產(chǎn)校融合，輕小衛(wèi)星研制闖新路
簡燦良博士透露，“海絲一號”作為國內(nèi)首個商用SAR衛(wèi)星，依托于福建，又整合了國內(nèi)優(yōu)勢企業(yè)單位的力量，項目的團(tuán)隊既有高校、國企，也有國家級科研院所和民營航空企業(yè)。中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所（簡稱“中國電科38所”）主要負(fù)責(zé)SAR載荷和地面應(yīng)用系統(tǒng)的研制，長沙天儀空間科技研究院有限公司（簡稱“天儀研究院”）負(fù)責(zé)研制衛(wèi)星平臺和測運控系統(tǒng)。
廈門大學(xué)借助強(qiáng)大的海洋科研實力，對衛(wèi)星的主要技術(shù)參數(shù)以及觀測目標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計規(guī)劃，在衛(wèi)星的研發(fā)過程中起到了引領(lǐng)作用，讓“海絲一號”成為一顆滿足科研需求、體現(xiàn)海洋特色的“訂制衛(wèi)星”。
幾個團(tuán)隊在各自負(fù)責(zé)領(lǐng)域精誠合作，歷時1年研制完成，讓這顆中國造SAR衛(wèi)星具備輕小型、低成本、高分辨率特點。
據(jù)悉，“海絲一號”衛(wèi)星僅重185公斤，與已發(fā)射的適用于海洋觀測的C波段SAR衛(wèi)星動輒幾千公斤的“噸位”相比，著實輕巧不少。
耿旭樸說，近年來，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展期，發(fā)射數(shù)量逐年大幅增長。隨著微電子技術(shù)、快速低成本發(fā)射和衛(wèi)星模塊化等技術(shù)的不斷成熟，在衛(wèi)星小型化浪潮推動下，百公斤量級的SAR衛(wèi)星應(yīng)運而生了。傳統(tǒng)SAR衛(wèi)星作為動力的太陽能板和信號天線是分開的，“海絲一號”實現(xiàn)了兩者的集成，部件模塊化，自重也就下來了。無論是研發(fā)制造費用，還是發(fā)射費用，越輕小也就意味著成本降低。
在短短一年多時間里，對標(biāo)國際先進(jìn)指標(biāo)，采用基于C頻段輕量化有源相控陣天線技術(shù)和一體化中央電子設(shè)備集成技術(shù)，“海絲一號”在SAR衛(wèi)星領(lǐng)域進(jìn)行了一次技術(shù)集成創(chuàng)新試驗。其設(shè)計簡潔、功能密度高，具有技術(shù)引領(lǐng)和示范效應(yīng)。
據(jù)悉，“海絲一號”還裝備了主動離軌裝置，如果衛(wèi)星在若干年后的生命末期失效，會啟動離軌裝置自行墜落，進(jìn)入大氣層后焚毀，不會變成“太空垃圾”。
根據(jù)設(shè)計，高清分辨率也是“海絲一號”的撒手锏，其特定區(qū)域的重返周期為3天。從目前傳回3米條帶模式成像圖像看，“海絲一號”與歐洲航空局Sentinel-1和加拿大RADARSAT-2衛(wèi)星在地物特性獲取等方面基本上相當(dāng)。
未來，成像分辨率達(dá)1米的超高清圖像更值得期待。
“海絲一號”發(fā)回的南極洲冰川SAR圖像
觀江瞰海，監(jiān)測預(yù)警的一把利器
據(jù)簡燦良介紹，2018年，福建省和國家航天局聯(lián)合制定了《衛(wèi)星應(yīng)用助力數(shù)字福建創(chuàng)新發(fā)展總體方案》，促進(jìn)“數(shù)字福建”從地上向空中拓展，從陸上向海上、海外拓展，構(gòu)筑立體化、三位一體的信息保障體系。去年6月，福建省新基建三年行動計劃出爐，其中提出“積極發(fā)展空天地一體化衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”。“海絲一號”對于推動數(shù)字福建、智慧社會的意義不言而喻。
“海絲一號”為福建叩開了深空的大門，為后續(xù)海絲衛(wèi)星星座組網(wǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。簡燦良透露，后續(xù)計劃由多顆輕小型SAR衛(wèi)星和多光譜水色小衛(wèi)星組成“海絲”星座，輻射福建、我國東南沿海，甚至服務(wù)“一帶一路”沿線國家。
今年上半年，我省還計劃發(fā)射“海絲二號”衛(wèi)星。這是一顆多光譜水色小衛(wèi)星，也將延續(xù)產(chǎn)校合作模式。與“海絲一號”關(guān)注形變、物理變化不同，“海絲二號”側(cè)重于水體、水質(zhì)變化監(jiān)測。
廈大海洋與地球?qū)W院商少凌教授解釋說，“水色”就是觀測水的顏色，因為顏色變化可以反映出水體的健康狀況。比如說近海赤潮的監(jiān)測、水體浮游生物的監(jiān)測等。兩顆衛(wèi)星相互協(xié)作，將對衛(wèi)星海洋遙感技術(shù)發(fā)展起到引領(lǐng)與示范作用，對近海形成立體的監(jiān)測。
在科研方面，可以進(jìn)行海洋動力與生態(tài)環(huán)境的綜合觀測，將大大提高對近岸和流域水體水質(zhì)的觀測能力，對全球變化背景下的海洋研究具有重要的科學(xué)價值。
在服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)方面，衛(wèi)星數(shù)據(jù)還有更多的應(yīng)用空間。
簡燦良介紹說，SAR遙感在自然資源監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測與船舶識別、農(nóng)產(chǎn)品估產(chǎn)與農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害、水旱災(zāi)害監(jiān)測與防災(zāi)減災(zāi)、城市高層建筑、電力設(shè)施、交通設(shè)施、應(yīng)急響應(yīng)等方面具有廣泛應(yīng)用場景，尤其對于復(fù)雜氣象條件下的應(yīng)急遙感監(jiān)測應(yīng)用方面具有獨特優(yōu)勢。
他舉例說，海洋監(jiān)測可利用SAR全天時、全天候和二維高分辨率成像能力，實現(xiàn)對船只目標(biāo)的檢測、定位和識別。利用SAR衛(wèi)星資源，采取多種數(shù)據(jù)源相結(jié)合的動態(tài)監(jiān)測方式，與地面調(diào)查相配合，能夠及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)填海造地問題。
此外，當(dāng)海面發(fā)生溢油事件，衛(wèi)星可以探測油帶的位置、面積、油膜形態(tài)，判斷其漂移方向和漂移速度等，再結(jié)合海流運動和風(fēng)場信息，可以分析評估其對海洋生態(tài)環(huán)境的影響。
在較大區(qū)域內(nèi)，衛(wèi)星還可以監(jiān)測養(yǎng)殖網(wǎng)箱的分布信息，估計養(yǎng)殖密度，監(jiān)督水下網(wǎng)箱，協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)殖空間規(guī)劃間的關(guān)系。
不僅海域，陸域的監(jiān)測應(yīng)用也將得到拓展。借由衛(wèi)星天眼看清地球，在遙感影像上智能追蹤人類活動的變化軌跡，加強(qiáng)觀測能力與數(shù)據(jù)處理能力，將進(jìn)一步實現(xiàn)“天上看、地上查、網(wǎng)上管”，提高我省自然資源信息化和管理水平，促進(jìn)資源管理、空間規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)、民生建設(shè)等方面可持續(xù)發(fā)展。（福建日報記者 張穎）
