海洋一號C衛(wèi)星:奔向太空 凝望大海

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▲ 海洋一號C衛(wèi)星發(fā)射升空

9月7日11時15分，海洋一號C衛(wèi)星搭載長征二號丙運載火箭于太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。衛(wèi)星在軌運行穩(wěn)定，狀態(tài)良好。

這是我國自主研制的第三顆海洋水色水溫衛(wèi)星，也是我國民用空間基礎設施中海洋業(yè)務衛(wèi)星的首發(fā)星。該星由航天科技集團五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，主要用于獲取全球海洋的海表溫度，葉綠素濃度、懸浮泥沙等海洋水色水溫要素，以及赤潮、極地海冰變化等信息，將為全球大洋水色水溫業(yè)務化監(jiān)測，中國近海海域及海島、海岸帶資源環(huán)境調(diào)查，海洋防災減災，海洋資源可持續(xù)利用提供數(shù)據(jù)服務，也可為氣象、農(nóng)業(yè)、水利等行業(yè)應用提供支持，避免和減少沿海地區(qū)的生命和財產(chǎn)損失，提升海洋防災減災能力。

作為海洋一號B衛(wèi)星的后續(xù)業(yè)務化海洋水色監(jiān)測衛(wèi)星，海洋一號C衛(wèi)星在技術上取得了重大突破，它搭載了5個有效載荷，觀測精度、范圍、使用壽命均有大幅提升。

▲ “海洋一號C”空間運行示意圖

五種載荷各顯其能

據(jù)海洋一號C衛(wèi)星總指揮、總設計師王麗麗介紹，該衛(wèi)星共配置有海洋水色水溫掃描儀、海岸帶成像儀、紫外線成像儀、星上定標光譜儀和船舶自動識別系統(tǒng)五大載荷，將很大程度上助力海洋事業(yè)發(fā)展。

“海洋水色水溫掃描儀依然是主載荷?！蓖觖慃惤榻B，這個儀器主要用于探測葉綠素濃度、懸浮泥沙濃度和可溶性有機物等海洋水色要素，以及海面溫度場。通過連續(xù)獲取長時序的我國近海及全球水色水溫資料，可研究和掌握海洋初級生產(chǎn)力分布、海洋漁業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)資源狀況和環(huán)境質(zhì)量，為海洋生物資源合理開發(fā)與利用提供科學依據(jù)。該儀器也能為全球變化研究、海洋在全球二氧化碳循環(huán)中的作用，以及厄爾尼諾探測提供大洋水色水溫資料。

有了該儀器的幫助，海洋一號C衛(wèi)星可快速獲取大洋漁場環(huán)境信息，實現(xiàn)遠洋捕撈指導，顯著提高我國大洋漁業(yè)的經(jīng)濟效益。海洋衛(wèi)星遙感可提取海溫、葉綠素等海洋初級生產(chǎn)力信息，制作金槍魚、竹莢魚等大洋漁場環(huán)境信息預報產(chǎn)品，縮短偵魚時間，節(jié)約能源，降低成本。

該儀器幅寬更廣，幾乎是海洋一號A星搭載的海洋水色水溫掃描儀的2倍。大幅寬使得掃描儀1天覆蓋全球，并得到全球陸地和海洋的整個圖像。

王麗麗解釋了其中的緣由：按照太陽同步軌道，一般情況下衛(wèi)星每天運行約14.5圈。如果一顆陸地衛(wèi)星幅寬為60公里，它運行14.5圈后，中間會有掃描縫隙，需經(jīng)過十幾天的運行時間才能將縫隙補全，得到一張完整的全球圖像。

海岸帶成像儀作為海洋水色衛(wèi)星家族的一員，是海洋一號C星上另外一臺遙感載荷，對近海、海島、海岸帶進行監(jiān)測，以獲取海陸交互作用區(qū)域的實時數(shù)據(jù)，了解重點河口港灣的懸浮泥沙分布規(guī)律，并對海洋環(huán)境災害進行實時監(jiān)測和預警。相比海洋一號A星、B星，海洋一號C海岸帶成像儀幅寬和分辨率大幅提高，同時重量、體積、功耗等指標都得到了進一步優(yōu)化。

海岸帶成像儀成像要兼顧海洋水色、陸地生態(tài)和極地冰川。海水的反射率低，而冰川的反射率非常高，因此，海岸帶成像儀也需要很大的動態(tài)范圍和很高的信噪比，才能實現(xiàn)對圖像的分辨更加精確、清晰。比如，每年對黃河入海口的泥沙淤積程度，還有淺灘等陸地和水面連接處進行監(jiān)測后，就可知道到底是陸地“吞噬”了海洋，還是海洋“吞噬”了陸地。另外還可以對近海環(huán)境污染情況進行監(jiān)測。

紫外成像儀、星上定標光譜儀和船舶自動識別監(jiān)測系統(tǒng)在海洋一號C衛(wèi)星上都是首次出現(xiàn)。

紫外成像儀主要用于提高海洋水色水溫掃描儀近岸高渾濁水體大氣校正精度?！八蓭土舜竺?。紫外成像儀具有兩個紫外譜段。海洋水色水溫掃描儀及海岸帶成像儀的可見光譜段在探測時得到的數(shù)值會混合氣溶膠的數(shù)值。氣溶膠存在于大氣中，會造成海洋監(jiān)測數(shù)值的不準確，紫外成像儀將反射率最高的氣溶膠過濾掉，在測算數(shù)值時便可得到準確的海平面水色信息?！蓖觖慃愓f，紫外成像儀為我國首次自主研制，為大面積海上溢油等災害的處置提供了探索性驗證手段。

星上定標光譜儀主要作用是定標，相當于海洋一號C上的“質(zhì)檢員”。它的上面安裝有定標板、漫反射板等，可在軌對太陽定標、對陸地成像，然后根據(jù)太陽光線和能量恒定的規(guī)律進行定標。通過這個標準，科研人員可等比算出它“看到”的海洋光譜輻射能量數(shù)據(jù)的正確性，從而檢測到海洋水色水溫掃描儀、紫外成像儀及海岸帶成像儀的數(shù)據(jù)信息，并為其提供星上同步校準功能。因此，該設備下傳的數(shù)據(jù)將被科研人員作為基準，判定上述三臺載荷在軌期間的性能衰減情況，并通過計算得出它們實時傳出數(shù)據(jù)信息的精準性，在地面應用時及時作出調(diào)整，這是海洋水色衛(wèi)星獨有的功能。

船舶自動識別監(jiān)測系統(tǒng)很大程度上為船舶服務。它能識別船只、協(xié)助追蹤目標、簡化信息交流、提供其他輔助信息以避免碰撞發(fā)生，為海上權益維護、海洋防災減災和大洋漁業(yè)生產(chǎn)活動等提供數(shù)據(jù)服務，使航海界進入了數(shù)字時代。

▲ 海洋一號C衛(wèi)星整裝待發(fā)

能力提升 效益可觀

王麗麗告訴記者，與A星和B星相比，海洋一號C在衛(wèi)星載荷配置、性能指標和探測能力等方面有了明顯改進，可以獲取更穩(wěn)定、精度更高的水色遙感產(chǎn)品，并提供全球業(yè)務化水色水溫遙感產(chǎn)品。

我國海洋災害十分嚴重，隨著我國海洋產(chǎn)值的增加，海洋災害造成的直接經(jīng)濟損失也隨之增加。王麗麗舉例說，我國沿海赤潮多發(fā)，尤其一些有毒赤潮給海洋生態(tài)環(huán)境健康和人民群眾生命財產(chǎn)安全帶來惡劣影響，海洋一號C衛(wèi)星可有效識別和實時監(jiān)測赤潮爆發(fā)的發(fā)展進程，為災害期間的應急管理提供技術支持。

海洋一號C作為海洋水色系列衛(wèi)星，所提供的水色水溫遙感產(chǎn)品還可為漁業(yè)生產(chǎn)提供技術服務。通過遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品和海洋數(shù)值模型，衛(wèi)星可及時預測漁業(yè)捕撈區(qū)，指導船只避開海上風險區(qū)，提高漁業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，并保證漁業(yè)從業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全。

海洋一號C還可為海上溢油探測提供有效觀測數(shù)據(jù)，并進一步提高我國近海高渾濁水體的大氣校正精度，為海洋應急監(jiān)測管理提供重要的數(shù)據(jù)源。

將和海洋一號D雙星組網(wǎng)

監(jiān)測目標的精確度對于海洋衛(wèi)星來說十分重要。海洋一號C的高定量化遙感水色水溫監(jiān)測能力有了大幅提高。王麗麗告訴記者，明年我國將會發(fā)射海洋一號D衛(wèi)星，和C星組成中國首個海洋民用業(yè)務衛(wèi)星星座，雙星進行上下午組網(wǎng)觀測，大幅提高水色衛(wèi)星全球覆蓋能力，進一步提升中國海洋遙感技術水平，開啟中國自然資源衛(wèi)星陸海統(tǒng)籌發(fā)展新時代。

這兩顆衛(wèi)星的載荷、性能一致，海洋一號D衛(wèi)星在升交點下午1點半的軌道，從南向北運行；海洋一號C衛(wèi)星從北向南運行成像，經(jīng)過赤道時當?shù)貢r間為10時30分。明年海洋一號D入軌后，兩顆衛(wèi)星交叉運行，屆時我國將具備對全球1天2次的水色水溫監(jiān)測覆蓋能力。

中國工程院院士、自然資源部國家衛(wèi)星海洋應用中心主任、海洋衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)總設計師蔣興偉說，衛(wèi)星海洋遙感技術在海洋資源、環(huán)境、減災和科學研究方面發(fā)揮了不可替代的作用，發(fā)展海洋衛(wèi)星事業(yè)是我國發(fā)展海洋經(jīng)濟、預警海洋災害、維護海洋權益的迫切需要。

地球上的海洋覆蓋面積達70%以上，為我們提供了97%的水資源，直到今天，這個龐大的藍色國度，仍有很多未知的領域等待著人類去探索。

“保護海洋，保護家園”已成為廣泛共識。王麗麗堅信，海洋一號衛(wèi)星天地一體化觀測體系將會隨著我國海洋事業(yè)的發(fā)展而作出更大貢獻。