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再送资源卫星入苍穹——5米光学卫星研制纪实

文章来源:中国航天科技集团有限公司  发布时间:2019-09-27

1999年10月,我国资源卫星系列首星——资源一号01星在太原卫星发射中心升空。2019年9月,5米光学卫星(资源一号02D星)也在太原卫星发射中心成功发射。从第一星到最新一颗星,整整相隔20年,卫星的技术水平也有了大幅提升。

有双闪亮的大眼睛

5米光学卫星是资源一号02C星的接续星,设计寿命5年,目标是满足新时期自然资源监测需求。资源一号02C星于2011年12月发射升空,设计寿命3年,如今已经到了“换岗”的时候。

5米光学卫星由航天科技集团五院抓总研制,整星由11个分系统组成,其中两个关键载荷是可见近红外相机和高光谱相机,分别由航天科技集团五院508所和中科院上海技物所承担研制。

可见近红外相机采用多谱合一探测器,实现了9谱段成像,分辨率优于5米,幅宽115千米。高光谱相机采用光栅分光方式,实现了可见到短波红外波段的166个光谱成像,分辨率为30米,幅宽60千米。两大相机的加持,无疑提升了卫星的观测水平。

在设计师眼中,这两台相机就是卫星一双闪亮的大眼睛,它们从天上俯瞰辽阔大地,洞若观火。在试验队里,队员们对这双眼睛关怀备至,悉心呵护。

在发射场,试验队在发射场为两台相机做了精细的保养和测试,在打开相机遮光罩和盖上相机遮光罩不同状态下,试验队员进行了严谨细致的测试,反复验证相机的成像质量和成像功能的稳定性,确保卫星带着一双被擦得锃亮的大眼睛上天。因5米光学卫星高光谱载荷的特殊性,试验队员对其进行了吹氮保护,该操作借助高纯氮气进行,对高光谱相机在轨成像质量极其重要。

“5米光学卫星虽有一双闪亮的大眼睛,但不会说话,我替它向所有试验队员表示深深的感谢。”在发射前的一次交流会上,卫星总体主任设计师张宏宇说。

一眼看尽京城主城区

航天科技集团五院508所研制的可见近红外相机作为该卫星的主载荷,将在未来的5年里执行任务,在国土资源监测与调查、地矿勘探、地质环境监测预警以及大范围自然灾害监测方面发挥重要作用。

“相机为一步正样产品,是508所研制的首个双通道9谱段成像可见光相机,也是508所首个采用国产多光谱探测器的载荷。”相机技术负责人于生全介绍。

双通道多谱段焦面能够获取更多的地面景物元素,一台相机便可获取以往两台相机才能获取的景物信息,提高了单台相机的利用率,节省了载荷成本。

该可见近红外相机,结合资源一号02C卫星的在轨飞行经验,在设计上充分考虑了用户对相机图像幅宽、光谱、几何精度、辐射方面的业务化需求,性能指标大幅提升。

5米光学卫星载荷副总师王军介绍了相机的四大特点。一是相机幅宽大,在778公里轨道上成像幅宽达115公里,“一睁眼”便可看尽北京主城区;二是相机谱段数量多,9个谱段的高配置,使图像颜色信息极大丰富;三是相机图像几何精度高,采用低畸变光学系统、星敏与相机一体安装、GPS秒脉冲等手段,图像定位精度优于50米;四是相机图像辐射分辨率高,图像信息更加丰富,相机全色图像可分辨地面2.5米的景物,街道、建筑、车辆、山地水系、地貌形态等均清晰可见。

自然资源调查新工具

在功能方面,依据《国家民用空间基础设施中长期发展规划》和《陆海观测卫星业务发展规划》,这颗卫星属于“为满足自然资源调查监测的紧迫需求、开展陆地资源调査监测业务卫星建设”的重要内容。

张宏宇介绍,5米光学卫星定位于中等分辨率宽幅光学卫星,可提供丰富的地物光谱信息,可单轨覆盖大中型城市,满足城市高精度监测业务的新需求。

围绕载荷配置变化,整星在资源一号02C星基础上,采取了一系列技术改进措施。

例如,整星采用高精度星敏和载荷星敏一体化设计,提升了控制精度;采用了新一代电源控制器、锂离子蓄电池和高能效太阳翼,提升了供电能力;采取双频GPS和整星秒脉冲高精度时统,提升了定位和定轨精度;采用了第三代高速数据传输产品和两套点波束天线,提升了数据下行能力。

5米光学卫星增加了海岸蓝波段、黄波段、红边波段和近红外波段,在水体监测、地表类型识别、植被参数计算、作物养分含量、植被病害和环境监测等方面表现优异。

5米光学卫星光谱获取能力突出,高光谱载荷可实现166个谱段的数据同时获取和下传,可应用于地矿勘探、土地监管过程中地物信息定量化提取和识别,满足自然资源遥感对山、水、林、田、湖、草等综合要素监测及更多应用领域需求。

【责任编辑:李子红】

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