環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座A/B衛(wèi)星運行與發(fā)展展望

白照廣

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

20世紀(jì)90年代，基于災(zāi)害監(jiān)測高時效需求，我國陳芳允院士提出了利用小衛(wèi)星星座的應(yīng)對方案。中國國際減災(zāi)十年委員會聯(lián)合國家環(huán)境保護(hù)總局、中國航天科技集團(tuán)公司組織了小衛(wèi)星星座項目論證，并上報科工局“關(guān)于建立災(zāi)害與環(huán)境監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座立項報告”，即“4+4”方案?；诩夹g(shù)基礎(chǔ)、未來技術(shù)發(fā)展、財政支撐等，2003年國家國防科技工業(yè)局、國家計劃委員會和財政部批復(fù)立項“2+1”項目(簡稱環(huán)境減災(zāi)一號) ，即2顆光學(xué)星(HJ-1A、HJ-1B)、1顆合成孔徑雷達(dá)(SAR)衛(wèi)星(HJ-1C)。HJ-1A同時作為亞太空間技術(shù)多邊合作小衛(wèi)星(SMMS)。衛(wèi)星由航天東方紅衛(wèi)星有限公司負(fù)責(zé)研制。

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衛(wèi)星，簡稱環(huán)境減災(zāi)一號A/B(HJ-1A/1B)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，已整整運行十年[1-4]。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。衛(wèi)星在軌構(gòu)型如圖1所示。衛(wèi)星的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

技術(shù)指標(biāo)HJ-1AHJ-1B軌道高度(軌道類型)/km649.093(太陽同步軌道)質(zhì)量/kg473496寬覆蓋多光譜CCD相機(jī)譜段數(shù)/個44地面像元分辨率/m3030幅寬/km769769超光譜成像儀譜段數(shù)/個115-地面像元分辨率/m99.5-幅寬/km52.8-紅外相機(jī)譜段數(shù)-4地面像元分辨率/m-149.5/298幅寬/km-732衛(wèi)星設(shè)計壽命/a3

1 雙星在軌運行情況[5-7]

1.1 星座軌道運行情況

HJ-1A/1B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)(見圖2)。形成的成像覆蓋能力如圖3所示。

為維持兩星覆蓋特性，按照相位差(180°±11.8°)的要求，2010年5月22日、2012年3月7日至3月10日分別對星座相位維持實施了二次軌控，保持雙星運行期間48 h重復(fù)覆蓋的要求。

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，電池陣太陽入射角β角增大，整星發(fā)電能力受到較為嚴(yán)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0.305 6°，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、星上能源狀態(tài)等因素，雙星以保壽命運行為主，未再進(jìn)一步軌道調(diào)整。雙星軌道半長軸、降交點地方時、兩顆星的相位差等十年變化分別見圖4～6。

圖2 雙星在軌運行示意Fig.2 Artist’s concept of HJ-1A/1B satellites

圖3 雙星成像覆蓋情況Fig.3 Image coverage of HJ-1A/1B satellites

圖4 HJ-1A/1B衛(wèi)星軌道半長軸變化Fig.4 Semi-major axis of HJ-1A/1B satellites

圖5 HJ-1A/1B衛(wèi)星軌道降交點地方時變化Fig.5 Local time of descending node of HJ-1A/1B satellites

圖6 入軌以來HJ-1A/1B兩顆衛(wèi)星的相位差Fig.6 Phase difference of HJ-1A/1B satellites

1.2 能源供電情況

經(jīng)過十年運行，A星太陽電池陣輸出電流相對入軌初期已衰減0.6 A左右，B星太陽電池陣電流相對入軌初期已衰減1.8 A左右。雙星在軌太陽電池陣輸出電流與太陽入射角關(guān)系如圖7所示。太陽電池陣輸出電流在軌波動主要是太陽入射角β角變化引起的。

圖7 HJ-1A/1B太陽電池陣輸出電流與太陽入射角變化關(guān)系Fig.7 Output current of the solar array and the solar incident angle of HJ-1A/1B satellites

經(jīng)對未來3年趨勢分析(見圖8)，A星在2020年底，β角會增大到44°，此時太陽電池陣輸出電流與最大負(fù)載持平；在2021年初，β角會增大到49°，電源供電當(dāng)圈無法平衡。B星在2019年初，β角會增大到40.4°，太陽電池陣輸出電流與最大負(fù)載持平；在2020年底，β角會增大到45.7°，電源供電當(dāng)圈無法平衡。按照當(dāng)圈能量平衡考慮，維持正常任務(wù)的供電A星可維持到2021年初，B星可維持到2020年底。

太陽電池陣最大輸出電流和蓄電池放電終壓見表2和表3。目前,衛(wèi)星能源仍滿足負(fù)載運行要求。

圖8 HJ-1A/1B衛(wèi)星未來3年β角變化預(yù)測Fig.8 β in the coming 3 years of HJ-1A/1B satellites

項目最大輸出電流/AHJ-1AHJ-1B2008年23.5223.882018年21.2421.24電流減少2.282.62電池片退化1.801.80

表3 HJ-1A/1B蓄電池放電終壓

1.3 衛(wèi)星其他功能

衛(wèi)星運行姿態(tài)穩(wěn)定，整體工況良好。姿態(tài)指向精度始終維持在0.1°以內(nèi)，姿態(tài)穩(wěn)定精度維持在0.008 1(°)/s以內(nèi)。

星上溫度環(huán)境適宜，蓄電池組采用主動溫控，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)，隨時間整體上呈微微上漲趨勢，平均每年長0.5 ℃,A星主要設(shè)備溫度變化見圖9。

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。

運行十年期間，A星使用燃料12.03 kg，剩余燃料9.989 kg；B星使用燃料9.775 kg，剩余燃料10.776 kg。仍有一定能力實施軌控。

1.4 星座成像及應(yīng)用情況[8-13]

截至2018年7月31日，雙星成像16 620軌，其中A星成像1 067 285景，分發(fā)3 458 439景，B星生產(chǎn)圖像333 134景，分發(fā)1 446 413景。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于多個應(yīng)用領(lǐng)域，用戶遍布全國各省市，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

國家衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用中心利用HJ-1A/1B衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，生成了災(zāi)害背景環(huán)境、災(zāi)害特征參數(shù)、災(zāi)害風(fēng)險監(jiān)測、災(zāi)情動態(tài)監(jiān)測、災(zāi)情綜合評估、災(zāi)害范圍評估、恢復(fù)重建監(jiān)測評估和決策支持產(chǎn)品等一整套的系統(tǒng)產(chǎn)品，制作數(shù)百期衛(wèi)星減災(zāi)應(yīng)用產(chǎn)品，在地震、洪澇、旱災(zāi)、雪災(zāi)、冰凌、冰凍、泥石流、沙塵、火災(zāi)等方面開展了大量遙感數(shù)據(jù)服務(wù)。典型業(yè)務(wù)如西藏藏南雪災(zāi)(2008年10月)、北方地區(qū)旱災(zāi)(2008年10月至2009年11月)、內(nèi)蒙古沙塵暴(2009年3月)、黃河凌汛(2010年3月)、青海玉樹地震(2010年4月)、甘肅舟曲泥石流(2010年8月)、洪澤湖冰凍災(zāi)害(2011年1月)、云南玉溪市易門縣森林火災(zāi)(2012年2月)、渤海灣海冰(2013年2月)、新疆阿勒泰試融雪性洪澇(2016年6月)、內(nèi)蒙古烏拉特前旗南昌村洪澇(2018年7月)等新發(fā)災(zāi)害，先后完成災(zāi)害特征信息、災(zāi)害影響范圍、受災(zāi)程度、居民點、交通線等災(zāi)情信息提取、監(jiān)測與評估工作，制作救災(zāi)決策支持產(chǎn)品百余期，為救災(zāi)工作提供了重要的決策支持依據(jù)。

環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心以HJ-1A/1B衛(wèi)星為主要數(shù)據(jù)源構(gòu)建了水環(huán)境、環(huán)境空氣、生態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)化應(yīng)用系統(tǒng)，積極分發(fā)環(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)，創(chuàng)新開展衛(wèi)星遙感等監(jiān)測及應(yīng)用工作，在環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境應(yīng)急、生態(tài)保護(hù)等方面發(fā)揮遙感技術(shù)大范圍、快速、動態(tài)觀測的特點，為環(huán)境監(jiān)測、管理和決策提供了重要技術(shù)支持和信息服務(wù)。典型應(yīng)用如定期對太湖、巢湖、滇池、三峽庫區(qū)等大型水體、水質(zhì)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測預(yù)警，及時有效反映水體藍(lán)藻水華發(fā)生、發(fā)展變化，為國家環(huán)境監(jiān)測、污染防治等部門宏觀管理提供了有效的技術(shù)支持；對飲用水源地水質(zhì)、二氧化硫、氮氧化物、灰霾等進(jìn)行遙感監(jiān)測工作；及時監(jiān)測上海世博會環(huán)境空氣質(zhì)量；自2010年4月起，每日對長三角地區(qū)秸稈焚燒情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測；針對國家及自然保護(hù)區(qū)、重要生態(tài)功能保護(hù)區(qū)、重點礦區(qū)、大型工程環(huán)境影響進(jìn)行評價等；先后對我國多個擬建核電項目和廠址進(jìn)行了遙感監(jiān)測，為客觀、迅速核查核電項目建設(shè)進(jìn)展提供了重要支持。

環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座A、B衛(wèi)星發(fā)射成功后，不僅支撐了國內(nèi)環(huán)保和減災(zāi)多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的日常運行，提高了我國對重大突發(fā)災(zāi)害的綜合保障和應(yīng)急能力，為我國環(huán)境管理提供了重要技術(shù)支持和信息服務(wù)，還陸續(xù)向亞太空間合作組織成員國提供了部分圖像，為空間與重大災(zāi)害國際憲章(CHARTER)、聯(lián)合國災(zāi)害管理與應(yīng)急反應(yīng)天基信息平臺(UN-SPIDER)等國際合作機(jī)制和機(jī)構(gòu)提供了大量數(shù)據(jù)支持，體現(xiàn)了我國和平利用外空間的大國形象，取得較好的反響。國際典型業(yè)務(wù)如澳大利亞森林大火(2009年2～3月)、加拿大火災(zāi)(2009年7月)、海地地震(2010年1月)、墨西哥灣溢油(2010年4月)、冰島火山爆發(fā)(2010年5月)、緬甸水災(zāi)(2015年7～8月)、斯里蘭卡水災(zāi)(2017年5月)等提供了及時的數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)。

2 成果與經(jīng)驗

2.1 主要成果

作為環(huán)境減災(zāi)首組衛(wèi)星，HJ-1A/1B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星的新技術(shù)驗證任務(wù)，而且圓滿完成3年任務(wù)要求，超壽命運行，極大提升了衛(wèi)星使用價值，為我國空間基礎(chǔ)建設(shè)節(jié)約了成本，實現(xiàn)了科研與業(yè)務(wù)成功并舉，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。十年積累的衛(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)歷史數(shù)據(jù)分析提供強有力支撐。雙星具體成果與創(chuàng)新如下。

(1)由A、B星組成的環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報小衛(wèi)星星座是我國首個應(yīng)用型光學(xué)星座，擁有可見光、紅外探測等手段，具備多光譜及超光譜探測能力，通過整體發(fā)揮效用，實現(xiàn)減災(zāi)與環(huán)境監(jiān)測的大廣域、高時效觀測，星座綜合觀測能力在國際上具有創(chuàng)新。HJ-1A/1B是我國首個設(shè)計就立足組網(wǎng)、整體發(fā)揮效用的光學(xué)星座，其組網(wǎng)壽命、重復(fù)覆蓋觀測能力有明確的要求。延壽衛(wèi)星與后續(xù)衛(wèi)星組網(wǎng)，重復(fù)覆蓋能力往往并非最優(yōu)。中分辨率光學(xué)遙感星座中，英國組織多個國家實施了5個小衛(wèi)星的星座，其主要靠3個譜段、32 m分辨率、600 km幅寬來實現(xiàn)探測，衛(wèi)星的組網(wǎng)能力受不同國家管制能力有限，體裝式太陽電池陣限制了其成像時間。HJ-1A/1B衛(wèi)星嚴(yán)格相位控制，融可見光、紅外等探測能力，在國際上也是領(lǐng)先的設(shè)計。

(2)采用嚴(yán)格的相位控制和星座保持技術(shù)，突破了雙星成像視場匹配的難題，實現(xiàn)了2天國土的快速覆蓋，提高了災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測的時效性，在國際上具有創(chuàng)新。兩顆衛(wèi)星要共同實現(xiàn)2天無縫覆蓋觀測，采取了一系列創(chuàng)新的設(shè)計措施：①在軌道設(shè)計方面，按照相機(jī)幅寬實現(xiàn)能力與邊緣視場精度綜合要求等，確定2天內(nèi)的相鄰軌跡星下點間距要小于700 km要求，通過軌道優(yōu)化，確定了649 km高度的太陽同步軌道，兩星在同一個軌道面內(nèi)按照180°分布；②基于雙星主、副載荷使用差異，雙星采用了差異化配置載荷，共同實現(xiàn)多遙感要素能力；③通過優(yōu)化構(gòu)型與布局，使兩星迎風(fēng)面積與衛(wèi)星質(zhì)量(面質(zhì)比)比基本一致(相差約4%)，確保了兩星相位差的長期穩(wěn)定；④設(shè)計俯仰、偏航180°的姿態(tài)機(jī)動，實施軌道升降和傾角控制，確保了星座所需的衛(wèi)星軌控能力。

(3)采用不同探測譜段、不同分辨率的綜合方案和視場優(yōu)化配置等技術(shù)，解決了中等分辨率下的高時間重訪率和寬覆蓋綜合兼顧難題，實現(xiàn)了災(zāi)害和環(huán)境兼容監(jiān)測應(yīng)用的目的，在國際上具有創(chuàng)新：①針對探測需求進(jìn)行了譜段的選擇與譜段數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。針對環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測的需求，設(shè)計多光譜可見光進(jìn)行地面大范圍景物直觀性監(jiān)測，用于獲取大多數(shù)災(zāi)害與環(huán)境變化要素需要的信息。設(shè)計紅外譜段探測干旱、火災(zāi)、地震監(jiān)測、農(nóng)業(yè)等，并具有夜間監(jiān)測能力，特別在中波設(shè)計500 K的探測溫度，適合監(jiān)測火災(zāi)，可為火點位置的精度定位提供有利信息。提出多于110個譜段、平均光譜分辨率5 nm的超光譜探測能力，利于其精細(xì)化辨識探測區(qū)域特征能力；②在衛(wèi)星探測視場與探測分辨率方面進(jìn)行了權(quán)衡，結(jié)合工程研制能力，在星座2天覆蓋觀測要求下，確定單星觀測視場大于700 km，及相適應(yīng)的空間分辨率；③在雙星載荷設(shè)備配置上，基于任務(wù)要求和保證能力，合理地均衡了每星設(shè)計復(fù)雜性，降低了研制難度。國際上在小衛(wèi)星設(shè)計中很少有多種譜段監(jiān)測，且具有大視場的探測能力?？梢姽馓綔y30 m水平上，國際上最大視場185 km，16天覆蓋；國際上紅外探測有30 m、60 m分辨率185 km的探測能力和500 m、1000 m分辨率2000多千米幅寬的探測能力。

(4)采用傅立葉型超光譜成像儀技術(shù)，突破高信噪比、高靈敏度等難題，在國際上率先利用空間調(diào)制傅立葉型超光譜探測手段實現(xiàn)了對地物光譜特性精細(xì)探測的業(yè)務(wù)應(yīng)用。超光譜成像儀跟蹤了國際上的新技術(shù)，在國內(nèi)首先采用了靜態(tài)干涉型成像光譜技術(shù)原理，也是繼美國強力小衛(wèi)星(試驗型，在軌運行不到1年)之后，國際上第二臺在軌對地觀測的該種原理的光譜成像儀，具有成像時無轉(zhuǎn)動部件、可靠性高、穩(wěn)定性好、光譜線性度高、光譜范圍寬(0.45～0.95 μm)、信噪比高、靈敏度高等特點，代表了當(dāng)前星載可見光波段光譜成像對地遙感的發(fā)展方向。

(5)采用小像元探測器及阻尼減振、高信噪比和大視場消雜光等技術(shù)，突破中等分辨率多光譜CCD相機(jī)輕型、寬覆蓋設(shè)計難題，實現(xiàn)30 m分辨率、大于700 km幅寬的多光譜觀測。CCD相機(jī)具有大視場、高動態(tài)范圍、4個譜段、小型化輕量化的特點，使我國在30 m尺度對地觀測衛(wèi)星處于世界領(lǐng)先水平。每臺視場角接近30°，兩臺組合后單星實際幅寬可達(dá)769 km以上。寬覆蓋多光譜CCD相機(jī)在國內(nèi)首次采用6.5 μm的小像元器件；充分利用CCD器件抗彌散功能，消除了圖像拖尾；首次在航天相機(jī)中采用了阻尼減振技術(shù)，減小了焦面組件因振動產(chǎn)生的橫向位移，使振動的振幅得到有效控制；在大視場下采取復(fù)合消雜光設(shè)計，大大降低了雜光對圖像的影響；采取了小型化、輕量化措施，兩臺組合后為70 kg，適合裝載在小衛(wèi)星平臺。設(shè)計有4個譜段，可以形成真彩色圖像，適宜于災(zāi)害和環(huán)境的監(jiān)測預(yù)報。

(6)按空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)咨詢委員會(CCSDS)標(biāo)準(zhǔn)，采用不同圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和異源數(shù)據(jù)編碼技術(shù)，解決了高數(shù)據(jù)碼速率數(shù)據(jù)傳輸和不同數(shù)據(jù)融合難題，實現(xiàn)多遙感器數(shù)據(jù)的實時傳輸，保證了遙感數(shù)據(jù)的快速獲得能力。

針對干涉光譜圖像數(shù)據(jù)的特點進(jìn)行衛(wèi)星在軌壓縮處理，國內(nèi)首次采用對光譜主極大條紋附近的56個像元不進(jìn)行壓縮、對后200個像元的光譜信息進(jìn)行壓縮方案，保證了光譜解析的真實性。在國內(nèi)首次將4∶1壓縮技術(shù)用于遙感衛(wèi)星圖像設(shè)計，該壓縮方案采用基于小波變換的多級樹集合分裂(SPIHT)改進(jìn)算法，可較完整地對30 m分辨率可見光圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，峰值信噪比高、失真度小。單星多種壓縮技術(shù)的采用解決了當(dāng)時衛(wèi)星圖像原始數(shù)據(jù)碼速率近300 Mbit/s而無法直接下傳的難題，既確保了數(shù)據(jù)傳輸工程可實現(xiàn)性，又保證了圖像質(zhì)量。

衛(wèi)星使用單數(shù)傳通道進(jìn)行3臺不同碼速率相機(jī)圖像數(shù)據(jù)的傳輸，解決了時序、接口相容性及輔助數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)的融合難題。在國內(nèi)數(shù)傳設(shè)備設(shè)計中采用了設(shè)備高集成度體制，使用X頻段微波直接調(diào)制技術(shù)，減少了本振源、上變頻器等設(shè)備，將基帶設(shè)備全部集成在一個設(shè)備中，解決了電磁兼容、單位面積發(fā)熱量大等問題，壓縮了分系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量，使體積和質(zhì)量降低，達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，更適合于小衛(wèi)星平臺。

(7)采用雙面鏡機(jī)構(gòu)、多元探測器并掃、機(jī)械制冷等技術(shù)，突破紅外遙感需要的高信噪比、大視場觀測、小型化、輕量化難題，實現(xiàn)中分辨率、700 km幅寬紅外探測能力，最高探測溫度達(dá)500 K。紅外相機(jī)地面像元分辨率150 m/300 m，幅寬大于720 km。相機(jī)采用雙面鏡機(jī)構(gòu)，有效增加了觀測時機(jī)，并通過20像元并掃的設(shè)計，兼顧探測采樣時間和大視場探測要求，并采用機(jī)械制冷方式，實現(xiàn)熱紅外譜段探測器的制冷，最低溫度可達(dá)80 K。其中中波紅外(3.5～3.9 μm)可以探測到地表500 K的溫度，這是國內(nèi)衛(wèi)星上該波段可探測地表溫度最高的相機(jī)，非常適合于監(jiān)測森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和火災(zāi)后期的評估。該譜段對火災(zāi)的獨特應(yīng)用已經(jīng)得到相關(guān)部門和澳大利亞2009年初森林火災(zāi)好評。

(8)立足星上網(wǎng)信息處理和比例積分閉環(huán)熱控技術(shù)，提高了整星安全性控制及相機(jī)溫度控制精度，保證了高質(zhì)量成像和長壽命運行能力。按照整星最低功耗模式設(shè)計策略，設(shè)計了姿態(tài)、電源、軸承和功率傳輸組件(BAPTA)及星務(wù)中心計算機(jī)等主要異常事件時星上自主安全對策，有效保障了整星的安全運行能力。

國內(nèi)首次采用相對時間程控指令等技術(shù)，將以往載荷與數(shù)傳設(shè)備開關(guān)機(jī)的數(shù)十條指令壓縮到一條指令中，減化衛(wèi)星業(yè)務(wù)測控工作量，降低了操作風(fēng)險。國內(nèi)首次采用比例積分熱控技術(shù)，有效解決了遙感器光學(xué)鏡頭溫度梯度控制等難題，將光學(xué)系統(tǒng)溫度控制在±1 ℃以內(nèi)，為遙感器高質(zhì)量成像奠定了基礎(chǔ)。

(9)開創(chuàng)了亞太空間技術(shù)合作新模式。A星又稱為亞太多任務(wù)小衛(wèi)星(Small Multi-Mission Satellite，SMMS)，裝載了泰國負(fù)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)，加強了亞太國際空間組織合作，為后續(xù)亞太空間技術(shù)合作與開發(fā)開創(chuàng)了新模式。

2.2 主要經(jīng)驗

(1)面質(zhì)比差是星座相位穩(wěn)定的重要因素。通過優(yōu)化構(gòu)型與布局，使兩星迎風(fēng)面積與衛(wèi)星質(zhì)量(面質(zhì)比)比基本一致(相差約4%)，同時實現(xiàn)了緊湊的衛(wèi)星布局，其最大裝填密度近300 kg/m3，保證兩星軌道衰減特性基本一致，確保了兩星相位差的長期穩(wěn)定，大大減少了衛(wèi)星軌道控制次數(shù)。

(2)精細(xì)化電量計充放電控制有利于降低電池退化，精細(xì)管理有利于延長壽命。

(3)衛(wèi)星使用了計算機(jī)進(jìn)行蓄電池組充放電精準(zhǔn)控制，降低了傳統(tǒng)電源溫度(VT)帶來的電池記憶效應(yīng)引起的電池退化，蓄電池組十年經(jīng)歷53 800多次充放電，初估雙星電池容量29 Ah(初期33 Ah)。直到2018年6月，為保證可充電性，才將B星調(diào)整到VT充電機(jī)制，將電池終壓提高到1.46 V?；谌侄鄬哟稳哂嗖呗裕瑢崿F(xiàn)整星低配置高可靠。基于系統(tǒng)、分系統(tǒng)、單機(jī)的多級冗余與故障監(jiān)測的低配置高可靠的小衛(wèi)星平臺長壽命設(shè)計技術(shù)得到在軌驗證，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)星高可靠性?；谀茉窗踩⒐δ馨踩?、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。采用適度冗余策略，即保證可靠，又簡化配置。采用8個推力器的控制方案，利用6個推力器實現(xiàn)3個姿態(tài)方向的正負(fù)機(jī)動控制，2個推力器斜裝產(chǎn)生不同方向的姿態(tài)控制力矩。數(shù)傳射頻通道采用“3取2”的設(shè)計策略實現(xiàn)冗余。充分使用軟件冗余設(shè)計。蓄電池組充電除采用傳統(tǒng)的VT曲線控制外，增加計算機(jī)控制，實現(xiàn)蓄電池充放電控制，嚴(yán)格控制充電與放電量，既保證了足夠的放電深度，又確保蓄電池組安全可靠。采用軟時鐘實現(xiàn)高精度時間控制替代專用的硬件時鐘單元，通過采用集中校時、均勻校時等策略，在不增加硬件資源情況下，實現(xiàn)中高時間精度控制。

(4)面向使用的可用性設(shè)計是簡化操作、提高衛(wèi)星運行效率和安全的重要保證。面向用戶所關(guān)心的成像位置對應(yīng)成像開始時刻、成像時長設(shè)計了帶參數(shù)的相對時間程控指令，將以往載荷與數(shù)傳設(shè)備開關(guān)機(jī)的數(shù)十條指令壓縮到一條指令中，大大減化了衛(wèi)星業(yè)務(wù)測控上注工作量，提高測控效率，降低了操作風(fēng)險。

3 發(fā)展與展望

基于我國環(huán)境與災(zāi)害面臨的嚴(yán)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》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(jìn)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)，可實現(xiàn)可見光、紅外2天的覆蓋觀測，高光譜可實現(xiàn)2天重訪觀測或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720 km大視場遙感同時，將空間分辨率提升到16 m。

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

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

(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(kuò)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)測量和每秒優(yōu)于0.001°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(dá)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(jìn)一步實現(xiàn)16 m遙感數(shù)據(jù)1天覆蓋觀測能力，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(jìn)，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(jì)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。