□ 杭添仁

據(jù)國家海洋局國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心最近透露，2020年前，我國將發(fā)射8顆海洋系列衛(wèi)星，其中包括4顆海洋水色衛(wèi)星、2顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海洋監(jiān)測衛(wèi)星系列(又叫海洋雷達(dá)衛(wèi)星)，形成對我國全部管轄海域乃至全球海洋水色環(huán)境和動力環(huán)境遙感監(jiān)測的能力，同時，也加強(qiáng)對我國黃巖島、釣魚島以及西沙、中沙和南沙群島全部島嶼附近海域的監(jiān)測。

目前，我國已發(fā)射3顆海洋衛(wèi)星，包括2顆海洋一號系列水色衛(wèi)星和1顆海洋二號系列海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了對包括黃巖島在內(nèi)的南海海域的海洋環(huán)境觀測監(jiān)測。海洋衛(wèi)星可對海島的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，包括海洋的風(fēng)場、浪場、海岸線、局部氣象、海洋地形等，對海島的生活及其附近的船只航行具有重要作用。

海洋一號A星進(jìn)行太陽電池翼展開試驗(yàn)

慧眼識海

我國東臨太平洋，是世界上重要的海洋國家之一。大陸海岸線長達(dá) 1.8 萬多千米 ，沿海島嶼有6500 多個，島嶼岸線約1.4 萬多千米。根據(jù)《聯(lián)合國海洋法公約》規(guī)定，按我國主張，應(yīng)劃歸我國管轄的海域包括大陸架和專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)近300萬平方千米 ，它相當(dāng)于我國陸地面積的 1/3 。我國有 40 %以上的人口居住在面積僅占全國總面積 13 %的沿海省、市、自治區(qū)。因此，海洋在我國社會經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的戰(zhàn)略地位極為重要。

海洋一號A星海洋水色掃描儀拍攝圖片所生成的海溫圖片

中國第一顆海洋衛(wèi)星

21世紀(jì)被人類稱為“海洋世紀(jì)”。然而，要想對這一占地球面積 70.8 %的不斷運(yùn)動著的水體進(jìn)行全面、及時的了解，掌握其活動規(guī)律，探清其蘊(yùn)藏的巨大資源，靠一般方法是很難的。就目前和可以預(yù)見的將來來看，海洋衛(wèi)星是認(rèn)識海洋真面目的最佳利器。利用它可以經(jīng)濟(jì)地、方便地對大面積海域?qū)崿F(xiàn)實(shí)時、同步、連續(xù)的監(jiān)測，它已經(jīng)被公認(rèn)是海洋環(huán)境監(jiān)視監(jiān)測的主要手段。

所以，利用空間技術(shù)監(jiān)測海洋，在維護(hù)我國海洋權(quán)益、保護(hù)海洋環(huán)境、開發(fā)海洋資源、減輕海洋災(zāi)害和有效實(shí)施海洋管理等方面十分重要。

海洋一號B星海岸帶成像儀拍攝的原始圖像

三大法寶

我國海洋衛(wèi)星的發(fā)展目標(biāo)是建起一整套海洋衛(wèi)星體系，它包括3個衛(wèi)星系列，分別是海洋一號(海洋水色衛(wèi)星系列)、海洋二號(海洋動力環(huán)境衛(wèi)星系列)和海洋三號(海洋監(jiān)測衛(wèi)星系列)，我國正逐步形成以衛(wèi)星為主導(dǎo)的立體海洋空間監(jiān)測網(wǎng)。

海洋水色衛(wèi)星系列以可見光、紅外探測水色水溫為主，其探測要素包括：葉綠素、懸浮泥沙、海面溫度、污染物質(zhì)等，我國海洋一號系列屬于這類衛(wèi)星。通過海洋一號系列衛(wèi)星觀測海水光學(xué)特性、葉綠素濃度、海面溫度、懸浮泥沙含量、黃色物質(zhì)和海洋污染物質(zhì)，了解海洋水色、水溫、污染物質(zhì)以及淺海水深等環(huán)境要素，能掌握海洋初級生產(chǎn)力分布情況、海洋漁業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)資源與環(huán)境質(zhì)量狀況，為海洋生物資源合理開發(fā)與利用提供科學(xué)依據(jù)；了解重點(diǎn)河口港灣的懸浮泥沙分布規(guī)律，為沿岸海洋工程及河口港灣治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；監(jiān)測海面赤潮、溢油、熱污染、海冰冰情、淺海地形，為海洋環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)和執(zhí)法管理提供基礎(chǔ)信息；為海洋科研提供大洋水色環(huán)境資料。

海洋二號A星獲取的海面高度產(chǎn)品

海洋動力環(huán)境衛(wèi)星系列以主動微波探測全天候獲取海面風(fēng)場、海面高度和海面溫度為主，我國海洋二號系列屬于這類衛(wèi)星。其探測要素包括：海面風(fēng)場、海面高度、海面溫度等，提高災(zāi)害性海況預(yù)報水平，為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)提供服務(wù)，為海洋科學(xué)研究、全球氣候變化提供實(shí)測數(shù)據(jù)。它可滿足部分海洋預(yù)報應(yīng)用要求，達(dá)到減災(zāi)、防災(zāi)的目的。海洋動力環(huán)境衛(wèi)星跟海洋水色衛(wèi)星有很大的不同。前者是利用主被動的微波遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對海洋動力環(huán)境要素的監(jiān)測；而后者則是利用可見光和紅外探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對海洋水色環(huán)境要素的探測。海洋動力環(huán)境要素和海洋水色環(huán)境要素，對于人們了解和認(rèn)識海洋而言，是相輔相成、互為補(bǔ)充的，并不能相互替代。二者的結(jié)合能夠更加全方位地實(shí)現(xiàn)對海洋環(huán)境的監(jiān)測，有利于加深對海洋的了解和掌握，提高海洋環(huán)境預(yù)報的時效性和準(zhǔn)確性，為海洋防災(zāi)減災(zāi)和我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)提供服務(wù)。

海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星從大的方面來講也是應(yīng)用微波探測技術(shù)，因?yàn)槔梦⒉ㄟb感技術(shù)還有一個優(yōu)勢是能夠全天時、全天候地實(shí)現(xiàn)對海洋動力環(huán)境要素的監(jiān)測和獲取。但海洋監(jiān)視監(jiān)測衛(wèi)星應(yīng)用的是合成孔徑雷達(dá)，所以它既可以成像，也能實(shí)現(xiàn)對海洋環(huán)境要素提取。我國未來的海洋三號系列屬于這類衛(wèi)星，它可全天候、全天時獲取環(huán)境信息，每天在運(yùn)行時間上與前兩類衛(wèi)星錯開，以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。

大洋神探

2002年5月15日，我國第一顆海洋衛(wèi)星——海洋一號A星升空，它也是我國海洋水色衛(wèi)星系列的第一顆衛(wèi)星。

海洋一號A星通過對海洋水色要素的探測，為海洋生物資源開發(fā)利用、海洋污染監(jiān)測與防治、海岸帶資源開發(fā)和海洋科學(xué)研究等提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。它的發(fā)射成功，結(jié)束了我國沒有海洋衛(wèi)星的歷史。同國外同類型衛(wèi)星比較，它體積小、質(zhì)量輕，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，可見光和紅外遙感探測并存，譜段較全，對于提取海洋水色和海表溫度等多種信息，能達(dá)到更佳的效果。

據(jù)國家海洋局統(tǒng)計(jì)，在海洋一號A星在軌運(yùn)行的685天里，共實(shí)施了1805軌衛(wèi)星境內(nèi)外探測，獲取了大量的海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)，用戶達(dá)126個單位，覆蓋了國內(nèi)的海洋管理和生產(chǎn)作業(yè)、科研院所、大專院校等部門，在海洋科學(xué)研究和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮出十分重要的作用。它為海洋環(huán)境預(yù)報提供了實(shí)時數(shù)據(jù)和產(chǎn)品服務(wù)，在海洋資源開發(fā)與管理、海洋環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害預(yù)警、海洋科學(xué)研究及國際與地區(qū)間海洋合作等多個領(lǐng)域取得了顯著效益。

在沒有海洋衛(wèi)星之前，我國漁民只能憑經(jīng)驗(yàn)出海作業(yè)。而利用海洋一號A星數(shù)據(jù)，有關(guān)部門制作了3月～9月份逐月平均的海溫和葉綠素分布圖，并及時向海洋漁業(yè)生產(chǎn)部門提供服務(wù)，增加產(chǎn)量，僅此一項(xiàng)直接經(jīng)濟(jì)效益就十分可觀。利用海洋一號A星的相關(guān)資料，我國與美、法等國的海洋研究機(jī)構(gòu)開展了學(xué)術(shù)交流與合作，提高了我國在海洋遙感領(lǐng)域的國際地位，推動了我國海洋立體監(jiān)測體系和空間對地觀測體系的建設(shè)。

2007年4月11日，我國發(fā)射第二顆海洋衛(wèi)星——海洋一號B星，進(jìn)入距地球798千米高的太陽同步近圓軌道。

海洋一號B星是海洋一號A星的后續(xù)星，基本延續(xù)了海洋一號A星的主要設(shè)計(jì)，但其各項(xiàng)指標(biāo)和功能都有了較大提高，取得多項(xiàng)技術(shù)突破：星上的海洋水色掃描儀和海岸帶成像儀的性能都大幅提高。與海洋一號A星相比，由于壽命延長、性能提高，海洋一號B星提供的信息量增加了3倍以上，使用價值成倍增長。它可對赤潮、懸浮泥沙等實(shí)施有效監(jiān)測，其中赤潮是其水色探測的主要任務(wù)之一。同時，黃河、長江、珠江三大河口的懸浮泥沙也是該海洋衛(wèi)星重點(diǎn)監(jiān)測對象。

該星尚屬業(yè)務(wù)試驗(yàn)型海洋水色衛(wèi)星。用戶將開展業(yè)務(wù)試運(yùn)行。其后續(xù)星海洋一號C星、一號D星將正式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

海洋二號A星在軌飛行示意圖

海洋二號A星準(zhǔn)備出廠

新星高照

2011年8月17日，我國用長征四號B火箭發(fā)射了我國第1顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星——海洋二號A。該衛(wèi)星使我國海洋衛(wèi)星首次以厘米級定軌精度和微波探測方式，全天時、全天候的獲取寶貴的海洋動力環(huán)境數(shù)據(jù)，能極大提升中國海洋監(jiān)管、海權(quán)維護(hù)和海洋科研的能力。這也標(biāo)志著中國海洋衛(wèi)星向系列化、業(yè)務(wù)化方向邁出一大步。它于2012年3月2日正式投入使用，與已在軌運(yùn)行的海洋一號衛(wèi)星相互配合，分別以微波、光學(xué)兩種觀測手段，把海洋動力環(huán)境監(jiān)測與海洋資源探測相結(jié)合，構(gòu)成了空間立體監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)一步完善我國海洋立體監(jiān)測體系。

海洋二號A星主要使命是監(jiān)測和調(diào)查海洋環(huán)境，獲得包括海面風(fēng)場、浪高、海流、海面溫度等多種海洋動力環(huán)境參數(shù)，可直接為災(zāi)害性海況預(yù)警預(yù)報提供實(shí)測數(shù)據(jù)。衛(wèi)星上裝有雷達(dá)高度計(jì)、微波散射計(jì)、微波輻射計(jì)和校正輻射計(jì)，以及16副各種類型的天線，是目前國內(nèi)天線最多的衛(wèi)星，覆蓋了8個頻段，同時搭載了用于星地激光通信試驗(yàn)任務(wù)的激光通信終端。

目前，我國海洋二號A星已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對我國全海域，包括黃巖島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監(jiān)測全覆蓋。不管是釣魚島、黃巖島，還是我國的南海、東海，乃至全球海域，都能夠監(jiān)測。眾所周知，任何船只在出海前總希望了解所要到的海域的海洋環(huán)境、海洋條件，適不適宜航行，適不適宜漁船在那兒捕魚，所以海洋衛(wèi)星對整附近海域的環(huán)境監(jiān)測是非常重要的。海洋二號A星在海浪高度和海面風(fēng)場精度的測量上均達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

海洋一號B星水色水溫掃描儀拍攝的原始圖像

星上的雷達(dá)高度計(jì)是通過向海面垂直發(fā)射脈沖信號，分析回波特征得到海面高度和有效波高、風(fēng)速等信息，經(jīng)過處理可獲得全球大地水準(zhǔn)面、重力場、海表面地形、海流、海浪、潮汐、海表面風(fēng)等動力參數(shù)信息，同時還可獲得海冰含量、湍流邊界等海洋信息。它用于探測海面高度、有效波高、重力場、大洋環(huán)流、有效波高及風(fēng)速等海洋基本要素，海洋雷達(dá)高度計(jì)測量數(shù)據(jù)的進(jìn)一步反演結(jié)果，可以應(yīng)用于海洋地球物理學(xué)、海洋動力學(xué)、海洋氣候與環(huán)境監(jiān)測、海冰監(jiān)測等方面的研究。其測高精度優(yōu)于5厘米～8厘米，有效波高測量范圍為0.5米～20米，有效波高測量精度優(yōu)于10%或0.5米（取兩者之間大值）。

海洋二號A星是目前世界上唯一在軌運(yùn)行的、具備全天候、全天時、大面積、高精度、全球連續(xù)探測海洋高度場、浪場、風(fēng)場、流場和重力場等海洋動力環(huán)境信息能力的海洋遙感衛(wèi)星，可在海洋環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報、資源開發(fā)、維護(hù)海洋權(quán)益及科學(xué)研究等方面發(fā)揮重要作用，可連續(xù)有效監(jiān)測風(fēng)暴潮和巨浪等極端海洋現(xiàn)象，提高海洋災(zāi)害預(yù)警的時效性和有效性；提供識別重要漁場信息，為大洋漁業(yè)資源開發(fā)提供技術(shù)保障；衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)能夠有效監(jiān)測全球海平面變化和極地冰蓋變化，為研究全球氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。

未來，我國還將建立海洋三號海洋監(jiān)測衛(wèi)星系列，以實(shí)現(xiàn)對海上目標(biāo)的監(jiān)視，滿足在惡劣海況下對海上溢油等災(zāi)害應(yīng)急、海洋權(quán)益維護(hù)保障、海域和海島監(jiān)管等監(jiān)測和監(jiān)視的需求。

準(zhǔn)備進(jìn)行熱真空試驗(yàn)的海洋一號B星