劉艷陽 科技日報記者 付毅飛 操秀英
1月26日，由中國航天科技集團有限公司第八研究院抓總研制的陸地探測一號01組A星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。在軌后，陸地探測一號01組A星將為地質災害、土地調查、地震評估、防災減災、基礎測繪、林業(yè)調查等領域提供強有力的空間技術支撐。衛(wèi)星突破了嚴格回歸軌道設計與控制等關鍵技術，填補了我國L波段合成孔徑雷達（SAR）衛(wèi)星領域的多項空白，可在千里之外的太空實現(xiàn)地表毫米級的形變測量，對地質災害隱患的早期識別、災后評估與救援具有重要意義。
攝影：張陽
穿云透霧：服務國計民生
地質災害是人類面臨的共同問題，我國地質災害種類繁多，每年因山體滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等造成的人民生命安全和財產損失以百億計。但同時，地質災害的監(jiān)測又是世界科學家面臨的共同難題。
“地質災害往往會造成通訊、道路的中斷。比如湯加火山噴發(fā)后，地面通訊全部中斷，衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)就成為救災工作的第一手資料。”陸地探測一號01組衛(wèi)星總設計師陳筠力介紹，“地質災害發(fā)生的同時，往往伴隨降水、云霧等現(xiàn)象。雷達衛(wèi)星的特點使其可以穿透云層和地表植被，實現(xiàn)全天候、全天時、高精度的觀測，在災害監(jiān)測中具有得天獨厚的優(yōu)勢。”
此次發(fā)射的陸地探測一號衛(wèi)星采用了L波段合成孔徑雷達差分干涉探測體制。“L波段雷達的波長在23厘米左右，對植被具有更好的穿透力，適應我國山地多、林木覆蓋較廣的特點。”陳筠力介紹。“差分干涉其實就是應用了物理學上波的干涉原理，通過衛(wèi)星雷達獲取同一個地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，然后進行演化和計算，形成差分干涉圖，比對后就可以獲取地表精確到毫米級精度的形變，能為地質學家開展地質災害隱患早期識別、地震監(jiān)測、火山運動、構造運動、城市沉降等研究提供重要的技術支撐。”
據(jù)悉，此次衛(wèi)星搭載的SAR天線總面積超過33平方米，是目前國內在軌口徑最大的SAR衛(wèi)星。地面觀測分辨率達到米級，形變測量精度達毫米級。
精準控制：在軌飛行不偏航
衛(wèi)星在地球軌道上不斷繞飛運動，而差分干涉的原理要求衛(wèi)星在多次飛行后，必須能在同一位置進行觀測，這給衛(wèi)星的軌道設計及控制提出了前所未有的挑戰(zhàn)。
“衛(wèi)星在太空飛行，實際上也是有一根‘車道’的，但受到各種因素的影響，飛行軌跡會有上下左右的變化，把它形象化，就會形成一個類似‘管道’的模型。嚴格回歸軌道設計與控制，就是確保衛(wèi)星在飛行中盡量要運行于這個管道之中，不偏航。”衛(wèi)星副總設計師王文妍解釋。
研制團隊基于精準的地球高階重力場模型，提出了嚴格回歸軌道設計新方法，創(chuàng)新性地采用立體空間自主確定與控制技術，使衛(wèi)星回歸精度可達亞米級。重復觀測時，衛(wèi)星軌道管道控制半徑可精確控制在350米以內，達到國際先進水平。
多極化：多彩描繪秀美山河
多極化和全極化是當前SAR遙感發(fā)展的主要方向。“簡單來理解，單極化就是一幅黑白圖像，而多極化的圖像則包含更豐富的地物信息，可以多彩地描繪我們錦繡的山河。”衛(wèi)星總指揮李瑞祥解釋。
為了解決傳統(tǒng)SAR衛(wèi)星全極化可視范圍小、應用受限的問題，衛(wèi)星研制團隊創(chuàng)新性地提出了混合極化星載SAR波束賦形等一系列成像新技術，將使全極化模式可視范圍提高兩倍，大幅提升衛(wèi)星觀測性能。“為了適應地質、土地、地震、減災、測繪、林業(yè)等行業(yè)不同的觀測需求，我們對衛(wèi)星的觀測模式進行了優(yōu)化設計，并將在國內首次實現(xiàn)混合模式極化觀測，有利于提升土地利用分類等定量遙感業(yè)務能力。”李瑞祥介紹。
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