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我国海洋卫星事业的回望与前瞻

2018-01-02 11:57 中国·青岛蓝色经济网

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海洋科技创新驱动能力是经略海洋,加快建设海洋强国的“牛耳”和“引擎”。过去一年,是海洋事业奋力跃升的一年。这一年,中国探索极地深海大洋的脚步更加坚实有力;我国全面实施“科技兴海”战略,海洋经济创新示范市已达15个;“军民深度融合”指向海洋领域;40个海洋公益专性行业科研专项通过验收;“科海协同”为建设海洋强国提供新动能……

本报新设“科技”版,旨在继承《中国海洋报》对海洋科技从未间断的关注,更加集中地宣传海洋科技成就,传播海洋科技思想,普及海洋科技知识,展现海洋科技魅力,促进海洋科技事业不断创新发展。新的一年,我们将精心设置议题,追踪海洋科技事件,力求讲好海洋科技故事,为新时代加快建设海洋强国创造良好氛围。期待亲爱的读者朋友与我们同行。

从20世纪80年代开始,我国海洋科技工作者怀揣梦想,立志发展中国的海洋卫星事业。

从2002年5月15日第一颗海洋卫星——“海洋一号A”飞向太空,到2016年8月10日以海洋应用为主的高分三号成功发射,中国海洋人一步一个脚印,用自己的智慧和汗水编织着海洋卫星强国梦。

日前,《海洋卫星业务发展“十三五”规划》正式公布。中国海洋人又将奋力迈向卫星探海的新征程。

  从无到有 从弱到强

这是一个永载史册的日子——

2002年5月15日9时50分,中国第一颗海洋卫星——“海洋一号A”在太原卫星发射中心由长征火箭发射升空,结束了中国没有海洋卫星的历史。

据国家海洋局科学技术司相关负责人介绍,中国第一颗海洋卫星的成功发射和业务化试运行,是我国海洋事业发展史上一个新的里程碑。它为我国海洋卫星事业的发展奠定了技术基础,并为后续海洋专业系列卫星的研制、发射、运行、测控、数据应用积累了经验。

“十五”以来,我国海洋卫星工程取得长足发展,成功发射三大系列共3颗海洋卫星。其中,2002年发射的第一颗海洋卫星,实现了我国海洋卫星零的突破,完成了海洋水色水温探测试验验证与试验应用任务。

2007年4月11日,我国第二颗海洋卫星(海洋一号B)成功发射,实现了海洋水色卫星由试验应用型向业务服务型的过渡。

2011年8月16日,我国第一颗海洋动力环境卫星(海洋二号)成功发射,卫星主要性能指标达到国际先进水平,填补了我国实时获取海洋动力环境要素的空白。

在跨越式实现海洋卫星系列化发展的目标之后,中国继续稳步向前,填补了我国自主高分辨率多极化合成孔径雷达海洋遥感数据的空白。

2016年8月10日,以海洋应用为主的高分三号卫星在太原卫星发射中心成功发射。随着长征四号丙运载火箭划过清晨的星空,在天穹之上,又增添了一颗光彩夺目的“中国星”。

国家卫星海洋应用中心有关负责人说:“每一颗海洋卫星,都意味着一个新高度,又是一个新起点。当今时代,蓬勃发展的海洋事业,对海洋卫星的应用需求越来越强烈,我国海洋卫星事业正面临难得的发展机遇。”

中国航天的高度不断刷新,距离梦想的目标不断接近。中国的海洋卫星从无到有,目前已发射的海洋卫星和海洋作为牵头主用户的卫星达到4颗,我国海洋卫星体系初步形成。

  优势凸显 仍存短板

放眼全球,当前世界沿海各国认识和开发海洋的力度逐步加大,对于海洋遥感的信息需求迫切和定量化应用水平迅速提高。海洋卫星遥感已进入系列化、业务化、商业化发展阶段。传统航天和海洋强国不断发射海洋业务卫星并研制新型海洋试验卫星,巩固在海洋卫星领域的领先地位,建立比较成熟和完善的包括海洋卫星在内的观测系统,卫星遥感技术在全球海洋环境资源调查中得到广泛应用。一些新兴国家也在积极发展海洋卫星,提升对海洋的监控能力。国际海洋遥感领域双边和多边合作更加活跃。地球观测组织、世界气象组织、欧洲气象卫星应用等国际组织将海洋卫星合作作为重要领域,联合研制发射海洋卫星已成为密切双边、多边合作的标志性成果。

如今,我国海洋卫星已从单一型号发展到多种型谱,已从试验应用转向业务服务,正沿着系列化、业务化的方向快速迈进,在海洋权益维护、海洋开发管理、海洋环境保护、海洋防灾减灾和海洋科学研究等领域的作用日益凸显。

“十二五”以来,我国自主研制发射的海洋二号和高分三号稳定运行,并获取得大量数据,应用成果显著,国际影响大幅提升,同时还有5颗海洋卫星立项在研,即将形成全球海洋水色、海洋动力环境观测和海洋监视监测能力。同时建成了“四站一中心”,即北京、海南、牡丹江、杭州地面接收站和北京数据处理中心共同组成的海洋卫星地面系统,为我国海洋事业提供了稳定的卫星数据源支持。基于海洋卫星的海冰、赤潮、渔场环境、绿潮、水质、溢油、海温、海岛海岸带等遥感业务监测系统已基本实现业务化服务,海洋遥感已成为我国近海海洋综合调查与评价、全球海气相互作用和极地科考等专项中的重要调查手段,海洋监测能力和海洋管理现代化水平得到有效提升。

“十三五”时期是我国建设海洋强国、实施创新驱动发展战略和“一带一路”倡议的关键期,是海洋卫星等高新技术“提速增效”支撑海洋事业发展的机遇期。

然而,我国海洋卫星起步晚、数量少,全球高频次观测能力不足;地面系统全球数据获取和定标检验能力不足,业务化应用对国外高分辨率卫星数据依赖较大;自主研发的海洋卫星数据产品标准化体系尚不健全,产学研用体系不尽完善,卫星应用成果对海洋经济的贡献潜力尚未充分挖掘,卫星的发展难以满足海洋事业发展的迫切需求。为此,我国急需提升海洋卫星与卫星海洋应用的自主创新水平,形成海洋卫星多要素、高精度、全覆盖的综合观测能力,提高卫星数据产品定量化应用、快速分发和全球服务能力,以推动我国海洋卫星与卫星海洋应用跻身世界先进行列,逐步实现从跟跑并跑向并跑领跑的转变。

  提速增效 任重道远

从“海洋一号A”到高分三号,中国海洋卫星事业实现了令人振奋的跃升。面向未来,海洋人任重道远。

根据《海洋卫星业务发展“十三五”规划》,到2020年,我国海洋卫星将从单颗卫星发展为星座式组网运行,计划研制与发射海洋水色卫星星座、海洋动力卫星星座和海洋监视监测卫星3个系列海洋卫星,并实现同时在轨组网运行、协同观测,形成对全球海域多要素、多尺度和高分辨率信息的连续观测覆盖能力。

海洋水色卫星星座是以全球海洋的叶绿素浓度、悬浮泥沙、可溶性有机物等海洋水色信息,以及海表温度、海雾、赤潮、突发事件和海岸带动态变化信息等为观测目标,研制发射海洋水色业务卫星和海洋水色科研卫星,形成上、下午双星组网,大幅宽、高精度、高时效的观测能力,具备全球水色水温探测覆盖能力,完成海洋水色卫星的升级换代。

海洋动力卫星星座是以全球海面高度、海表温度、海表盐度、海洋重力场等海洋动力环境要素为观测目标,以形成全球全天时、全天候、高频次、高时效的观测能力。届时由1颗极轨卫星和2颗倾斜轨道卫星构建的3星海洋动力环境监测网,将有效提升观测能力,实现中尺度海洋动力现象的观测和6小时全球海面风场的观测,为用户提供高时空分辨率海洋动力环境信息。

海洋监视监测卫星是对全球船舶、岛礁、海上构筑物、海冰、海上溢油等海面目标,以及海面风场、海浪方向谱、海底地形等海洋现象和地形特征进行大范围、高精度、高时效的监视监测,同时开展高轨海洋与海岸带监视监测卫星及载荷的关键技术预研。发射后与高分三号卫星形成三星组网运行。

国际化方面,将落实中法两国航天合作协议,面向海洋风浪探测和全球气候变化需求,研制发射中法海洋卫星以及其后续业务星——海风海浪联合探测卫星,率先实现全球海浪谱信息的空间连续获取能力。

同时,我国还将以全球海洋盐度、海表温度、土壤湿度为观测目标,瞄准国际前沿,研制和发射我国第一颗海洋盐度探测科研卫星,形成我国自主的空间海洋盐度探测能力,进一步完善我国自主卫星对海洋动力环境全要素信息的获取能力。

按照“十三五”规划,我国到2020年将基本建成系列化的海洋卫星观测体系、业务化的地面基础设施和定量化的应用服务体系,具备对全球海域、重要岛礁和关键海峡通道连续稳定观测和监测能力,拓展国家、海区和省市3级卫星海洋应用与服务体系,数据实现实时/近实时共享,海洋行业卫星数据应用产品自给率达80%,产品定量化水平、服务海洋能力大幅度提升,我国海洋卫星体系的国际地位显著增强。

一个“海洋卫星强国梦”正在一步步变成现实。

  海洋卫星家族面面观

中国第一颗海洋卫星——HY-1A卫星

2002年5月15日,太原卫星发射中心,HY-1A卫星与FY-1D卫星由长征四号乙火箭一箭双星发射升空。在完成了7次变轨后,HY-1A卫星于2002年5月27日到达预定轨道。

HY-1A卫星是我国第一颗用于海洋水色探测的试验型业务卫星,装载两台遥感器,一台是十波段的海洋水色扫描仪,另一台是四波段的电荷耦合元件成像仪。该卫星主要用于观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质,并兼顾观测海水、浅海地形、海流特征和海面上大气气溶胶等要素,为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理等提供科学依据和基础数据。目前该卫星已停止运行。

中国第二颗海洋卫星——HY-1B卫星

2007年4月11日,我国第二颗海洋卫星——HY-1B卫星成功发射,实现了海洋水色卫星由试验应用型向业务服务型的过渡。

HY-1B卫星是中国第一颗海洋卫星(HY-1A卫星)的后续星,星上载有1台10波段的海洋水色扫描仪和1台4波段的海岸带成像仪。该卫星在HY-1A卫星基础上研制,其观测能力和探测精度进一步增强和提高。主要用于探测叶绿素、悬浮泥沙、可溶有机物及海洋表面温度等要素,进行海岸带动态变化监测,为海洋经济发展和国防建设服务。目前该卫星也已停止运行。

中国第一颗海洋动力环境卫星——HY-2卫星

2011年8月16日,我国第一颗海洋动力环境卫星——HY-2卫星,在太原卫星发射中心成功发射。目前该卫星仍在轨运行。

该卫星搭载微波散射计、雷达高度计、扫描微波辐射计和校正微波辐射计4个微波遥感器,集主、被动微波遥感器于一体,具有高精度测轨、定轨能力与全天候、全天时、全球探测能力。其主要使命是监测和调查海洋环境,获得包括海面风场、浪高、海流、海面温度等多种海洋动力环境参数,直接为灾害性海况预警预报提供实测数据,为海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设等提供支撑服务。

高分三号——探海监测全能星

2016年8月10日,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙型运载火箭成功将高分三号卫星送入预定轨道。该卫星的应用填补了我国自主高分辨率多极化合成孔径雷达遥感数据的空白,可应用于海域环境监测、海洋目标监视、海域使用管理、海洋权益维护和防灾减灾等,并可全天时、全天候、近实时监视监测。

高分三号卫星具备12种成像模式,涵盖传统的条带成像模式和扫描成像模式,以及面向海洋应用的波成像模式和全球观测成像模式,是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星。它的分辨率达1米,是同类卫星中分辨率最高的。举例来说,从太空往地球看,1米的分辨率在陆地上可以看到小汽车,在海上可以看到小游艇。

高分三号卫星显著提升了我国对地遥感观测能力,能够获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像,极大地改善我国天基高分辨率SAR数据严重依赖进口现状,使天基遥感跨入全天时、全天候、定量化、米级的应用时代

截至目前,高分专项已完成全部7型卫星工程的立项,高分一号、高分二号、高分三号、高分四号卫星已成功发射。其中,高分一号卫星实现了中分辨率与大幅宽相结合的观测能力,高分二号卫星标志着我国民用遥感卫星正式跨入亚米级分辨率时代,高分三号卫星是我国首颗1米分辨率C频段多极化合成孔径雷达成像卫星,高分四号卫星是世界首颗地球同步轨道高分辨率成像遥感卫星。高分专项被亲切地称为“中国人自己的全球观测系统”,在行业和区域应用、国际合作等方面发挥了重要作用。(朱彧)

关键词: 海洋经济 蓝色经济 青岛 海洋 一带一路

编辑:官芝馥

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