中国之星耀寰宇--我海洋卫星的研制与应用探秘

作者: 航天航空  发布:2019-06-22

  “海洋一号”卫星5月15日在太原卫星发射中心发射升空后,经过7次变轨后成功进入798公里的设计运行轨道。“海洋一号”的成功发射,结束了我国没有海洋卫星的历史。

  21世纪被人类称为“海洋世纪”。然而,要想对这一占地球面积70.8%的不断运动着的水体进行全面、及时的了解,掌握其活动规律,探清其蕴藏的巨大资源,靠一般方法是很难作到的。就目前和可以预见的将来来看,海洋卫星是认识海洋真面目的最佳利器。利用它可以经济地、方便地对大面积海域实现实时、同步、连续的监测,它已经被公认是海洋环境监视监测的主要手段。

  发展海洋卫星能提高海洋环境与灾害的监测、预报和预警能力。我国海洋灾害十分严重,平常年份造成的经济损失为数十亿元,严重年份超过百亿元。为了减轻海洋灾害造成的经济损失和人员伤亡,我国急需提高预报的时效性和准确性。为了提高海况预报能力,需要获得海上风场、浪场、流场及风暴潮增水等实时的、定量的监测数据,而这些监测必须是全天时和全天候的,且观测周期要短,精度要高。

  发展海洋卫星能高效率的为海洋资源调查、开发和管理服务。海洋资源主要有海洋渔业、海洋油气和海岸带资源等。用海洋卫星可对全球渔场作普查,科学估算渔场资源潜力,为制定渔业政策提供依据,预报渔场业务。用海洋卫星可有效、快速、便宜地测量海洋重力场,从而了解海底地质构造和油气储藏区域,探测海上油田,等等。由于受技术、经费和人力等限制,用常规调查方法无法经常对海岸带资源和环境进行综合调查,所以很难制定海岸带资源开发规划并进行有效的管理,然而用海洋卫星便能迎刃而解。

  发展海洋卫星能大规模检测、监视海洋污染,保护海洋自然环境资源。海洋污染目前日益严重,主要包括石油污染和污水污染。例如,1999年胜利油田一油井倒塌,发生重大溢油事件,污染中心区面积250多平方公里。用海洋卫星上的水色探测仪、合成孔径雷达、多光谱扫描成像仪及微波辐射计等能有效地监测海上溢油、赤潮、陆源排污等海洋污染。

  此外,发展海洋卫星还能为海洋专属经济区和维护国家海洋权益提供可靠服务;加强对全球变化的研究,从而提高对灾害性天气的预测能力;促进海洋、空间及相关领域的科技发展。

  所以,利用空间技术监测海洋,在维护我国海洋权益、保护海洋环境、开发海洋资源、减轻海洋灾害和有效实施海洋管理等方面十分重要。

  20世纪60年代,世界主要国家就开始研究利用卫星进行海洋观测和海军监视,主要经历了探索试验、试验研究和应用研究3个阶段。自1978年美国发射了世界上第一颗海洋卫星以来,苏联、日本、法国、加拿大和印度相继发射了一系列海洋卫星。海洋卫星开始走上系统的专业化发展道路。

  一类是海洋水色卫星。这类卫星用于探测叶绿素浓度、悬浮泥沙含量等及浅海水下地形、海冰、海水污染和海流信息,其典型代表是1997年8月入轨的美国 S e a S t a r卫星。另一类是海洋地形卫星。美国1992年8月发射升空的 G F O 是当今最精确的海洋地形探测卫星。它用于探测海洋水色海平面高度的空间分布、海冰、波高、海面风速和海流等,其在地球物理、海洋大中尺度动力过程等学科研究上的科学价值以及在海洋灾害预报和海底油气资源勘探开发方面的经济价值是显而易见的,同时还具有显著的军事价值。它提供的重力场数据对导弹武器等具有重要意义。这类卫星一般只配置两台遥感器,即雷达高度计和微波辐射计,主遥感器是雷达高度计,微波辐射计仅作为水气遥感器使用,为雷达高度计的水汽订正服务。

  第3类是海洋动力环境卫星。其通常装载有合成孔径雷达( S A R)、微波散射计、雷达高度计和微波辐射计等,其中微波辐射计仅作为水气遥感器使用。这些微波遥感器组合后可提供全天时、全天候的海况实时监测资料,能获得海面风场、浪场、海洋污染、有效波高、波向、波浪功率谱和流场及海温等方面的信息,实时监测的高覆盖率、大面积测量和高分辨率海面资料对改进海况数值预报模式、提高预报效果包括短期、中期乃至长期预报具有极其重要的意义。

  我国东临太平洋,是世界上重要的海洋国家之一。大陆海岸线多个,岛屿岸线万多公里。根据《联合国海洋法公约》规定,按我国主张,应划归我国管辖的海域包括大陆架和专属经济区近300万平方公里,相当于我国陆地面积的1/3。我国有40%以上的人口居住在面积仅占全国总面积 13%的沿海省、市、自治区。因此,研制和发展海洋卫星在我国社会经济和国防建设中的战略地位极为重要。

  据介绍,我国发射成功的“海洋一号”卫星在多项关键技术上实现了突破,显示出了中国在小型卫星研制方面的技术优势。“海洋一号”卫星开创了中国小型卫星研制的5项“第一”:卫星上首次使用机械制冷方式、水色仪成像首次采用 K镜像消旋技术、首次采用单轴驱动器驱动两个太阳翼技术、在长寿命卫星上首次采用 G P S实现卫星自主定位、解决了从太阳同步轨道向准同步轨道降轨中的肼燃料污染问题等。

  机械制冷是水色扫描仪红外通道设计中的重要关键技术。传统的辐射制冷必须满足“不见太阳,不见卫星,不见地球”的“三不见”条件,辐冷器必须对着冷黑空间工作。在“海洋一号”卫星上使用斯特林制冷机的机械制冷方法则不然,它没有“三不见”的要求,制冷温度更低,能为水色仪在低温环境下工作提供良好的保障。

  同时,由于“海洋一号”卫星是利用“长征四号”乙运载火箭的剩余载荷能力随着“风云一号” D星搭载发射,卫星的重量受到了严格的控制,不能超过38 0公斤。为减轻卫星重量,“海洋一号”卫星突破了单轴驱动器驱动两个太阳翼的先进技术。此外,“海洋一号”卫星采用了网络技术的最新成果,进行星务信息系统管理,使整颗卫星就像一个局域网一样,设备之间能够“手拉手”地通过计算机对话,在很大程度上减少了电缆的数量与重量,同时也解决了长期以来困扰卫星研制的电信号干扰难题。

  上述多项关键技术的突破使“海洋一号”卫星基本达到了国际先进水平。与国外同类卫星相比,“海洋一号”卫星的谱段较全,可见光和红外遥感探测并存,对于提取海洋水色和海表温度等多种信息,能达到更佳的效果。

本文由565.net亚洲必赢于2019-06-22日发布