支持境外成像能力的擴展或境外數(shù)據(jù)站接收能力的提升。

6）衛(wèi)星將采用更高姿態(tài)指向與姿態(tài)穩(wěn)定精度平臺，實現(xiàn)角秒級姿態(tài)測量和每秒萬分之五度量級的姿態(tài)穩(wěn)定能力，可實現(xiàn)圖像無控制定位精度達百米以內(nèi)。

7）衛(wèi)星設(shè)計壽命將提升到5年以上。

8）雙星可與已在軌的高分一號、高分六號衛(wèi)星組網(wǎng)協(xié)同運行，有效避免任務(wù)重疊，進一步實現(xiàn)16m遙感數(shù)據(jù)1天覆蓋觀測的能力，極大地提升衛(wèi)星遙感效能。

隨著我國人民對美好生活追求的新需求及“一帶一路”倡議等的推進，環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星技術(shù)與水平將得到不斷的提升，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)不但在我國國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮重要作用，也會在國際環(huán)境與減災(zāi)事務(wù)中發(fā)揮重要作用。