劉淮宇

一部精彩的電影，需要多部攝影機在多個機位協(xié)同拍攝，大畫幅、中景、近景各種景別共同呈現(xiàn)，才能為觀眾營造出身臨其境的觀影效果。而分布在地球周圍不同軌道上的遙感衛(wèi)星，就如同一部部巨大的攝影機，時刻記錄著地球上的“風云變幻”。

當然，遙感衛(wèi)星上搭載的肯定不是普通的攝影機，而是分辨率極高的遙感相機。高分四號衛(wèi)星相機就是我國光學遙感相機系列中的最新產品，它是由中國航天科技集團公司第五研究院508所研制的，是我國第一臺高軌高分辨率對地觀測光學遙感相機。

它作為我國第一顆高分辨率對地觀測衛(wèi)星，高分四號衛(wèi)星運行在距地36 000千米的地球靜止軌道，具有高時間分辨率和較高空間分辨率的優(yōu)勢。特別值得一提的是，高分四號衛(wèi)星的空間分辨率是目前地球靜止軌道遙感衛(wèi)星的最高水平，國際上尚無此類衛(wèi)星。

獨具優(yōu)勢，應運而生

2013年和2014年，高分一號、高分二號衛(wèi)星相繼發(fā)射并投入使用，標志著我國光學遙感衛(wèi)星應用進入了一個新階段，高分二號衛(wèi)星的空間分辨率首次精確到1米以內，更是引領中國衛(wèi)星遙感進入了亞米級（1米以內分辨率）時代。

低軌光學遙感衛(wèi)星空間分辨率高，成像清晰，但它的成像觀測視野較小，對固定區(qū)域重訪所需周期較長，時間分辨率相對較低。高軌光學遙感衛(wèi)星剛好可以彌補低軌遙感衛(wèi)星的不足，兩者結合使用才能達到最佳效果。

正是由于這種需要，高分四號衛(wèi)星被納入我國高分專項工程計劃，于2012年正式立項，開始工程研制。與高分一號、高分二號衛(wèi)星相比，高分四號衛(wèi)星運行軌道距離地面約36 000千米，是高分一號、高分二號衛(wèi)星軌道的50倍，站得更高，自然可以看得更廣。更為重要的是，它可以長期駐留在固定區(qū)域上空，對中國及周邊地區(qū)進行接近實時的高頻次重復觀測和多熱點地區(qū)快速巡查，幾乎每時每刻都在“直播”地面上的情況變化。

高分四號衛(wèi)星作為中國第一顆地球同步軌道光學遙感衛(wèi)星，采用面陣凝視方式成像，具備可見光、多光譜和紅外成像能力，可見光和多光譜分辨率優(yōu)于50米，紅外譜段分辨率優(yōu)于400米，設計壽命8年，通過指向控制，能夠實現(xiàn)對中國及周邊地區(qū)的有效觀測。

重重難關，逐一攻破

早在2006年左右，國際衛(wèi)星遙感領域就提出了研制“站得高、看得廣”的高軌光學遙感衛(wèi)星的思路，歐洲一家宇航公司更是率先制訂出衛(wèi)星研制計劃，但受制于應用需求不足等原因至今都沒有完成研制，更別提發(fā)射了。

也就是同時期，由于我國高分專項工程高分辨率對地觀測系統(tǒng)實際需要，第五研究院開始了高軌光學遙感衛(wèi)星的工程研究工作。研制團隊確定了高軌光學遙感衛(wèi)星總體設計、衛(wèi)星姿態(tài)快速機動與高穩(wěn)定控制、高軌遙感衛(wèi)星長壽命、高穩(wěn)定的一體化結構設計等6項關鍵技術，組織力量進行逐一攻關。

這些關鍵技術都是根據(jù)高分四號衛(wèi)星運行在高軌的特殊工作環(huán)境，還要實現(xiàn)相機對地高精度觀測成像的要求梳理出來的，無論在國內還是在國際上都算是攻關難度極大的技術領域。

以高軌光學遙感衛(wèi)星總體設計技術攻關為例，高分四號衛(wèi)星研制團隊無法照搬原有的低軌光學遙感衛(wèi)星平臺進行設計，最終在通信衛(wèi)星平臺基礎上集通信、遙感、導航衛(wèi)星技術之大成，突破了總體設計關鍵技術，設計出了我國首個高軌光學遙感衛(wèi)星平臺。該平臺可成功應對衛(wèi)星工作環(huán)境惡劣復雜、相機成像質量要求高、工作模式穩(wěn)定度難以保證等各方面的挑戰(zhàn)，使得高分四號相機“骨骼硬、端得穩(wěn)、拍得清”。

整個衛(wèi)星約200套產品中，像高軌高分辨率對地觀測光學遙感相機這樣的新產品占到了33套，約占產品總數(shù)的1/6，這些數(shù)據(jù)從一定程度上反映了這顆衛(wèi)星的研制難度和創(chuàng)新性。

多方協(xié)同，共商應用

2015年11月，高分四號衛(wèi)星通過空運抵達西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。在此之前，衛(wèi)星在北京進行了為期8個月電性能測試、大型力學試驗和熱試驗，對近30種衛(wèi)星工作模式、上百種故障模式進行了細致測試。

由于前期準備工作扎實，衛(wèi)星在發(fā)射場測試期間沒有發(fā)現(xiàn)任何質量問題，與成熟火箭“長三乙”的星箭接口對接工作也十分順利。在衛(wèi)星測試廠房的一張工作流程圖上，每完成一項工作就會在上面蓋上一個紅旗戳，最后一個環(huán)節(jié)就是“衛(wèi)星發(fā)射”。2015年12月29日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射高分四號衛(wèi)星。

“衛(wèi)星設計得再好，最終還是為了應用?！痹诟叻炙奶栃l(wèi)星的總工程師看來，衛(wèi)星研制出來并實施發(fā)射只是衛(wèi)星發(fā)揮其效用的第一步，必須高度重視地面系統(tǒng)和應用系統(tǒng)工作，梳理清楚數(shù)據(jù)應用流程，最大限度地方便用戶使用，滿足用戶的實際需求。

高分四號衛(wèi)星的用戶包括減災、林業(yè)、地震、氣象等方面。利用定點于赤道上空對中國及周邊區(qū)域持續(xù)觀測和快速指向調整的優(yōu)勢，這顆衛(wèi)星既可以對國土植被覆蓋、地震預警進行常規(guī)普查，還能在災害、特殊天氣變化發(fā)生的第一時間內對相關區(qū)域進行接近實時的跟蹤觀測。有氣象專家推測，利用高分四號衛(wèi)星50米分辨率遙感相機，可對云層的微物理變化過程進行實時觀測，這有利于我們加深對天氣變化的研究、提高天氣預報精準度。

2016年1月5日，高分四號衛(wèi)星發(fā)回首幅圖像，圖像質量優(yōu)越，達到預期目標。2016年2月3日，國防科技工業(yè)局對外公布了高分四號衛(wèi)星獲取的首批影像圖。隨著圖像的不斷傳回，高分四號衛(wèi)星的價值已經不言而喻，真正實現(xiàn)了“站得更高，看得更廣”的目標。