新華社太原5月9日電 題:“高分家族”添丁 “天眼”監(jiān)測大氣污染——揭秘中國高分五號衛(wèi)星

新華社記者 白國龍、胡喆

5月9日2時28分,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運載火箭成功發(fā)射高分五號衛(wèi)星。高分五號衛(wèi)星是世界首顆實現(xiàn)對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛(wèi)星,也是我國高分專項中一顆重要的科研衛(wèi)星。它填補了國產(chǎn)衛(wèi)星無法有效探測區(qū)域大氣污染氣體的空白,可滿足環(huán)境綜合監(jiān)測等方面的迫切需求,是我國實現(xiàn)高光譜分辨率對地觀測能力的重要標(biāo)志。新華社記者 金立旺 攝

5月9日凌晨,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射高分五號衛(wèi)星,標(biāo)志著國產(chǎn)衛(wèi)星高光譜分辨率對地觀測能力再上新臺階。高分五號衛(wèi)星實現(xiàn)了哪些先進(jìn)項技術(shù)突破?對中國衛(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“高分家族”這位新成員的神秘面紗。

高光譜成像 “天眼”監(jiān)測大氣污染

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。

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

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

高分專項應(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,高分五號衛(wèi)星針對我國的環(huán)境污染物和環(huán)境要素在光譜選擇上做了專業(yè)設(shè)計,可專門對二氧化氮、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,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我國無法有效監(jiān)測區(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,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)用的問題,但高分五號衛(wèi)星起到了很好的技術(shù)引領(lǐng)作用,經(jīng)過后續(xù)的衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè),未來將極大提升我國遙感衛(wèi)星對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用水平。

高分五號衛(wèi)星還可探測內(nèi)陸水體、陸表生態(tài)環(huán)境、蝕變礦物、巖礦類別,為我國環(huán)境監(jiān)測、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 多項技術(shù)創(chuàng)新

高分五號衛(wèi)星由中國航天科技集團(tuán)八院負(fù)責(zé)抓總研制,總重2.8噸,是一顆設(shè)計壽命長達(dá)8年的長壽星。它配置了可見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儀等6種先進(jìn)載荷,運行于太陽同步回歸軌道,平均軌道高度705公里,從衛(wèi)星設(shè)計研制上實現(xiàn)了多項技術(shù)突破。

高分五號衛(wèi)星總指揮蔣光偉說,從成像精度上看,高分五號衛(wèi)星譜段范圍寬、光譜分辨率高。高分五號的可見短波紅外高光譜相機(jī)的可見光譜段光譜分辨率為5納米,幾乎相當(dāng)于一張紙厚度的萬分之一,因此對地物成分的探測十分精確。

衛(wèi)星搭載的由中國航天科技集團(tuán)五院508所研制的大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀,是國內(nèi)首個采用太陽掩星觀測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個波束,實現(xiàn)了國產(chǎn)儀器精度的新突破。

從探測手段上看,高分五號衛(wèi)星是國內(nèi)探測手段最多的光學(xué)遙感衛(wèi)星,也是國內(nèi)首顆同時具有多光譜、高光譜、偏振、多角度、掩星、耀斑等多種觀測手段的光學(xué)遙感衛(wèi)星,可實現(xiàn)多種觀測數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。

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

“高分家族”各懷絕技 助推中國遙感衛(wèi)星升級

2010年高分專項立項以來,此前已有多顆高分衛(wèi)星成功發(fā)射并穩(wěn)定運行,且各個身懷絕技。

高分一號衛(wèi)星是“高分家族”的首發(fā)星,它視野廣闊,一眼下去覆蓋800公里,4天即可完整觀測地球一遍。

高分二號衛(wèi)星,比高分一號“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,將中國遙感衛(wèi)星空間分辨率帶進(jìn)“亞米時代”。

高分三號衛(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,它能“不畏浮云遮望眼”,實現(xiàn)全天時、全天候的觀測。

高分四號衛(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靜止地駐留凝望,可以對某一目標(biāo)區(qū)域持續(xù)觀測,是氣象專家們監(jiān)測臺風(fēng)的利器。

童旭東表示,高分專項在軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用,已成為中國航天國際交流與合作的新名片,對提高我國遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自給率具有重要意義。未來,搭載更先進(jìn)光學(xué)載荷的高分六號衛(wèi)星和應(yīng)用于1:10000大比例尺地圖測繪的高分七號衛(wèi)星也將陸續(xù)投入使用。