我国将于2007年下七个月初次发出遭受与灾殃监测预先报告小卫星,HJ-1C卫星是华夏首颗民用雷达卫星

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【据国家航天局网2008年09月06日报道】

【据新华网2006年8月11日报道】
我国将于2007年下半年首次发射环境与灾害监测预报小卫星,用于环境监测与灾害预报。目前,在建的“2+1”星座中,卫星和传感器正在根据研制总要求进行生产。

“环境一号”卫星系统是中国国务院批准的专门用于环境和灾害监测的对地观测系统,由两颗光学卫星一颗雷达卫星组成,拥有光学、红外、超光谱多种探测手段,具有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。

2008年9月6日,太原卫星发射中心,搭载着环境与灾害监测预报小卫星A、B星的长征二号丙运载火箭成功发射升空。经过一段时间的调姿飞行,两颗卫星准确定位于高度为650千米的太阳同步圆轨道,星上载荷逐步打开并投入工作,发射取得了圆满成功。

我国环保系统目前已有两千多个环境监测站,每年约上报监测数据3000万个,对大气、水体、生态等方面的环境监测取得了不少成功经验。但我国环境与灾害监测与研究手段基本停留在常规阶段,无法实现大范围、及时、动态的环境和灾害监测。

结构特点研制历程使用情况结构特点

此次采用“一箭双星”方式发射升空的环境与灾害监测预报小卫星A、B星是我国“环境与灾害监测预报小卫星星座”三颗卫星中的两颗光学卫星。该星座的主要任务是对自然灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时的动态监测,对灾害和生态环境的发展变化趋势进行预测,对灾情和环境质量进行快速和科学评估,提高灾害和环境信息的观测、采集、传送和处理能力,为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提供科学依据。“此星座的建成并发挥作用以后,将在我国对地观测系统中占有重要地位”,国家航天局局长、国家国防科技工业局副局长孙来燕表示。

环境与灾害监测预报小卫星星座建设就是要通过构建多颗遥感小卫星组成的星座,初步建立起先进的环境与灾害监测预警体系,提高我国环境监测和综合减灾能力,实现大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测。

环境1号包含HJ-1A、HJ-1B、HJ-1C卫星。

卫星工程由国家国防科技工业局抓总负责,具体分为卫星系统、运载系统、发射场系统、测控系统、地面系统和应用系统六大系统。卫星由中国航天科技集团公司所属航天东方红卫星公司牵头研制,中国科学院有关单位参加了有效载荷的研制任务;运载火箭由中国航天科技集团公司所属运载火箭技术研究院研制;太原卫星发射中心负责星箭发射;西安卫星测控中心负责测控任务;地面系统由数据接收、地面数据处理、分发服务系统组成,中国科学院中国遥感卫星地面站负责卫星数据的接收,中国资源卫星数据中心负责数据处理、分发;应用系统由减灾应用系统和环境应用系统组成,国家减灾委和环境保护部共同负责卫星的业务运行管理。

环境与灾害监测预报小卫星星座由卫星系统、地面系统、应用系统三大部分组成。按照计划,首先建立由2颗光学小卫星和1颗合成孔径雷达小卫星组成的“2+1”星座,简称“环境一号”;其次采取资源共享的方式,积极开展国际合作,完成由4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座,实现全球环境与灾害动态监测。

HJ-1A光学有效载荷为2台宽覆盖多光谱可见光相机和1台超光谱成像仪,HJ-1B光学有效载荷为2台宽覆盖多光谱可见光相机和1台红外相机,HJ-1C有效载荷为合成孔径雷达,其中HJ-1A还承担亚太多边合作任务,搭载泰国研制的Ka通信试验转发器。HJ-1A和HJ-1B双星在同一轨道面内组网飞行,可形成对国土两天的快速重访能力。

此次发射升空的A、B两颗光学星将可提供可见、红外谱段的光学遥感信息,具有多谱段、高谱段分辨率、大视场和快速重复探测的能力。A、B双星在同一轨道面内组网飞行,可形成对国土两天的快速重访能力,为环境与灾害监测预报小卫星星座的建成奠定坚实基础。

据介绍,卫星系统是指卫星平台和有效载荷、数据下传及在轨运行管理等内容;地面系统主要包括数据接受及其标准化处理、分发服务以及对卫星有效载荷的业务运行管理等内容;应用系统主要涉及卫星遥感数据在各领域的应用,即围绕特定应用目标的数据处理分析和数据应用产品生产等。

HJ-1C卫星是中国首颗民用雷达卫星,也是中国首颗S波段合成孔径雷达卫星,质量890千克,
轨道为500公里高度、降交点地方时上午6时的太阳同步轨道,将与已经发射的HJ-1A/B形成第一阶段的卫星星座。HJ-1C使用6*2.8米的可折叠式网状抛物面天线,天线将在卫星入轨后展开。S波段SAR雷达具有条带和扫描两种工作模式,成像带宽度分别为40公里和100公里。HJ-1C的SAR雷达单视模式空间分辨率可到5米,距离向四视时分辨率为20米,提供的SAR图像以多视模式为主。

势在必行的环境与灾害监测预报卫星系统

环境与灾害监测预报小卫星星座由多颗遥感小卫星组成,配备了宽覆盖CCD相机、红外相机、高光谱成像仪、合成孔径雷达等多种类型传感器,是目前国内民用卫星中技术最复杂、指标最先进的对地观测系统。国家环保总局和国家减灾委为卫星业主单位,共同负责卫星运行管理与应用系统建设。

研制历程

我国幅员辽阔、地形复杂、气候多变,是世界上自然灾害最多的国家之一。灾害不仅种类繁多,而且发生频繁,1998年的特大洪水、今年以来的南方雨雪冰冻和汶川特大地震等灾害都对我国国民经济和社会的持续稳定发展构成了严重威胁。加之我国经济的不断发展,人口负荷越来越大,人为破坏及自然退化的交织叠加影响,水土流失、土地荒漠化、湿地破坏加剧,空气、水源及固体废物污染等生态环境问题愈发严峻。这些都对我国国民经济和社会发展造成了严重影响,并对我国社会经济可持续发展直接构成威胁。

中国环境卫星遥感应用需求分析表明,为实现对我国生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时动态监测,全面反映生态环境质量变化的过程和趋势进行预测,必须要发展我国自己的环境卫星系统。
1998年环境保护部与国家减灾委员会共同提出“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”建设方案,2002年原国防科工委正式将“环境与灾害监测预报小卫星星座”命名为“环境一号卫星”,并列入民用航天“十五”计划和《中国航天白皮书》民用卫星发展重点。
环境一号卫星系统建设的主要任务是利用我国自主小卫星星座,形成对我国生态环境和灾害遥感监测的能力,为我国环境保护与防灾减灾提供遥感信息与技术支撑,全面提高我国环境和灾害信息的获取、处理和应用的水平。

经过长期努力,我国已在环境监测与减灾保护等方面取得了显著成果,建成了具有一定规模的灾害监测预报系统。我国现有的风云系列卫星、资源卫星及海洋卫星都可实现多种性能的对地观测,在灾害与环境监测方面发挥了很好的作用。然而,面对复杂多样的自然灾害及环境问题,这些卫星却都难以完全满足灾害和环境监测与预报所需的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率以及全天候的要求。如风云、资源和海洋卫星都采用可见光、红外仪器作为主要探测手段,不具备全天候观测能力,不能获取云层下的灾情信息,难以监测洪涝,也不能穿透地表,准确监测干旱灾情;同时,现有卫星都缺少成像光谱仪等具有高光谱分辨率的观测设备,而这类载荷对于环境监测是非常必要的。今年的5.12汶川大地震中,在快速全面掌握灾情,部署救灾工作的过程中,我国灾害与环境监测方面的这一问题较为明显地显现出来。要解决这一问题,尽快建成环境与灾害监测预报卫星系统势在必行。

考虑到中国的技术基础、未来的技术发展及财政支撑能力,该星座采用分步实施战略进行建设,即先期发射两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星,组成“2+1”星座,初步形成对我国环境与灾害监测能力,然后再建立由4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座,实现对我国及周边国家、地区的环境与灾害的动态监测。2002年9月国务院正式同意“环境与灾害监测预报小卫星星座”立项,2008年9月6日,环境一号卫星“2+1”星座中的两颗光学小卫星“一箭双星”发射成功;2009年完成在轨测试,
2009年3月30日正式交付卫星用户使用。
“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”工程由卫星系统、运载系统、发射场系统、测控系统、地面系统和应用系统六大系统组成。

任务明确、装备精良的环境与灾害监测预报小卫星

卫星由中国航天科技集团公司东方红卫星公司研制,中国科学院参加了有效载荷的研制任务。运载火箭由中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院研制;太原卫星发射中心负责星箭发射。西安卫星测控中心负责测控任务,包括卫星测控任务和长期管理。地面系统由数据接收、地面数据处理、分发服务系统组成,中国科学院遥感地面站负责卫星数据的接收,中国资源卫星数据中心负责数据处理、分发。应用系统由环境应用系统和减灾应用系统组成,国家减灾委和环境保护部共同负责卫星的业务运行管理。

2003年2月,应原中国国际减灾委员会和国家环保总局的要求,原国防科工委、原国家计委、财政部经请示国务院,联合批准“环境与灾害监测预报小卫星星座”立项。预计小卫星星座建成后,将能帮助我们迅速准确地获取灾害和环境信息,及时全面掌握我国自然灾害和环境污染的发生、发展与演变过程,为防灾、抗灾、救灾,遏止环境污染与生态破坏,保护我们赖以生存的环境提供科学的决策依据,提高我国的综合减灾和环境保护能力,保障国民经济和社会的持续稳定发展。

使用情况

环境与灾害监测预报小卫星星座是具有高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、宽观测幅宽性能,能综合运用可见光、红外与微波遥感等观测手段的光学卫星和合成孔经雷达卫星组成的系统,以满足灾害和环境监测预报对时间、空间、光谱分辨率以及全天候、全天时的观测需求。

“环境一号”A/B星的卫星数据不仅能为环境与减灾业务运行系统提供重要保障,还将成为很多部门日常业务的重要数据源。基于环境卫星数据建立的环境与减灾应用系统,对推动遥感卫星业务服务具有重要的示范作用。孙来燕对媒体表示,除具有高时间分辨率外,“环境一号”A/B星还有超光谱成像等技术创新点,并将承担亚太国际合作等重要任务,对推动中国遥感卫星国际合作以及在国际卫星相关事务等方面具有非常重要的作用。

经过全面规划及反复论证,我国确定了小卫星星座建设分步实施战略。第一步战略是先期发射两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星,初步形成对我国灾害和环境进行监测的能力;第二步实现由4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座方案,形成利用空间技术支持灾害和环境监测与预报的业务运行能力,实现对我国及周边国家、地区的灾害和环境全天候、全天时的动态监测。此次发射升空的两颗光学小卫星就是第一步战略中的“先头部队”,将为实现我国灾害环境监测能力奠定基础。

环境与灾害监测预报小卫星星座是2003年经国务院批准立项进行研制的卫星应用系统,由2颗光学小卫星和1颗合成孔径雷达小卫星组成,拥有光学、红外、超光谱和微波多种探测手段,主要用于对生态环境和灾害进行大范围、全天候、全天时动态监测,及时反映生态环境和灾害发生、发展过程,对生态环境和灾害发展变化趋势进行预测,对灾情进行快速评估,为紧急救援、灾后救助和重建工作提供科学依据。

此次发射升空的两颗光学小卫星可形成可见光探测完成对地重复观测2天的观测能力,其中A星的高光谱探测通过侧摆可形成4天的重复观测能力,而B星的红外探测也可形成4天的重复观测能力。双星共同作用,真正实现了全天候长时间的对地灾害与环境监测。

A、B双星是如何实现观测任务的呢?这就要归功于星上载荷的作用。在搭载在A、B双星上的载荷中,其中的“四大武器”格外引人注目。

首先就是双星上分别配置的两台CCD相机,将在水体污染管理、城市规划、土地分类利用、土地沙化、植被分类和测绘、农业估产、病虫害分析、干旱分析、火灾分析、地质分析、矿产调查、海岸带研究等方面大显身手;

其次就是国内首先采用静态干涉型成像光谱技术新原理,研制的一种新型有效载荷——超光谱成像仪。它可以监测土地的沙化、盐碱化、石漠化;探测冰雪灾害与森林、草原火灾;调查国土资源及广域土地分类;进行植被分类、植树造林及退耕还林效果评估以及发现森林砍伐与破坏;服务于农业估产、监测病虫害以及生态环境破坏等。对自然灾害、环境污染、危及人类的危险事故等的发生、定量化分析、评估等将起着重要作用;

红外相机主要用于各种火灾分析、地震监测、植被分类和测绘、农业估产、病虫害分析、干旱分析、地质分析、海岸带、城市规划、水体污染管理等。它对自然灾害、环境污染等的预报、发生、评估等将起着重要作用,并具有夜间监测能力;

最后就是作为亚太空间技术合作项目的Ka频段试验分系统(Ka Band Experimental
Subsystem,简称KABES)。其主要任务是在SMMS(亚太多任务小卫星,A星)上使用Ka频段载荷进行与泰国境内地面站之间数据传输的试验,同时进行Ka通信的雨衰特性研究等。该项目对于推动亚太多边空间合作具有十分重要的意义,也是我国空间技术方面国际合作上的有益尝试。

前景广阔的环境与灾害监测预报小卫星星座

目前,世界上主要的一些发达国家如美国、日本、法国等已广泛应用卫星遥感技术进行减灾及环境监测,少数几个发展中国家,如印度和巴西也正积极开展相关的科研工作,灾害及环境监测日益成为卫星遥感应用的主要领域。而我国灾害与环境监测与预报小卫星星座系统建成后,将成为世界上第一个用于环境与灾害监测预报的卫星系统,标志着我国在空间信息领域又迈出了一大步,跨入了国际先进行列,并为全球灾害防治及环境保护方面做出突出贡献。

此次发射的两颗小卫星将很快在我国的环境监测与灾害预防方面发挥重要作用。卫星所具有的高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、宽观测带宽的性能,可以开展多方面的环境遥感业务工作。

在水环境遥感监测方面,卫星可对太湖、滇池、巢湖以及近岸海域水质环境进行动态监测,并辅助地面监测网对饮用水源地水质、水源地水土保持、水源涵养区和面源污染等进行动态监测。

在环境空气质量遥感监测方面,卫星可对长三角、珠三角、京津冀等城市群以及全国范围的大气污染以及温室气体状况进行监测。

在生态遥感监测方面,卫星可面向国家区域生态保护、生态监管、农村污染防治、土壤污染防治、生态示范创建工作,开展区域生态环境遥感监测,动态反映区域土地覆盖、生物物理参数的时空变化,对自然保护区、重要水源涵养区、洪水调蓄区、防风固沙区、水土保持区及重要物种资源集中分布区等国家重点生态功能保护区进行动态监测,对天然植被、土地退化、草原沙化、湿地生态、海洋生态环境动态变化进行遥感宏观监控,对天然林保护、天然草原植被恢复、退耕还林、退牧还草、退田还湖、防沙治沙、水土保持和防治石漠化等生态治理工程进行遥感宏观监控。

随着此次“一箭双星”的发射成功,我国灾害与环境监测与预报小卫星星座战略迈出了坚实的步伐,我国未来的灾害与环境监测与预防工作前途一片光明。

2008年,卫星发射成功在轨运行后,我国将初步实现对中国及周边国家、地区灾害事件的发生、发展进行大范围、全天候、全天时动态监测的能力。

2010年,我国将依托卫星观测数据,充分利用国内外遥感数据资源,建立起稳定高效的灾害遥感业务运行系统和国家、区域、省级应用服务网络体系,真正实现“天—地—灾害现场”一体化的空间技术减灾服务能力,进一步提高我国利用空间技术开展减灾救灾工作的能力,并加强灾害管理信息产品服务和决策支持能力,以达到提升我国综合减灾能力的目标。

随着我国环境减灾小卫星星座的逐渐发展与完善,我国也将根据卫星观测数据,充分发挥“国际减灾宪章”、“联合国太空署利用空间技术减灾国际组织北京办公室”等国际机制的重要作用,为国际减灾与环境保护工作做出自己的贡献。

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