怎样用好海洋资源?中国首个海洋民用业务卫星星座了解一下~

 公司新闻     |      2020-06-16 11:45

2020年6月11日2时31分,海洋一号D卫星搭乘长征二号丙运载火箭,由太原卫星发射中心成功发射。随后,卫星太阳翼顺利展开,卫星在轨运行稳定,状态良好,标志着卫星发射取得圆满成功。

海洋一号D卫星是我国海洋水色卫星家族中的第四位成员,属于我国民用空间基础设施规划海洋业务卫星,可用于监测全球大洋水色水温,为我国近海海域与海岛海岸带资源环境调查、海洋防灾减灾、海洋资源可持续利用、海洋生态预警与环境保护提供数据服务,并为气象、环境生态、农业、水利、交通等行业应用提供支持。

我国约有300万平方公里的蓝色国土,面积相当于我国最大的两个自治区——新疆维吾尔自治区和西藏自治区面积的总和。一直以来,国家高度重视海洋资源监测与调查研究,早在20世纪80年代就开始组织论证海洋卫星立项工作。进入20世纪90年代,随着国际国内对海洋资源关注度的与日俱增,我国对海洋卫星的需求也越来越迫切。

2002年5月15日,我国成功发射了海洋卫星领域的第一颗卫星——海洋一号A卫星。它是我国自主研发的第一代海洋水色卫星,星上装载了海洋水色水温扫描仪和海岸带成像仪,主要用于海洋水色、水温环境要素探测,为我国海洋生物资源开发利用、河口港湾的建设和治理、海洋污染监测和防治、海岸带资源调查和开发以及全球环境变化研究等领域服务。

在轨运行期间,海洋一号A卫星获取了大量水色遥感探测数据,探测范围覆盖了全球海域,在我国海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境监测、海洋灾害预报等方面发挥了重要作用。

2007年4月11日,我国再次发射了海洋一号B卫星,星上载荷同样为海洋水色水温扫描仪和海岸带成像仪。与海洋一号A卫星相比,B卫星的观测能力和探测精度得到了进一步的提高。

随着海洋一号A、B卫星的退役,我国亟需新的海洋观测卫星承担起我国海洋水色观测的使命。

2018年9月7日,第三颗海洋水色卫星——海洋一号C卫星成功升空,拉开了我国民用空间基础设施中长期发展规划海洋业务卫星的序幕。海洋一号C卫星星上搭载了海洋水色水温扫描仪、海岸带成像仪、紫外成像仪、星上定标光谱仪、船舶自动识别系统五大载荷,可实现对全球海洋水色的长期、连续、稳定探测,并支撑海洋环境信息保障、海洋预报减灾、海岛海岸带动态监测与海域使用管理、全球变化数据服务等业务。

自成功发射以来,海洋一号C卫星在远洋渔业巴布亚新几内亚金枪鱼渔场海域水色、水温监测,黄东海浒苔覆盖面积、分布范围及漂移方向实时监测,海冰、赤潮、溢油、森林火灾、围填海监测,可可西里盐湖的封冻结冰监测中都做出了突出贡献。此外,2019年8月,海洋一号C卫星为我国第十次北极科学考察任务提供了海冰密集度、海冰分布范围和海冰覆盖面积等观测数据,卫星出色的极地航线服务保障能力为此次北极科考顺利完成提供了高效环境信息。

今天发射的海洋一号D卫星是我国海洋水色卫星家族中的第四位成员,将和当前服役中的海洋一号C卫星组成我国首个海洋民用业务卫星星座。

其中海洋水色水温扫描仪用于探测全球海洋水色要素和海面温度场,空间分辨率1.1千米,幅宽大于2900千米,探测覆盖周期为一天;

海岸带成像仪用于获取近岸水体环境、海岸带、江河湖泊生态环境信息,空间分辨率50米,幅宽大于950千米,探测覆盖周期为三天;

载荷探测的海洋水色要素可用于开展水色环境、水质、大洋渔业、海温、海水、赤潮、绿潮、海岸带以及极地科考业务化监测与科学研究,使海洋卫星数据在海洋环境监测、海洋灾害监测、海洋资源开发与管理、海洋科学研究以及国际与地区合作等多个领域得到广泛深入应用。

海岸带成像仪是海洋一号D星的重要载荷之一,由于海岸带是陆地系统和海洋系统的结合部,是一个敏感的过渡地带,也是海洋与大陆两大不同属性的地貌单元相互连接的地带,因此,海岸带成像仪的成像要兼顾海洋水色、陆地生态和极地冰川。

研制单位航天科技集团公司五院508所将海岸带成像仪设计成最大视场角的离轴反射形式的相机。这个超大视场角的镜头和我们印象中圆圆的镜头不太一样,它由多个超长矩形反射镜组成,采用了两台相机视场拼接的形式,实现了63度超大视场角成像。

卫星上另一个重要载荷星上定标光谱仪就像一把“尺子”,能够有效保证星上相关光学载荷的数据精度。据航天科技集团公司五院508所星上定标光谱仪技术负责人马越介绍,这把“尺子”所下传的数据,将被科研人员作为“基准”,以此来监测该星上其他载荷在轨期间性能变化情况。

星上定标光谱仪既能“看”海洋,也能“看”太阳,因为太阳的光谱辐射能量是相对稳定的,科研人员将它实时“看”到的太阳辐射能量数据,与太阳实际的光谱辐射能量数据相比对,就可以校准这把天上的“尺子”,再用校正好的“尺子”测量海洋和地物目标,就能获得准确的光谱数据,星上的光学载荷同步测量数据可以与之相比对,判断出他们在太空中是否发生了变化,并进行修正,进而提高他们的数据精度。

和陆地相比,海洋这一观测目标的信号弱,也极易受大气干扰,因此星上定标光谱仪是为适应海洋弱信号、高背景噪声的观测需求而生的。作为一把“尺子”,它既要“看清”海洋,又得“看清”陆地,航天科技集团公司五院508所研制团队采用一系列创新设计,满足其对海洋、陆地不同目标的观测需求,提高其定标精度。

不仅如此,星上定标光谱仪的“眼睛”还可以实现大范围内的“视线”偏转,“直视”+“斜看”可以有效避免轨道、云层等限制因素对观测的影响。

海洋一号D卫星与海洋一号C卫星成功组网后,可使每天观测频次与获取的观测数据提高一倍,上午被太阳耀斑影响的海域下午观测能够避免,上午被云层覆盖的观测海域和未被观测的区域下午有机会得到弥补,进而大幅提高全球海洋水色、海岸带资源与生态环境的有效观测能力,为全球大洋水色水温业务化监测、我国近海海域与海岛海岸带资源环境调查、海洋防灾减灾、海洋资源可持续利用、海洋生态预警与环境保护提供数据服务,并为气象、农业、水利、交通等行业应用提供支持,使我国跻身国际海洋水色遥感领域前列。