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全天时、全天候守护!世界首颗高轨合成孔径雷达卫星进入工作轨道

时间:2023年08月21日 信息来源:本站原创 点击:1102 字体:

世界首颗进入工程实施阶段高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星,经过4次变轨后,于近日顺利进入工作轨道,合成孔径雷达(SAR)天线成功展开,完成了卫星入轨初期飞控试验主要工作,卫星工况正常,状态良好,后续将继续开展在轨测试等工作。


陆地探测四号01星由航天科技集团五院抓总研制,于2023年8月13日在西昌卫星发射中心成功发射。


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▲ 卫星工作示意图

一、为什么要研制“减灾卫士”?

人民至上,使命如山。党和国家一直以来高度重视防灾减灾救灾工作,陆地探测四号01星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中的遥感科研卫星,可服务防灾减灾及地震监测、国土资源勘察及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等7个行业应用需求,是我国目前行业用户最多的遥感卫星。


这位“减灾卫士”不仅成功摘得世界上首颗地球同步轨道SAR卫星的桂冠,其配备的像“伞”一样的环形天线,将发挥重要作用,通过向地面发射微波信号来感知地球信息。届时,陆地探测四号01星将凭借快速机动、高精度微波成像的特点,全身心致力于防灾减灾工作,未来投入使用后,将进一步完善我国天基灾害监测体系,丰富我国重点区域观测手段,全面提升我国防灾减灾救灾综合水平。


灾害信息获取是世界各国防灾减灾的重要前提,而利用天基遥感手段进行观测则是绝佳方案。对于我国来说,由于自然灾害种类多、分布地域广,因此防灾减灾工作十分重要。


在综合考虑灾害观测需求与现有观测体系的差距后,研制团队认为地球同步轨道SAR卫星既能凭借高轨道带来的高重访、超大幅宽、强机动优势填补低轨SAR卫星的不足,又能凭借SAR卫星全天时、全天候特点满足灾害观测随叫随到的要求,因此能完美回应国家需求。


二、什么是高轨合成孔径雷达卫星?

陆地探测四号01星是一颗可以在太空中对地球进行观测的卫星,但观测用的载荷设备不是相机,而是合成孔径雷达。这种雷达的工作原理和其他光学遥感卫星的相机不同,通过对地球发射电磁波,然后接收从地球反射回来的电磁波并对其进行解析,从而获取具有大量信息的雷达图像。


陆地探测四号01星搭载的合成孔径雷达载荷具有高分辨率、宽覆盖、多模式、轻量化等优点。


“正是由于采用了合成孔径雷达来成像,卫星可以不需要借助光线的帮助就可以成像,并且能够穿透云层观测云层之下的世界,因此陆地探测四号01星可以不受气候限制、不受光照限制,全天候、全天时地对地观测,非常适用于防灾减灾等应用场景。”五院陆地探测四号01星总体研制人员张庆君说。


除了采用合成孔径雷达技术,这颗卫星还有一个特点,那就是运行的轨道特别高,距离地球近四万公里。飞得越高,看得也就越远,陆地探测四号01星运行在距离地球近四万公里的倾斜地球同步轨道,这条轨道上运行的卫星就像在天上重复画着一个“8”字,可以对固定的一大片区域进行相对持续的观测,观测重访周期短、成像幅宽大。


与低轨卫星、光学卫星相比,陆地探测四号01星将高轨观测重访周期短、成像幅宽大的优势与微波观测不受气候限制(全天候)、不受光照限制(全天时)的优势结合起来,可以提高灾害异常变化信息的识别精度和效率,提升自然灾害综合防治能力。


“为了让卫星更好服务于防灾减灾工作,我们充分利用高轨和微波两个特点,紧扣灾害发生特点和观测需求,为卫星精心设计了四种应用模式,为防灾减灾提供更精准专业的服务。”张庆君介绍。


此外,在陆地探测四号01星工程研制中,首次创新提出了大口径环形反射面天线加相控阵馈源方案并实现工程化,同时带动了相关基础理论、系统设计和精密制造等方面技术进步。


三、铸“星”之路,15年初心如磐

高轨微波成像一直是无人进入的“空白领域”。“既然国家有需要,我们就去做”。研制团队秉持不畏艰难的决心,开始了世界首颗地球同步轨道SAR卫星的铸就之路。


一颗卫星从设想提出到发射,一干就是15年。“项目论证之初,总有人会问美国都搞不出来的,你们怎么搞,但我们坚信只要人民需要,再难我们也能行。”五院陆地探测四号01星总体研制人员戴超激动地说。“难题留给自己,成果用于人民”是这支队伍始终坚守的信念。


锚定减灾目标,研制团队潜心攻关、无问西东,全力向着世界高轨微波无人区进发。在这个过程中,研制团队经历的挫折比欢呼多,但支撑他们走过来的是为国铸器的铿锵誓言。他们攻克了多项关键技术,解决了一系列难题,最终向党和人民交出了一份满意答卷,向世界发出了中国高轨微波成像方案的最强音。


回忆起15年奋斗历程,五院陆地探测四号01星总体研制人员舒卫平感慨道:“过去,老一辈航天人自力更生、艰苦奋斗打造出我国第一颗人造地球卫星,如今我们肩负党和人民的期待,更应该走科技自立自强道路,用航天科技服务美好生活!”




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