高分二號衛(wèi)星魯?shù)槿诤嫌跋?/p>

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　　明察秋毫的“高分二號”

　　“高分二號”是我國第一個突破亞米級的民用對地觀測衛(wèi)星，斑馬線、小汽車等在其衛(wèi)星影像圖上可以清晰辨認(rèn)，甚至黃浦江上的浪花都能看得清楚

　　“高分一號”衛(wèi)星在分辨率上的不足并非無法彌補(bǔ)，只不過它需要高分家族中的另一名成員——“高分二號”衛(wèi)星來完成。

　　“高分一號”的全色分辨率為2米，這意味著，地面上長和寬都小于2米的物體，呈現(xiàn)在“高分一號”所拍攝的全色圖像上僅僅為一個像素點，并不能看清楚其不規(guī)則形狀，也不隨著圖像放大而改變。像斑馬線、小汽車等物體在“高分一號”的衛(wèi)星圖像上是無法呈現(xiàn)的，但是這些在“高分二號”的衛(wèi)星影像圖上都可以清晰辨認(rèn)。甚至在“高分二號”的衛(wèi)星影像圖上，黃浦江上的浪花都能看得清楚。

　　這得益于“高分二號”已經(jīng)達(dá)到1米的分辨率。其技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過國外同類光學(xué)遙感衛(wèi)星的水平，關(guān)鍵在于由兩臺相同的分辨率為1米全色/4米多光譜組合而成的相機(jī)。“高分二號”相機(jī)分系統(tǒng)主任設(shè)計師姜海濱說，“高分二號”衛(wèi)星相機(jī)焦距是國內(nèi)衛(wèi)星中焦距最長的。“這顆衛(wèi)星上裝有兩臺相機(jī)，與全世界同等級分辨率的衛(wèi)星相比，是成像幅寬最大的，達(dá)到了45千米。而且這兩臺相機(jī)還實現(xiàn)了98%的國產(chǎn)率，關(guān)鍵部件都是中國制造。”

　　1米全色分辨率相比于2米全色分辨率來講，不僅僅是數(shù)字的差別，更是質(zhì)的飛躍。

　　“1米以下的分辨率就意味著進(jìn)入了亞米級分辨率。‘高分二號’是我國第一個突破亞米級的民用對地觀測衛(wèi)星。”高分專項工程地面系統(tǒng)總工程師徐文說。亞米級遙感數(shù)據(jù)在國際遙感領(lǐng)域被稱為“黃金數(shù)據(jù)”，這一稱謂足見其重要性。

　　要進(jìn)入亞米級，則需要突破多項技術(shù)。分辨率是航天光學(xué)遙感相機(jī)一項關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)方法是通過延長焦距、增大相機(jī)口徑的方式實現(xiàn)更高分辨率，但相機(jī)的體積、重量也會隨之增長，導(dǎo)致研制難度、成本倍增。上世紀(jì)九十年代，國外提出新的設(shè)計理念：在鏡頭焦距增加的同時，鏡頭口徑增加相對較小，即相機(jī)的相對孔徑越來越小。但這種方式受光學(xué)系統(tǒng)衍射的限制，會使圖像質(zhì)量有所降低。必須利用相機(jī)成像電路的低噪聲技術(shù)和相關(guān)地面圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)，才能保證圖像質(zhì)量。

　　研制過程中，科研人員在國內(nèi)首次采用小相對孔徑的創(chuàng)新設(shè)計，克服了鏡頭主次鏡離焦敏感度高等困難，突破了大口徑超長焦距光學(xué)系統(tǒng)水平重力卸載裝校、海量數(shù)據(jù)處理等一系列高分辨率相機(jī)研制難關(guān)，實現(xiàn)在同等光學(xué)系統(tǒng)口徑下，分辨率顯著提高。同時，科研人員首次采用天地協(xié)同的運作方式，為“高分二號”引入“大遙感”設(shè)計理念，通過相機(jī)特點和地面處理特點的匹配，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化，以充分挖掘相機(jī)的信息獲取潛力。與“高分一號”相比，“高分二號”相機(jī)的焦距及分辨率提高了2.4倍，而口徑僅增加了1.6倍。

　　“高分二號”衛(wèi)星還在衛(wèi)星定位精度方面做了很多功課，因為這關(guān)乎到其所拍攝的照片是否變形或錯位而導(dǎo)致不準(zhǔn)確。“高分二號”衛(wèi)星總指揮兼總設(shè)計師潘騰介紹，以往我國衛(wèi)星的定位精度多為百米量級，“高分二號”設(shè)計指標(biāo)則要求達(dá)到無控制點條件下優(yōu)于50米的定位精度，因此在測軌精度、姿態(tài)穩(wěn)定精度等方面，研制團(tuán)隊開展了大量工作。

　　衛(wèi)星的太陽能帆板、陀螺儀以及很多零部件會在運行中產(chǎn)生振動，對衛(wèi)星上搭載的長焦鏡頭來說，輕微的震動都可能導(dǎo)致圖像模糊。為此，研制團(tuán)隊對“高分二號”衛(wèi)星平臺進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)。在“高分二號”兩個太陽翼下面，裝有國防科技大學(xué)研制的“天弦一號”太陽翼振動控制裝置，能有效抑制太陽翼振動，使衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動穩(wěn)定時間進(jìn)一步縮短。科研人員還首次采用阻尼減隔振等措施，吸收轉(zhuǎn)動能量，穩(wěn)定轉(zhuǎn)動部件，以保證圖像質(zhì)量。

　　在保證穩(wěn)定的前提下，“高分二號”上首次使用控制力矩陀螺，采用優(yōu)化高效的控制定姿方案，具備了大角度快速機(jī)動能力。與能在180秒內(nèi)側(cè)擺25°的“高分一號”相比，“高分二號”可在180秒內(nèi)側(cè)擺35°。

　　而且，面對云層等天氣因素對衛(wèi)星拍照造成的影響時，沿著軌道飛行的“高分二號”還能選擇性地開關(guān)機(jī)。“比如北京有云，黑龍江跟廣東天氣都不錯，那我們就讓衛(wèi)星在廣東開機(jī)拍攝，到了北京就關(guān)機(jī)，到了黑龍江再開機(jī)。這樣就能把衛(wèi)星的成像效能發(fā)揮好，節(jié)省數(shù)據(jù)儲存的空間。”徐文介紹，這個特點叫做“分次成像”。