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從發(fā)射入軌后首次成像即獲得有效回波數(shù)據(jù)，到湯加王國火山爆發(fā)傳回全球首張高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星照片，再到蘇伊士運河“世紀(jì)大堵船”連續(xù)三天獲取穩(wěn)定圖像監(jiān)測……自2020 年底發(fā)射以來，中國電科38 所自主研發(fā)的“海絲一號”表現(xiàn)驚艷全球。作為我國首顆對標(biāo)國際先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)SAR（合成孔徑雷達(dá)）遙感衛(wèi)星，“海絲一號”入軌一年多來，運行效果如何？它又是如何在500公里外的太空為地球“做CT”的？日前，“海絲一號”SAR 總師盛磊為大家一一揭秘。

“海絲一號”SAR總師盛磊介紹衛(wèi)星研制和運行情況。

發(fā)射入軌 填補我國商業(yè)SAR衛(wèi)星的空白

2020 年12 月22 日12 時37 分，長征八號運載火箭在位于海南島的文昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火升空，成功將中國電科38 所自主研發(fā)的國內(nèi)首顆商業(yè)SAR 遙感衛(wèi)星“海絲一號”送入預(yù)定軌道，太陽陣和SAR 天線在軌展開成功，隨后進(jìn)入在軌測試階段。至此，太空中首度有了“安徽造”的商業(yè)SAR衛(wèi)星。

“海絲一號”入軌一周，先后完成能源及熱控狀態(tài)確認(rèn)、姿控敏感部件在軌標(biāo)校、衛(wèi)星各姿控模式精度確認(rèn)、數(shù)傳鏈路功能確認(rèn)及SAR 載荷開通測試、星地系統(tǒng)聯(lián)通測試，從而實現(xiàn)了從成像任務(wù)規(guī)劃、工作指令上傳、雷達(dá)回波數(shù)據(jù)獲取、下傳和地面成像處理的全鏈路閉環(huán)。

12 月25 日23 時59 分，“海絲一號”SAR 載荷首次成像工作即獲得有效回波數(shù)據(jù)。12月27 日，衛(wèi)星完成首批回波數(shù)據(jù)獲取，獲得首批多幅高清SAR 圖像，實現(xiàn)了我國首顆商業(yè)SAR 衛(wèi)星的高質(zhì)量成像，圖像信息豐富，涵蓋城市、山脈、田地、森林、河流、湖泊、冰川和海岸等典型地貌。

“海絲一號”英文諧音為“HI，SEA”，具有“你好，海洋”之意，具有重量輕、技術(shù)新、成本低和分辨率高等特點，也是“十三五”末期我國科研領(lǐng)域的一個重大突破?！昂＝z一號”的研制和使用，填補了我國商業(yè)SAR 遙感衛(wèi)星的空白，標(biāo)志著中國商業(yè)遙感SAR 時代的到來。

截至目前，“海絲一號”已經(jīng)獲取了大量高分辨率SAR 遙感影像，并為湯加王國火山爆發(fā)、蘇伊士運河“世紀(jì)大堵船”、泰國曼谷化工廠爆炸、河南特大洪水等國內(nèi)外突發(fā)事件提供應(yīng)急拍攝服務(wù)，充分展現(xiàn)了SAR 衛(wèi)星在防災(zāi)減災(zāi)等方面的應(yīng)用前景，成像區(qū)域已覆蓋亞洲、北美洲、南美洲、歐洲和南極洲等地。

制勝法寶 SAR能全天候為地球“做CT”

在軌運行一年多來，“海絲一號”衛(wèi)星為災(zāi)害監(jiān)測、海洋環(huán)境、土地利用等提供了大量SAR遙感數(shù)據(jù)支持。它是如何大展身手的呢？其實，SAR就是它的制勝法寶。

“海絲一號”SAR 總師盛磊告訴新安晚報、安徽網(wǎng)、大皖新聞記者，作為衛(wèi)星的重要載荷——SAR 又叫合成孔徑雷達(dá)，它利用微波成像的原理對地球進(jìn)行成像。與光學(xué)成像受到環(huán)境光亮等因素影響不同，SAR 的獨特之處在于，它讓“海絲一號”具備了穿越云霧和不分晝夜工作的能力，可以實現(xiàn)全天候、不受天氣影響為地球“做CT”。

北京時間2022 年1 月15 日中午，南太平洋島國湯加王國境內(nèi)洪阿哈阿帕伊島海底火山發(fā)生猛烈噴發(fā)，同時伴有7.6 級劇烈地震和海嘯，不僅給人類的生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅與危害，同時也會對全球氣候系統(tǒng)造成一定影響，引發(fā)全球關(guān)注。

火山爆發(fā)后，由于互聯(lián)網(wǎng)和通訊網(wǎng)全部中斷，湯加全國失聯(lián)。為探究災(zāi)情影響，“海絲一號”于1 月16 日20 時03 分對湯加首都努庫阿洛法進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)努庫阿洛法基礎(chǔ)設(shè)施并未受到明顯損壞，首都所在的湯加塔布島北部和南部海岸線未發(fā)生明顯變化。位于島嶼北海岸的努庫阿洛法港塔桿、防波堤、道路、錨地等基礎(chǔ)設(shè)施完好，有多艘船只停靠。在突發(fā)事件面前，衛(wèi)星成像技術(shù)讓人們不再驚慌，這也是全球第一組完成火山噴發(fā)災(zāi)區(qū)拍攝的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

鏡頭拉回國內(nèi)——5 月27 日晚間，“海絲一號”拍攝的圖片展示了長江安慶段水勢及長江兩岸周邊情況。利用衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測，可以第一時間掌握長江水位及沿岸地貌，及時預(yù)警洪災(zāi)旱災(zāi)，保障長江流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境安全。衛(wèi)星圖像顯示，長江安慶段水位處于正常狀態(tài)，無違法采砂等生態(tài)環(huán)境的破壞行為。

應(yīng)用廣泛 可以幫人們“足不出戶看世界”

“海絲一號”在自然災(zāi)害監(jiān)測中發(fā)揮著不可替代的作用，它在其他領(lǐng)域也有獨特的應(yīng)用價值，甚至可以幫助人類實現(xiàn)“足不出戶看世界”的美好愿景。

舉例來說，查稽城市中車輛的違停行為，通過SAR 遙感衛(wèi)星傳回的圖片就可以一目了然，不再需要人工到現(xiàn)場處理。再比如，工程監(jiān)理需要了解海外項目的推進(jìn)情況，不用飛到國外，通過衛(wèi)星圖片就能測量樓房的高度，了解工程的進(jìn)展。在北京冬奧會舉行期間，利用“海絲一號”在太空中俯瞰三大賽區(qū)的標(biāo)志性競賽場館，給國人帶來了一場視覺盛宴。事實上，成像分辨率為1 米的SAR 系統(tǒng)，可拍攝高清圖片，即使距離地面幾百公里，用它也能“看得清清楚楚”。

“雷達(dá)成像可以周期性地對大地進(jìn)行遙感和觀測，在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)監(jiān)測等方面都能發(fā)揮重要的作用。‘海絲一號’的研發(fā)，也是我們的一次大膽嘗試。”盛磊告訴記者，在農(nóng)林牧漁、國土安全以及資產(chǎn)監(jiān)控等領(lǐng)等領(lǐng)域，SAR 遙感衛(wèi)星的應(yīng)用場景都擁有廣闊的前景。

運行一年多來，“海絲一號”已經(jīng)執(zhí)行了7000 多次任務(wù)，所有指令都是盛磊和他的團(tuán)隊在合肥發(fā)出的。

“當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入中國上空，我們會提前把指令編輯好，就像發(fā)信息一樣，通過測控站和天線把指令發(fā)上去?！笔⒗谡f。指令完成后，“海絲一號”會把相關(guān)數(shù)據(jù)傳回來，科研人員會對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，變成大家看得懂的圖像。截至目前，已經(jīng)有兩三萬張圖片通過“海絲一號”傳回地面，涉及城市、港口、農(nóng)田等地貌，以及根據(jù)特定需求拍回的畫面。

2021 年，“海絲一號”利用多個時間點采集的條帶模式圖像拼接鑲嵌成一張安徽全景圖。這張圖如今已與公眾見面，從衛(wèi)星視角展現(xiàn)了安徽的獨特風(fēng)貌。

服務(wù)大眾 打通技術(shù)到應(yīng)用“最后一公里”

科研人員通過測算發(fā)現(xiàn)，像“海絲一號”這樣的低軌衛(wèi)星，要想在距離地球500 公里外的太空中“看你一眼”，平均重訪周期需要7 天?？墒?，7 天太久了。為了解決即時觀測文體，一個更大的星座計劃已經(jīng)醞釀生成。

去年9 月28 日，中國電科38 所在十三屆中國航展上正式發(fā)布“天仙星座”計劃。“天仙星座”是由96 顆輕小型、高性能SAR 雷達(dá)衛(wèi)星構(gòu)成的星座，部署在多個軌道面。今年2 月27 日，“天仙星座”首發(fā)星“巢湖一號”順利發(fā)射入軌，與“海絲一號”組網(wǎng)觀測，可以提供更加精準(zhǔn)、高效、可靠的SAR衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)服務(wù)。

盛磊透露，“天仙星座”計劃將發(fā)射更多組網(wǎng)衛(wèi)星，在其覆蓋范圍之內(nèi)，地球上任意一點的重訪周期可以縮短至1 小時，甚至10 分鐘。這樣一來，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全天時、全透明對陸地、海洋、海岸港口等進(jìn)行成像觀測，還可以為我國在海洋環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測及土地利用等領(lǐng)域提供服務(wù)。

同時，“天仙星座”計劃也致力于為全球每一位用戶提供及時、精準(zhǔn)的觀測服務(wù)，通過多星組網(wǎng)實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)服務(wù)能力，通過X 和C 雙頻搭配、高低分辨率統(tǒng)籌設(shè)計，真正實現(xiàn)有“感”而發(fā)、隨“星”而動的一鍵式服務(wù)體驗。

“商業(yè)SAR 衛(wèi)星的發(fā)展，后面還有很長的路要走，最重要的一點就是打通技術(shù)到應(yīng)用這‘最后一公里’?！笔⒗谡f。當(dāng)前，安徽正在大力發(fā)展空間信息產(chǎn)業(yè)，希望在遙感應(yīng)用端有更多的企業(yè)加入其中，大家共同把衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用于社會生活，服務(wù)大眾。