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高光谱综合观测卫星成功发射!红外“天眼”高效巡九州

时间:2022年12月09日 信息来源:本站原创 点击:1460 字体:

12月9日02时31分,高光谱综合观测卫星在太原卫星发射中心顺利升空并成功入轨,标志着高分辨率对地观测系统重大专项空间段建设任务圆满收官。高光谱综合观测卫星将在生态环境动态监测、自然资源调查与监测、大气成分探测等方面发挥重要作用。

 

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▲火箭发射瞬间(庄嘉靖 摄)

 

高光谱综合观测卫星搭载了3台载荷。其中,宽幅热红外成像仪是由航天科技集团五院508所研制的一台长波红外宽幅相机。它的成功入轨,使我国空间光学遥感领域再添红外“新丁”,将为热红外定量遥感提供百米量级高时间分辨率数据,提升红外数据应用效能。

 

昼夜高效巡检

 

作为一台具有热红外谱段、大幅宽、面向定量应用的光学遥感相机,宽幅热红外成像仪具备在一天内看到我国绝大部分区域、两天覆盖全球的能力,可快速提供大范围的昼夜热红外图像。它如同一位辛勤的“巡检员”,昼夜不停地巡视地表温度:哪里有水体热污染排放,哪里有局部地高温,哪里有干旱,哪个核电站温排水对周围水域影响大,哪里的高热能企业集中,哪里钢铁等企业去产能效果明显……这些统统都逃不过它的“法眼”,助力提升我国对水环境、生态环境、自然资源、应急减灾等行业的监管能力。


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细数三大“法宝”

 

这台相机之所以能担此大任,得益于它的三大“法宝”:

 

1500km的大幅宽。它所拍摄的每一幅图像就像一幅长长的画卷,通过扫描机构将一万两千多条扫描线,像竹简一样一字排开,每一扫就能观测到1500km的广袤山河。

 

星下点优于100m的空间分辨率。在国际上100m分辨率量级的空间相机中,它的幅宽是最大的,可以直观、清晰地迅速看到地表广域范围内的昼夜热红外图像。

 

4个长波红外谱段。从温度反演算法上精度更高、算法稳定性更好,可实现高精度、高稳定性定量温度反演。

 

三大系统护航

 

相机“三大法宝”的背后,是研制团队为其量身打造的圆周扫描控制系统、温度控制系统和星上辐射定标系统。

 

高精度圆周扫描控制系统是实现1500km大幅宽的关键。相机在轨运行期间,既要及时准确地到达每一个扫描位置,又要保证扫描机构运动过程的速度均匀、每个扫描周期的稳定和高重复性。为了达到要求,研制团队通过精细结构密封、精密控温、精确力学计算和仿真、试验验证等手段突破技术难关,扫描机构实现了8角秒的控制精度,保证了这个重要部件的正常、稳定工作。

 

太空的“气候”忽冷忽热,由于相机幅宽大,入光口直径接近1米,而且不能被遮挡,这使得相机很容易受到外界温度的影响。研制团队研发了一套智能高精度控温系统,可以精确测量相机产品的温度,在需要降温的地方提前制冷,在需要保温的地方主动闭环控温。通过这套控温系统,相机在高低温极端的“气候条件”下仍能保证镜头工作在最佳温区,使光学系统具备获得最佳像质的条件。对于红外探测器这个核心器件,其成像焦面对温度更是极其敏感,研制团队付出了艰辛的努力,最终实现了±0.01℃的高精度焦面控温,可确保相机输出的数据精准稳定。

 

星上辐射定标系统就像是一杆“秤”,准确衡量空间相机图像数据的输入输出关系,建立相机输入输出的高精度定量对应关系,帮助用户更精准地反演地物温度。为了使这杆“秤”更加精准,研制团队除了在地面实验室进行真空辐射定标试验,还在相机内部放置了一个基准辐射源,也就是通常所说的星上黑体,地面辐射定标试验通过多种工况数据的采集建立了星上定标和地面定标之间的对应关系,在轨利用这个对应关系就可以获得星上绝对定标数据,为用户提供绝对定标系数,从而进行定量应用。

 

作为一台全新的长波红外空间相机,仅用16个月就顺利完成正样产品研制,它凝聚了五院508所研制团队对关键技术的精准攻关、对过程质量的精细管控,以及疫情期间队员们无所畏惧坚守岗位勇保成功的坚定信念。它的在轨运行,将助力我国热红外遥感定量应用迈上新台阶!



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