浩瀚宇宙再添一颗“中国星”!昨天凌晨,由上海航天技术研究院抓总研制的高分五号卫星在太原发射基地成功升空并进入预定轨道,这是上海航天人的骄傲,也是“上海制造”的荣耀时刻。高分五号是我国首颗高光谱综合观测卫星,也是我国高分重大专项中唯一一颗高光谱观测卫星,是我国实现高光谱分辨率对地观测能力的重要标志之一。

高分五号卫星太阳板展开图。 宋卓璟 摄

要做就做最好。立项之初,研制团队对标国际同期在轨运行的大气高光谱探测仪器和规划中的新一代星载高光谱成像仪的技术指标,果断决定搭载6台全新研制的有效载荷。其中,包括2台先进的高光谱/多光谱陆地观测载荷(可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪)和4台先进的大气类观测载荷(大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪和大气气溶胶多角度偏振探测仪),光谱分辨率国内最高,国际领先。

高分五号卫星投入使用后,将为我国环境综合监测、国土资源勘察、气候变化研究、防灾减灾、农作物分类与估产等提供有力支撑,为美丽中国建设增添了一双“慧眼”。

不仅能探矿还可分析是何种矿

高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域。高分五号卫星总指挥蒋光伟说:“用户对高分五号卫星的需求非常迫切,2012年12月31日赶在当年的最后一天卫星获批立项。”那时,闭幕不久的党的十八大上首次提出了要建设美丽中国,这也是当时环境?；げ?现为生态环境部)作为用户的第一颗卫星。

地球上不同物质都有自己独特的光谱特征,如果说肉眼只能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱探测则可以分析物质的具体成分。比如说通过高光谱遥感技术,不仅能探测一个地方有没有矿,还可以分析是何种矿。蒋光伟告诉记者,一般多光谱卫星有几个到几十个探测通道,高分五号卫星6台载荷不仅实现了从紫外至长波红外全谱段的高光谱观测,而且其中可见短波红外高光谱相机一个载荷就有330个探测通道,可以获取0.4-2.5微米谱段的图像和连续光谱信息,其强大探测能力自不待言。

大气主要温室气体监测仪,是国际上首台采用空间外差干涉体制进行温室气体探测的有效载荷,可获取二氧化碳、甲烷等大气温室气体的高光谱数据,可用于对区域大气环境监测以及全球温室气体起源与经风向传播的“旅行图”进行分析等,为气候变化研究及环境外交提供基础数据。“高分五号卫星其实是将大气和陆地观测两类卫星的功能集合在一颗星上。”高分五号卫星总设计师孙允珠说。

突破关键技术实现高可靠长寿命

高分五号卫星就像是一个“全能运动员”,在国内首次运用高光谱/多光谱对地成像观测、天底观测、掩星观测、海洋耀斑观测、多角度观测、偏振观测等多种探测手段,是国内探测手段最多的光学遥感卫星,工作模式多达26种。它强大的综合观测能力让用户对卫星的需求更为迫切。据蒋光伟透露,当时国内低轨遥感业务星设计寿命一般为3-5年,高分五号作为首颗科学试验卫星,设计寿命要求达到8年,还要提前发射,这使研制工作难度进一步加大。

要知道,高分五号在705公里的太阳同步轨道,每天都要经历近15次高低温变化和空间辐照影响,这对卫星使用寿命无疑是极大考验。为此,研制团队整整花了一年时间重新论证并改进、优化原先的设计方案,从元器件到线缆,从电源到活动部件,从载荷到平台,一一梳理,并针对探测器、制冷机等寿命薄弱环节开展了75项试验验证,突破多项关键技术。

为验证数传分系统的核心单机固存的长寿命和高可靠性,团队做了8万次的读写试验,相当于在轨使用16年,没有发现一个坏区。卫星天线在轨每天要进行大角度的摆动,是对使用寿命考验最大的部件之一。即使卫星实际在轨运行8年也只需6万多次摆动,但高分五号团队在地面做了8万次摆动验证试验。

高分五号卫星从立项研制到成功发射正好经历了国家提出建设美丽中国砥砺奋进的五年,在轨运行的前三年是我国进行环境治理攻坚战的三年。投入使用后,将在我国高光谱分辨率遥感卫星应用方面起到重要示范作用。记者 刘锟