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我国地质灾害监测又添利器 陆地探测一号01组A星成功发射

发布日期:2022-01-27 来源:科技日报
2022-01-27 来源:科技日报

1月26日,由中国航天科技集团有限公司第八研究院抓总研制的陆地探测一号01组A星在酒泉卫星发射中心成功发射。在轨后,陆地探测一号01组A星将为地质灾害、土地调查、地震评估、防灾减灾、基础测绘、林业调查等领域提供强有力的空间技术支撑。卫星突破了严格回归轨道设计与控制等关键技术,填补了我国L波段合成孔径雷达(SAR)卫星领域的多项空白,可在千里之外的太空实现地表毫米级的形变测量,对地质灾害隐患的早期识别、灾后评估与救援具有重要意义。

穿云透雾:服务国计民生

地质灾害是人类面临的共同问题,我国地质灾害种类繁多,每年因山体滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等造成的人民生命安全和财产损失以百亿计。但同时,地质灾害的监测又是世界科学家面临的共同难题。

“地质灾害往往会造成通讯、道路的中断。比如汤加火山喷发后,地面通讯全部中断,卫星观测数据就成为救灾工作的第一手资料。”陆地探测一号01组卫星总设计师陈筠力介绍,“地质灾害发生的同时,往往伴随降水、云雾等现象。雷达卫星的特点使其可以穿透云层和地表植被,实现全天候、全天时、高精度的观测,在灾害监测中具有得天独厚的优势。”

此次发射的陆地探测一号卫星采用了L波段合成孔径雷达差分干涉探测体制。“L波段雷达的波长在23厘米左右,对植被具有更好的穿透力,适应我国山地多、林木覆盖较广的特点。”陈筠力介绍。“差分干涉其实就是应用了物理学上波的干涉原理,通过卫星雷达获取同一个地区的遥感数据,然后进行演化和计算,形成差分干涉图,比对后就可以获取地表精确到毫米级精度的形变,能为地质学家开展地质灾害隐患早期识别、地震监测、火山运动、构造运动、城市沉降等研究提供重要的技术支撑。”

据悉,此次卫星搭载的SAR天线总面积超过33平方米,是目前国内在轨口径最大的SAR卫星。地面观测分辨率达到米级,形变测量精度达毫米级。

精准控制:在轨飞行不偏航

卫星在地球轨道上不断绕飞运动,而差分干涉的原理要求卫星在多次飞行后,必须能在同一位置进行观测,这给卫星的轨道设计及控制提出了前所未有的挑战。

“卫星在太空飞行,实际上也是有一根‘车道’的,但受到各种因素的影响,飞行轨迹会有上下左右的变化,把它形象化,就会形成一个类似‘管道’的模型。严格回归轨道设计与控制,就是确保卫星在飞行中尽量要运行于这个管道之中,不偏航。”卫星副总设计师王文妍解释。

研制团队基于精准的地球高阶重力场模型,提出了严格回归轨道设计新方法,创新性地采用立体空间自主确定与控制技术,使卫星回归精度可达亚米级。重复观测时,卫星轨道管道控制半径可精确控制在350米以内,达到国际先进水平。

多极化:多彩描绘秀美山河

多极化和全极化是当前SAR遥感发展的主要方向。“简单来理解,单极化就是一幅黑白图像,而多极化的图像则包含更丰富的地物信息,可以多彩地描绘我们锦绣的山河。”卫星总指挥李瑞祥解释。

为了解决传统SAR卫星全极化可视范围小、应用受限的问题,卫星研制团队创新性地提出了混合极化星载SAR波束赋形等一系列成像新技术,将使全极化模式可视范围提高两倍,大幅提升卫星观测性能。“为了适应地质、土地、地震、减灾、测绘、林业等行业不同的观测需求,我们对卫星的观测模式进行了优化设计,并将在国内首次实现混合模式极化观测,有利于提升土地利用分类等定量遥感业务能力。”李瑞祥介绍。