高分三号卫星
2016年8月10日在太原卫星发射中心发射的卫星
2016年8月10日6时55分,高分三号卫星在太原卫星发射中心长征四号丙运载火箭成功发射升空。
简介
2016年8月10日6时55分,我国在太原卫星发射中心长征四号丙运载火箭成功发射高分三号卫星。高分三号卫星由中国航天科技集团公司五院抓总研制,是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,将显著提升我国对地遥感观测能力,是高分专项工程实现时空协调、全天候、全天时对地观测目标的重要基础。
为满足多用户需求,高分三号卫星在系统设计上进行了全面优化,具有高分辨率、大成像幅宽、多成像模式、长寿命运行等特点,主要技术指标达到或超过国际同类卫星水平。高分三号卫星的成功发射是高分专项工程建设的又一重大成果。
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。卫星成像幅宽大,与高空间分辨率优势相结合,既能实现大范围普查,也能详查特定区域,可满足不同用户对不同目标成像的需求。此外,高分三号卫星还是我国首颗设计使用寿命8年的低轨遥感卫星,能为用户提供长时间稳定的数据支撑服务,大幅提升了卫星系统效益。
技术特点
作为一颗全新的微波合成孔径雷达卫星,高分三号研制工程具有5大特点。
新体制定量化
与以往研制的卫星相比,由于该卫星所承担的任务和用途不同,为使其获取更多的信息,采用了全新的体制和多极化的设计,使得卫星可以尽可能把来自于各方面的信息都收集起来,传递给地面,从而为全方位获取地表的4种极化信息提供依据。高分三号卫星的分辨率可以达到1米,是世界上分辨率最高的C频段、多极化卫星。同时卫星获取的微波图像性能高,不仅可以得到目标的几何信息,还可以支持用户的高定量化反演应用;
多模式多功能
高分三号有12种工作模式,是世界上工作模式最多的合成孔径雷达卫星。它不但可以观测陆地、也能观测海洋;不但能够大范围地普查,也能够对特定的目标进行详查;不但能够看到目标,还能够精确测量目标;具有全天候、全天时、全方位的特点;
功率大能力强
高分三号的功率达万瓦级,可以获取高性能的微波图像。同时高分三号是我国首颗连续成像时间达到近小时量级的合成孔径雷达卫星,极大地提高了卫星获取数据的能力;
大尺度高精度
高分三号是我国低地球轨道上第一颗大尺度、大翼展卫星,卫星的天线有15米长,两个太阳翼展开后,卫星的翼展达18米。大尺寸、大翼展给卫星的设计、研制、试验验证、定姿定轨和在轨运行稳定性等都带来了巨大的挑战,研制如此大尺度、大翼展的卫星,在中国至间技术发展史上从未有过。在大尺度的基础上,卫星需要实现高姿态稳定度、高天线形面精度和温控精度,在以往卫星研制中也是少有的;
高可靠长寿命
高分三号是我国低地球轨道上第一颗设计寿命达8年的卫星。此前,我国低地球轨道上的卫星设计寿命最长为5年,而高分三号卫星则增加了近一倍。长寿命使得卫星可以获取更多的观测数据,极大地提升了卫星效益。
应用目标
(1)获取我国主张的300万平方千米管辖海域的监视数据,提供油气资源勘探开发、船舶作业、岛礁变化、海面溢油、风暴潮、巨浪、海冰等信息,提升海洋权益维护能力,为海上侵权突发事件快速响应提供服务;
(2)为我国减灾及自然灾害救助应急综合部门定期获取全国范围内,尤其是灾害频发区和人口密集区的高分辨率多极化的星载合成孔径雷达数据,为后续灾害预警、监测、评估、决策、应急等提供数据保障。将高分三号卫星系统纳入国家减灾救灾业务体系,实现与减灾救灾、应急救灾、恢复重建等业务工作无缝衔接,成为洪涝、滑坡泥石流、地震、干旱、雪灾、冰凌、海冰、火灾及次生灾害的遥感减灾救灾的重要数据源之一;
(3)为水利部门在涉水灾害监测与评估、水资源评价与管理、水环境监测、水土保持监测中,提供自主合成孔径雷达卫星数据源;
(4)为气象部门提供灾害天气、气候变化、环境事件的预报预测和监测服务,提高气象部门监测预测的能力;
(5)为农业、国土、环保、国安、公安、电子政务与主体功能区、住建、交通、统计、林业、地震、测绘、国防等部门提供监测服务,提高行业应用能力;
(6)获取全球大洋和近海的高分辨率风、浪监测数据,提高海洋预报和海况预报精度;
(7)更新海岛和海岸带环境综合督查数据,为海洋综合管理提供服务。
拍摄影像
2022年,由李德仁院士领衔,武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、武汉大学遥感信息工程学院、国家卫星海洋应用中心等单位联合研制我国首个全球雷达正射影像一张图,近日正式发布,并向各行业用户提供数据和信息服务。此前,武汉大学等单位2018年发布的全国雷达正射影像一张图已经服务于审计、农业、林业、水利、国土、环境、灾害、海洋、国家安全等部门,获得2019年测绘科技一等奖。
据了解,相较于卫星上搭载的光学仪器,雷达能全天候工作,拍摄地表的效率更高。此次发布的全球雷达正射影像一张图,使用我国雷达卫星——高分三号拍摄,覆盖了大部分的全球陆地及主要岛屿,拼接成一张几何无缝、颜色无差的图。
研制意义
21世纪,为适应海洋开发利用、减灾救灾和环境保护的需求,我国开始合成孔径雷达卫星的研制工作。2011年8月,我国海洋二号雷达成像卫星发射成功。海洋二号卫星是我国首颗获取海洋动力环境信息的雷达成像卫星,也是世界上第一颗集散射计、辐射计、高度计等微波主、被动观测载荷于一体,可同时测量海面高度、海温、风速、波高的卫星。2012年11月,我国成功发射环境一号C合成孔径雷达卫星,与2008年9月升至的环境一号A, B星组成星座,用于环境监测。虽然海洋二号、环境一号C合成孔径雷达卫星在应用上取得了极大的成功,但随着我国资源调查、减灾救灾、环境保护等众多领域需求的激增,研制性能更为先进、多用途的合成孔径雷达卫星成为加快我国信息化建设的当务之急。在进行国家重大科技专项“高分辨率对地观测系统”民用领域项目规划过程中,航天科技人员通过对21种典型的遥感应用观测目标雷达适应工作频率进行统计,认为C频段对18种遥感应用观测目标具有很好的适应性,可以满足海洋、减灾、水利、气象和其他用户的广泛需求。因此,选择了研制高分辨率、多模式、多极化、C频段的合成孔径雷达卫星高分三号卫星。高分三号卫星是“高分”专项民用领域中目前唯一的相控阵雷达成像卫星,作为我国“高分”重大专项民用领域微波遥感卫星的“独生子”,它的发射和应用意义重大。
加快了我国“高分”系统建设进程,为“数据中国”建设提供技术支撑。
实施高分辨率对地观测系统重大专项,是实现中华民族伟大复兴的重大举措,是我国在新时期加快信息化建设的重要战略部署,也是加快资源开发、环境保护、提高减灾救灾能力水平的重要举措。随着国民经济的增长和民用各业务领域应用的迫切需求,高分辨率雷达成像卫星遥感数据需求呈逐年增长的趋势,急需能够满足陆地和海洋观测要求的合成孔径雷达卫星。作为一颗C频段多极化合成孔径雷达成像卫星,高分三号能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测,并通过左右姿态机动扩大对地观测的范围和提升快速响应的能力;作为一颗具有1米高分辨率的卫星,高分三号能够获得更为清晰的图像,得到更多的地物信息;高分三号卫星具备多工作模式,这种多模式的设计,使得该卫星能够满足多用户对分辨率、测绘带宽的不同需要;作为一颗多极化的合成孔径雷达卫星,高分三号能够提高目标发现、分类和识别的概率,满足不同用户的观测需求,有着广泛的应用潜力;高分三号是一颗不论在陆地和海上都可以应用的卫星,做到了“海陆全能”,特别是对于海洋维权、海洋开发和海洋资源保护具有重要意义。因此,它的发射成功和应用,填补了我国高分重大专项系统微波遥感卫星的至白,开辟了一个全新的应用领域。
卫星用户众多,市场应用前景广阔。
高分三号卫星的主用户包括国家海洋局、民政部、水利部、中国气象局以及十几个行业,其获取的C频段多极化微波遥感信息,在海洋观测、水利应用、灾害监测、环境监测等方面具有独特的优势,可以为各行业用户提供连续、高质量、高精度对地观测数据,广泛服务于我国海洋、减灾、水利及气象等多个行业及业务部门,应用领域十分广泛。比如,通过高分三号卫星提供的可靠、稳定的高分辨率微波遥感图像,可以提高我国海洋环境灾害监测与预报能力,增强我国近海海域管理和环境保护的能力;可以为减灾备灾、应急救灾、恢复重建提供多层次、立体动态信息,加快灾害监测与评估进程,增强灾害的快速反应能力,对防灾救灾工作提供有力保障;可以进行台风、风暴潮、泥石流、山体滑坡等自然灾害监测预测,提高抵御自然灾害的能力;此外,在促进我国国际界河管理、涉外水资源谈判等方面也具有重要意义。因此,该卫星的发射和应用,为我国实施海洋开发、陆地环境资源监测和防灾减灾等,将提供重要技术支撑,在国民经济和国防建设等众多领域将产生直接经济和社会效益,并进一步带动相关产业的技术进步。同时,它还将在引领我国民用长寿命高分辨率微波遥感卫星应用方面,起到重要的示范作用。值得一提的是,我国是一个自然灾害频发的国家,天基信息系统建设的任务繁重,这种“一星多用”,一次发射、多方受益的设计思路,也充分彰显了中国航天一直坚持和实践的少花钱多办事的“中国特色”。
丰富了我国“高分”系统卫星数据源,推动了我国卫星遥感水平跨越发展。
我国“高分”专项民用领域规划了数颗对地遥感卫星,这些卫星大都是具有不同功能性能、运行于不同轨道、服务不同用户的光学遥感卫星。高分三号作为我国高分专项民用领域中目前唯一的合成孔径雷达成像卫星,具有不受光照和气候限制,全天候、全天时工作的特性,特别是对云层、地表植被、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力。因此,它可以弥补卫星光学探测的不足,给人们提供更多、更为全面详尽的信息。该卫星的发射和应用,把我国“高分”系统建设由可见光、热红外、远红外带入到微波辐射区,迎来了卫星微波遥感应用的新时代。
实现了我国雷达成像卫星技术的重大跨越,推动了空间技术的发展。
虽然之前我国已成功发射和应用了多颗合成孔径雷达卫星,但观测的性能还不能满足国内多用户的需要,与国外相比还有一定的差距。主要表现在分辨率低,工作模式少,极化方式单一,不具备双侧视能力。为研制世界上性能最先进的C频段多极化合成孔径雷达卫星,卫星总体单位中国至间技术研究院科技人员通过技术创新,攻克了大量关键技术,实现了高性能、长寿命合成孔径雷达卫星研制技术的重大突破。研制团队先后攻克了以低轨道卫星长寿命高可靠设计、分析及验证技术,大挠性高精度高稳定卫星控制技术,高品质万瓦级脉冲大功率电源及多母线供电技术,卫星机电热一体化、数字化三维协同设计及制造技术,轻量化、双极化共壁波导缝隙天线技术,大功率、C频段四通道T/R组件技术,大型相控阵天线高功率合成及高精度指向技术,陆海兼容多模式多极化成像技术,大型面阵及机构高精度装配、展开及面型控制技术,SAR成像性能地面仿真及验证技术等为代表的50多项关键技术,多项技术填补了国内和国际至白。这些关键技术的突破,不仅实现了我国低地球轨道长寿命、高分辨率合成孔径雷达卫星研制技术“里程碑”式的重大跨越,还将极大地推动我国卫星工程的设计和研制技术的发展。
实现了微波图像数据自主,为国家信息安全提供可靠保证。
此前,我国民用合成孔径雷达卫星图像数据均为进口,不仅价格昂贵,且有时在紧急时刻不能在第一时间获取数据。高分三号卫星所提供的可靠、稳定的高分辨率微波图像数据,将极大地满足国内用户对高分辨率民用微波遥感卫星数据的需求,结束我国微波遥感数据图像长期依靠外国的历史,不仅可节省大量国家外汇资金,而且为建立我国独立自主的微波遥感数据系统,实现我国各业务领域独立自主的应用和国家信息安全提供了可靠保证。
丰富了卫星微波遥感基础数据,进一步推动了技术进步和相关学科研究领域的发展。
高分三号卫星的研制带动了我国微电子、微机械、光学、新材料等诸多领域的技术进步,促进了相关产业的发展。同时,该卫星所获取的高分辨率基础数据,将进一步促进我国相关学术领域科学研究的不断深入,推动海洋学、冰川学、地质学、地形学以及生态学等学科领域的科技进步与发展。
高分三号03星成功发射 提升我国雷达卫星海陆观测能力
高分三号03星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中的一颗业务星,卫星技术状态与高分三号02星一致,主要载荷为C波段合成孔径雷达。该星充分继承高分三号成熟技术方案,发射入轨后将与在轨运行的高分三号、高分三号02星组网运行,形成海陆雷达卫星星座,实现1米分辨率、1天重访,将提升我国雷达卫星海陆观测能力,可满足海洋权益维护、海洋防灾减灾、海洋动力环境监测、海洋科学研究以及减灾、国土、环保、水利、农业和气象等领域应用需求。
系列卫星
高分三号系列卫星功能强大、性能优越,可满足海洋防灾减灾、海洋动力环境监测以及国土、环保、水利、农业和气象等领域的应用需求,被称为“太空全能神探”。
2016年8月10日,高分三号(01星)成功发射,8月25日传回首幅图像,这标志着我国雷达成像卫星全面服务国民经济建设的时代来临。高分三号(01星)是我国首颗长寿命设计的低轨大型遥感卫星,设计寿命为8年。在太空巡游近6年以来,该卫星长期处于任务饱和状态,并保持着“零问题”的高质量纪录。
高分三号(01星)具备探测海洋内波的能力,已经成为当前监测海洋内波的重要力量。
2021年11月23日,高分三号02星成功发射,与01星实现双星运行,迈出了我国海陆监视监测合成孔径雷达(SAR)卫星星座建设的关键一步。
2022年4月7日7时47分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高分三号03星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像,为我国海洋开发、陆地环境资源监测和应急防灾减灾提供业务化应用数据支撑。
随着02星、03星的加入,再加上原有的01星,高分三号系列卫星“三星组网”将大大提升卫星的重访和应用能力。“单星运行时,01星实现对地面同一地点的平均重访需要0.6天;而随着03星入轨运行,这一时间可以缩短至0.2天,单日成像提升到5次。
技术应用
2022年入汛以来,江西省遭遇了多轮较大范围强降雨过程,防汛抗灾形势十分严峻。
国家航天局对地观测与数据中心第一时间协调高分江西中心,对重点受灾区域启动卫星应急观测工作,将两批次高分卫星数据及分析结果迅速分发至防汛一线相关单位,为灾害应急、抢险救援等工作提供了遥感技术保障。
2024年4月18日以来,广东省大部普降暴雨,韶关市和清远市多地出现内涝积水、山体滑坡等险情,交通、通信、电力部分中断。中国航天科技集团有限公司所属中国资源卫星应用中心立即启动重大自然灾害应急响应机制,第一时间为救援提供卫星图像信息,为灾害救助提供支持。为掌握受灾区域实时情况,中国资源卫星应用中心紧急调度在轨卫星,通过开展卫星综合统筹、测控资源协调和成像指令修改,迅速安排高分三号卫星、高分三号02星、高分三号03星、陆地探测一号01组A星、环境减灾二号05星、中巴地球资源卫星04A星对灾区进行观测。截至2024年4月28日,已安排卫星成像16次,获取灾后数据23景,第一时间提供给部委相关单位,及时提供灾情状况信息。
参考资料
最新修订时间:2024-05-13 14:20
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