海絲星座小衛(wèi)星：走！帶你追光瞰海

薛思涵 余小龍

看家本領(lǐng)：“千里眼”

在全球氣候變化背景下，為滿足近海及城市水源生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的需求，中國利用最新發(fā)展的低成本微小衛(wèi)星技術(shù)，于2020年12月22日，發(fā)射了海絲一號合成孔徑雷達（SAR）小衛(wèi)星，并計劃發(fā)射海絲二號多光譜水色小衛(wèi)星。

海絲一號是國際首顆C 波段輕小型合成孔徑雷達衛(wèi)星。什么是合成孔徑雷達呢？它就像一臺“相機”，這臺“相機”捕捉的不是人眼可見的光，而是由它本身發(fā)射并從目標散射回來的微波。當海絲一號掃過特定區(qū)域時，它會不斷運動，同時對某一特定目標進行拍攝，獲取一系列影像。這些影像只是半成品，海絲一號會對這些影像進行“數(shù)字”合成，最終獲得高清的遙感影像。

海絲一號的重量大約為180千克，不到傳統(tǒng)合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星的十分之一。別看它重量小，它可是有一雙“千里眼”：因為雷達波幾乎不受云層影響，即使是陰雨等惡劣天氣，也能穿透云層，進行全天候觀測。

與人眼熟悉的光學成像不同，合成孔徑雷達（SAR）圖像是黑白圖，陸地上，黑色的可能是淡水、公路、操場等，白色的可能是房屋、飛機、汽車等;在海上，白色的為船舶，黑色的為油膜、生活污水排放、河流入?？诘?。

在太空中助力海洋

海絲一號可以對海面風、浪、流、內(nèi)波等動力環(huán)境進行觀測。通過海絲一號的“千里眼”，能夠看到海面上風浪的大小、海流的運動方向。對于需要出海或者在海上搭建建筑時，這些信息非常關(guān)鍵。另外，海浪本身既是破壞力，也是潛在的新能源，借助海絲一號能看到這些能源的分布特點;海冰會影響船舶航行，從海絲一號獲取的海冰分布特征，可指導(dǎo)船舶在海冰中航行。

海絲一號不僅對人類活動有重要作用，還可以監(jiān)測海洋的污染，為環(huán)境保護部門提供相關(guān)決策依據(jù)。比如，海洋中的溢油和生活污水在圖像中呈現(xiàn)較暗的顏色，如果海岸邊出現(xiàn)許多暗斑，則存在被污染的可能。

“察顏觀色”的海絲二號

海絲二號是一顆多光譜的水色小衛(wèi)星，計劃2021年6月發(fā)射升空。與海絲一號黑白成像不同，海絲二號可以看到“五彩斑斕”的海洋。

海絲二號的工作原理是什么呢？簡單來說，太陽光照射進入水體后，因為水中的浮游植物和溶解物會選擇性地吸收一部分顏色的光，但對于它們不喜歡的光，最終就會通過散射離開水面而被海絲二號接收到。因為水中的每種物質(zhì)都有自己特定的“喜好”，科學家通過對比出水光和入水光在不同顏色處的“剩余量”，也就是海絲二號拍攝照片中不同水體的顏色，就可分析出水中主要有哪些物質(zhì)，以及它們的含量了。對于清澈的淺海，比如美麗的南沙島礁，這些顏色“剩余量”能夠了解海底的成分及其深度。

海絲一號和海絲二號是互補的關(guān)系，對兩者數(shù)據(jù)綜合分析能夠?qū)^(qū)域生物地球化學過程做出更加精確的解釋，以服務(wù)于海洋“精細化預(yù)報”，對于海洋養(yǎng)殖、海岸帶旅游、養(yǎng)殖業(yè)執(zhí)法以及保險賠付具有重要意義。