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迈向卫星探海的新时代

2018-10-30 09:25 中国·青岛蓝色经济网

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◎9月7日,我国在太原卫星发射中心用长征二号丙运载火箭成功发射海洋一号C星。

◎10月25日,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射海洋二号B星。

◎10月29日,我国计划在酒泉卫星发射中心用长征二号丙运载火箭发射中法海洋卫星。

海洋一号C卫星和海洋二号BB卫星是海洋业务卫星,也是我国规划和实施中的海洋水色卫星星座和海洋动力卫星星座的重要组成部分。中法海洋卫星是我国和法国合作研国和法国合作研制的首颗卫星制的首颗卫星。。不到两个月,中国海洋卫星星座式组网运行驶入“快车道”,开启卫星探海的新时代,为人类更好地了解海洋做出“中国贡献”。

海洋卫星家族连续增添成员

2018年以前,我国在轨的海洋卫星只有“海洋二号A”和“高分三号”。

2011年发射的“海洋二号A”是一颗海洋动力环境卫星,获取的海面风场、有效波高、海面高度、海面温度等海洋动力环境数据已广泛用于海洋防灾减灾、资源开发、海上安全等业务中。但是,只有这一颗动力卫星,无法满足各项应用对高时效和高空间分辨率信息以及卫星遥感的需求,仍需借助国外在轨同类卫星获取数据。

2018年下半年,我国海洋卫星发展迎来重要转机。“海洋一号”和“海洋二号”新成员横空出世。

9月7日11时15分,我国第三颗海洋水色系列卫星海洋一号C卫星成功发射升空。该星获取的叶绿素浓度、悬浮泥沙、海冰、溢油、赤潮等信息,将在海洋环境保护、海洋开发管理和海洋防灾减灾等领域发挥重要作用。

海洋一号C卫星将与计划2019年发射的海洋一号D卫星组成我国首个海洋民用业务卫星星座,进行上、下午组网观测,大幅提高了水色卫星全球覆盖能力。但是,由于卫星数量较少,同样存在观测数据频次少、时效性差和连续观测能力不足等问题,还是要借助部分国外数据。

佳音再次传来。10月25日06时57分,我国第二颗海洋动力环境系列卫星海洋二号B星成功发射升空。它标志着我国自主研制的海洋动力环境监测卫星正式进入业务运行阶段。

海洋二号B卫星是目前在轨利用单一卫星平台获取海洋动力环境信息最多的卫星,测高精度提高到5厘米,具备了完全自主的高精度精密测定轨能力,达到了国际同类卫星的观测精度和同等精密定轨水平。该星获取的海风、海浪、海流、海温等海洋动力环境信息可进一步满足海洋业务需求并兼顾气象、减灾、水利等行业的应用需求,并在国际对地观测体系中发挥重要作用,从而为我国积极参与全球治理提供技术支撑。它将与后续发射的“海洋二号C”和“海洋二号D”卫星组成我国首个海洋动力环境卫星星座,形成全天候、全天时、高频次全球大中尺度海洋动力环境卫星监测体系。

随着“十二五”和“十三五”我国海洋卫星规划的落实,到2020年,完整的海洋遥感立体观测体系将逐步形成,可实现海洋行业卫星数据应用产品自给率达到或超过80%的目标。届时,我国认识海洋和经略海洋的能力将显著增强,海洋卫星必将在加快建设海洋强国和全球海洋治理进程中发挥重要作用。

中法海洋卫星十三年磨一剑

10月29日,中法两国合作研制的首颗卫星——中法海洋卫星将按照计划发射。

中法海洋卫星是世界首颗具备全球全天候、全天时连续同步获取海洋风浪信息的卫星,在海洋防灾减灾和海上航行安全保障等方面,较其他卫星优势明显,是我国海洋系列卫星的重要补充。该星可获取全球大洋海面风场、海浪波谱、有效波高、波陡信息,并分辨出涌浪和风浪,可为海上船舶航行提供实况信息,指导船舶安全航行和优化航线。其数据与同期在轨的海洋二号卫星数据形成时间观测序列,有望提高海洋预报实效和精度。

中法海洋卫星项目于2005年正式启动,2009年立项,旨在研究海洋表面风场和海浪情况,提高海洋气象预报能力和人类对气候变化的认知。

在2017年10月中国国家航天局和法国驻华大使馆联合举行的新闻发布会上,法国大气、环境与地球观测实验室主任达尼艾·欧赛女士说,“在海洋观测方面,虽然很多国家已经有海洋观测卫星,并且在轨运行已经成为常态,但是要想覆盖全球的海面,观察复杂气候、风浪的现象,需要更多国家的卫星进行联手合作。中法海洋卫星能对风和浪进行非常高精度的观测,特别是它不但能观察普通的风浪,还能观察极端天气下风浪的状态。”

中国航天科技集团公司五院东方红卫星有限公司总工程师王丽丽介绍,在合作中,中方承担卫星平台和部分载荷研制,以及卫星发射、地面接收和应用等;法方承担卫星部分载荷研制和数据传输,同时提供两个地面接收站;卫星测控由中法共同完成。

据了解,卫星在我国较为成熟的CAST2000卫星平台基础上,搭载了法国用于研究海浪的波谱仪和中国科学院研制的用于海面风场监测的微波散射计。交付使用后,卫星在距地520公里的轨道上对全球海洋的风场、浪场进行24小时监测。监测数据供两国科学家共享使用。

中法海洋卫星项目得到了两国领导的高度重视。2014年3月,中国国家主席习近平对法国进行国事访问期间,法国国家空间研究中心和中国国家航天局签署了关于加强中法在海洋学与天体物理学领域合作的协议,中法海洋卫星列入了中法合作中长期规划中。2018年1月,法国总统马克龙到访中国空间技术研究院,看望了CFOSAT研制团队代表。双方将中法海洋卫星写入了中法联合声明。

13年来,中法两国工程与科学团队每年多次召开各类专题视频、电话会议,两国航天设计队伍就研制生产、项目管理、工艺测试流程等方面广泛交流合作,确保了工程质量。双方还多次召开中法联合指导委员会会议,推动项目进度,把握发展方向。目前,中法海洋卫星科学数据管理计划已经签署,为双方应用研究和全球气候变化研究奠定了基础。

全球组网与航天强国比翼飞

从2002年5月15日第一颗海洋卫星——“海洋一号A”飞向太空,到2018年10月29日的中法海洋卫星即将发射;从单一型号,到多种型谱;从试验应用到业务服务,再到全球星座式组网,我国海洋卫星从无到有,一路披荆斩棘,实现了令人振奋的跃升,具备了全球海洋水色、海洋动力环境和海洋监视监测能力。根据规划,到2020年我国将研制和发射3大系列海洋卫星10余颗。

放眼全球,当今沿海各国对于海洋遥感的信息需求日益迫切,海洋卫星各有特点。

据了解,美国在轨运行的卫星和2035年之前的卫星计划中具备海洋观测功能的卫星有近30颗,仍是卫星种类最多、技术指标最先进的航天强国。通过自主研发和合作研发的方式,形成了获取全球海面高度信息的JASON卫星系列;获取海洋重力场的GRACE卫星系列;获取海洋水色和海温的JPSS极轨卫星系列;获取海面温度和海冰信息的静止轨道GOES卫星系列;用于激光测高的Icesat-2卫星系列等。

欧洲的卫星主要由欧洲太空局和欧洲气象卫星应用组织研发,目前在轨和后续卫星约为25颗,具备海面高度、海面盐度、风场、海温、波高、波浪谱、重力场和海洋水色等海洋环境信息的观测能力。

俄罗斯在轨和后续卫星约10颗,有多个卫星系列,主要载荷有合成孔径雷达、高光谱成像仪、微波散射计等,是第一个规划有极地卫星系列的国家。

除我国外,只有印度规划和实施了海洋卫星观测OceanSat系列,用于海洋水色和海面风场、海面温度等部分海洋动力环境要素的观测。但是,印度用于海洋观测卫星上的主载荷——雷达高度计、微波辐射计和微波散射计分别由美国和法国研发,未实现自主研制。另外,日本、加拿大和韩国等都有各自的卫星计划,但海洋环境要素的获取能力和种类方面都不全面。

补齐短板推进海洋观测自主化

“我国海洋卫星拥有诸多优势。”据中国工程院院士、自然资源部国家卫星海洋应用中心主任蒋兴伟介绍,我国海洋卫星实现了系列化、业务化的发展,卫星型谱全、种类多、获取的海洋遥感信息多,这在全球对地观测体系中是独有的。在卫星和载荷方面已完全实现了自主设计和研制;有效开展了海洋水色、海洋动力卫星数据产品的国际交换与合作,取得了可喜的成果。

如今,我国海洋卫星正向系列化、业务化的方向快速迈进。但由于起步晚、数量少,仍需克服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等问题,健全完善自主研发的海洋卫星数据产品标准化体系、产学研用体系等。此外,对海面盐度、次表层观测和地球同步海洋观测,以及专门用于极地海洋环境观测的卫星是下一步发展方向。

我国海洋强国建设的加快,对海洋科学研究水平、海洋环境监测能力、海洋灾害防御能力、海洋资源开发和利用效率等方面提出了更高要求,海洋卫星也需同步加大信息服务能力,加快建设多星组网的卫星观测体系,加快新型遥感载荷的研制,提高多要素、高精度、全覆盖的全球海洋综合空间观测能力,丰富海洋卫星产品体系,提高数据定量化水平,为“海洋卫星强国梦”提供了强力支撑。

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我国第一颗海洋卫星——海洋一号A卫星

2002年5月15日,太原卫星发射中心,海洋一号A卫星与风云一号D卫星由长征四号乙火箭一箭双星发射升空。海洋一号A卫星于2002年5月27日到达预定轨道。目前该卫星已停止运行。

海洋一号A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,另一台是四波段海岸带成像仪。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。

我国第二颗海洋卫星——海洋一号B卫星

2007年4月11日,我国第二颗海洋卫星——海洋一号B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。目前该卫星也已停止运行。

海洋一号B卫星是海洋一号A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。该卫星在海洋一号A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。

我国第一颗海洋动力环境卫星——海洋二号A卫星

2011年8月16日,我国第一颗海洋动力环境卫星——海洋二号A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、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。

探海监测全能星——高分三号卫星

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。目前在轨运行。

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。

(朱彧)

关键词: 海洋经济 蓝色经济

编辑:徐琛

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