揭秘我國首個民用高分光學業務星座
文章來源：中國航天科技集團有限公司 發布時間：2018-04-09
并立于廠房中的高分一號02、03、04星
3月31日，由中國航天科技集團有限公司五院航天東方紅衛星有限公司抓總研制的高分一號02、03、04星，以“一箭三星”的形式，由長征四號丙運載火箭成功發射。3顆星構成了我國首個民用高分辨率光學業務星座，對我國國土資源調查、監測等領域的遙感應用來說，具有里程碑的意義。
太及時了！看中國資源，用中國衛星
我國早已具備從太空俯瞰地球的能力。但長期以來，由于缺乏整體規劃，諸如國土資源調查、監測、監管和國土資源信息更新等工作，由于在較短時間內需要較大體量的衛星遙感數據，不得不依賴國外。
黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央提出“加快生態文明建設，健全國土空間開發、資源節約集約利用、生態環境保護的體制機制”等改革要求和“一帶一路”倡議。在此背景下，我國開始進一步統籌和優化陸地資源調查監測衛星的發展及應用，在《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015~2025年）》中明確，開展2米/8米光學衛星（3顆）工程項目建設，即以高分一號01星為基礎，研制高分一號02、03、04星。
“在遙感應用中，高分辨率與大寬幅，即‘看得清’與‘看得廣’是一對矛盾體。對于用戶來說，能在高分辨率、大寬幅與合理的成本間找到平衡點才是最適合的。”高分一號總體主任設計師王崇羽介紹。
5年前，我國成功發射了高分一號01星，該星的表現得到了國土資源領域用戶的高度認可。如今，高分一號02、03、04星已發射成功，可用于國土資源調查、監測、監管與應急等主體業務，還可服務于減災、環保、住建、交通、農業、林業、海洋、測繪等行業，提供社會化應用，實現國土資源應用中1:2.5萬~1:5萬比例尺遙感數據國產化率達到90%以上的目標，減少重大行業和大用戶對國外數據的依賴，全面扭轉國內遙感數據市場供需極不平衡的局面，降低國內用戶使用同等級遙感數據的費用。
前不久，我國組建了自然資源部。在高分一號02、03、04星發射前夕，自然資源部副部長曹衛星在發射場看望慰問試驗隊員時說：“新組建的自然資源部更需要高層次、高水平、立體化、多元化的衛星遙感技術，來支撐技術體系的現代化和治理能力的現代化。”在今年開展的我國第三次全國土地調查中，民用高分辨率光學業務星座就將提供高精度、業務化、海量光學衛星遙感數據，可謂“生逢其時”。
工作人員正在聚精會神工作
不僅看得更清、更準、更齊，而且看得更久、更快、更多
雖說與高分一號01星同根同源，但高分一號02、03、04星作為“業務星”，在性能上比“科研星”有了很大的提升。
在“看得清”上，高分一號02、03、04星有了很大提升。它們相機的量化位數從10比特提高到了12比特，輻射分辨率大幅提高。此外，12比特量化位數能夠有效改善圖像的動態范圍，圖像拉伸后可反映更多細節，圖像質量也顯著提高。
在“看得準”上，高分一號02、03、04星的無控定位精度要求達到了30米，而實際運行時還會更高，遠優于高分一號01星的定位精度。因而，相機拍攝更精準。
高分一號02、03、04星分別搭載了兩臺由508所研制的全色多光譜相機，共計6臺。當衛星“編隊飛行”觀測同一區域時，能做到“看得齊”，即相機響應一致，看同一景物的大小、顏色、亮度一致。這6臺相機的響應一致性優于3%，是國際同類衛星星座中的佼佼者。
在衛星發射前后，為獲取精確的星上遙感器輻射特性和輻射響應變化，需要對星上敏感器件進行輻射定標。我國低軌衛星通常采用對地定標，可一旦飄來一朵云，就會受到干擾。高分一號02、03、04星首次實現我國低軌光學星座對月定標，可有效修正相機的不均勻性，降低對地面校正系統的依賴，為用戶提供質量更高的影像。
在成像效能即“看得久”“看得快”“看得多”上，新一批高分一號衛星也很出色。首先，它們的設計壽命相比高分一號01星更長。當衛星視場旁發生重大自然災害急需遙感圖像時，衛星可以像人轉頭那樣，通過側擺，把目標區域納入自己的視線范圍。新一批高分一號衛星側擺25度的機動時間比高分一號01星減少了1/4，響應更迅速。此外，它們每天工作的圈次和時長也有所增加，由高分一號01星的每天8圈成像提升到單星每天14圈均可成像，每天累計成像時間增加了1/4。
“而且這還是基于目前國內數傳站的能力，”王崇羽介紹，“如果國內數傳能力提高，成像時間還可以更長。”
星座運行模式靈活既能“編隊飛行”，又能“天各一方”
我國首個民用高分辨率光學業務星座的任務模式非常靈活，有什么樣的任務，星座可以變成相應“隊形”，調整相位間隔。
在“編隊飛行”中，3顆衛星的相位基本一致，像3只大雁一樣飛臨上空，實現同一地區一致性成像測試。在該相位模式下，3顆星可采用立體成像模式實現立體成像，也可采用圖像拼接模式實現大幅寬成像，更好地滿足用戶使用要求。
要實現快速重訪成像，3顆衛星就要均勻地分布在地球軌道上，像摩天輪的轎廂，每兩顆星間隔120度左右。此時，星座具備運行管理及天地協調統籌能力和區域連片無縫覆蓋能力，可實現15天全球覆蓋、2天重訪，長期、連續、穩定、快速獲取全球2米全色、8米多光譜影像。此外，還可與高分一號01星共同構建陸地資源調查監測業務星座，將全球覆蓋周期縮短至11天、重訪周期縮短至1天。
由此可見，業務星座與單星相比優勢巨大。而要讓3顆星的技術狀態如“三胞胎”般一致，實現批量研制與發射，則需衛星及各個配套系統共同努力，嚴格把控質量關。
為此，衛星研制方航天東方紅衛星有限公司設立了產品保證中心，針對每個型號都設立了專職產品保證經理和產品保證助理，使質量工作貫穿于科研生產始終。
“在整星研制中，我們從元器件、空間環境、工藝、材料、軟件等方面保證衛星質量受控，每一個方面都進行了相關試驗與把關，每一個關鍵環節都進行了相關評審……”高分一號02、03、04星質量管理負責人郝佳寧說，“總的來說，我們就是把質量工作滲透到研制工作中的每一步，任何一步我們都有相關規定并嚴格執行，還有監督與復檢，并留有記錄。”
在大家的共同努力下，高分一號02、03、04星實現“一步正樣”，一致狀態，一箭三星，鍛煉出一支質量意識強的隊伍，為今后同類衛星星座建設積累了寶貴的經驗。
【責任編輯：李巨堯】
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