文/ 胡藍月

9 月27 日，我國環(huán)境減災二號A、B 星成功進入太陽同步軌道。兩顆衛(wèi)星以180 度相位分布于同一軌道面內(nèi)，接替已經(jīng)在軌運行12 年的環(huán)境減災一號A、B 星，通過同軌組網(wǎng)，實現(xiàn)全譜段、大視場、高光譜對地遙感監(jiān)測。

環(huán)境減災二號A、B 星由中國航天科技集團有限公司所屬航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，由兩顆技術(shù)狀態(tài)相同的光學對地遙感衛(wèi)星組成。衛(wèi)星設(shè)計壽命為5 年，在滿足國家應急減災、生態(tài)環(huán)境保護等重大應用需求的同時，兼顧國土資源、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地震等行業(yè)業(yè)務(wù)需求，應用領(lǐng)域廣泛。

▲ 環(huán)境減災二號衛(wèi)星效果圖

單星能力提升，星座組網(wǎng)融合

“老用戶有新需求?！杯h(huán)境減災二號A、B 星總指揮白照廣用一句話概括環(huán)境減災衛(wèi)星12 年的發(fā)展變革。

應應急管理部、生態(tài)環(huán)境部需要，環(huán)境減災二號星從2008 年開始組織論證，于2012 年并入國家空基規(guī)劃大系統(tǒng)中。

從發(fā)射環(huán)境減災一號A、B 星至今12 年來，我國對地遙感觀測能力穩(wěn)步提升，高分、海洋、資源、氣象等民用遙感項目紛紛上天入軌，遙感衛(wèi)星應用場景和業(yè)務(wù)需求同步增加。在環(huán)境減災方面，用戶要求衛(wèi)星看得更清、反應更快。

環(huán)境減災二號A、B 星，采用CAST2000 公用衛(wèi)星平臺技術(shù)和產(chǎn)品體系，每顆衛(wèi)星配置有16 米相機、高光譜成像儀、紅外相機、大氣校正儀4類光學載荷。單顆衛(wèi)星可以實現(xiàn)可見及紅外多光譜數(shù)據(jù)國土4 天1 張圖，雙星同軌組網(wǎng)可以提升1 倍效率，實現(xiàn)2天1 張圖。

環(huán)境減災二號A、B 星主任設(shè)計師馬磊介紹，相比環(huán)境減災一號衛(wèi)星，環(huán)境減災二號A、B 星主要有三方面提升。

其一，數(shù)據(jù)獲取能力提高10 倍。其中，16 米相機載荷由4 臺可見光CCD 相機組成，比環(huán)境減災一號星的CCD相機數(shù)量增加1倍，通過視場拼接，可以提供幅寬為800 公里的多光譜圖像；雙星配置紅外相機，衛(wèi)星夜間監(jiān)測能力大幅提升。

其二，衛(wèi)星技術(shù)性能大幅提升。在保證寬視場遙感的基礎(chǔ)上，可見、紅外、高光譜數(shù)據(jù)空間分辨率提高了1～2倍，譜段范圍、通道數(shù)、光譜分辨率、信噪比大幅提升，滿足用戶更高精度的定量化應用需求。

▲ 環(huán)境減災二號A、B 衛(wèi)星模擬圖

其三，遙感數(shù)據(jù)精度更高。衛(wèi)星研制團隊依托衛(wèi)星平臺更高的姿態(tài)控制精度，增加多種在軌定標模式，在軌同步獲取大氣參數(shù)，確保遙感數(shù)據(jù)精度更高、穩(wěn)定可靠。

“看似載荷相同，但與12 年前相比，衛(wèi)星能力得到全面提升?！卑渍諒V總結(jié)，“研制業(yè)務(wù)星，我們既要確保衛(wèi)星應用效能高、風險可控，又要保證衛(wèi)星先進性。”

白照廣介紹，環(huán)境減災二號A、B星分辨率16 米、視場800 公里，對標國際水平，在同等分辨率下每種分辨率視場都是最大的，這意味著衛(wèi)星能在更短時間內(nèi)看得更廣，看得更清。

在提升單星能力之外，環(huán)境減災二號A、B 星還實現(xiàn)了星座項目融合創(chuàng)新。環(huán)境減災二號A、B 星將和高分一號衛(wèi)星、高分六號衛(wèi)星組網(wǎng)，通過衛(wèi)星項目融合提升對地觀測效率，對地觀測覆蓋周期可縮短至一天。

▲ 單星能力提升，星座組網(wǎng)融合

地面依賴少一點，星上處理多一點

遙感衛(wèi)星對地觀測時，地面大氣干擾會影響測量精度。為此，衛(wèi)星研制團隊雙管齊下，配置了大氣校正儀，可實時、同步剔除大氣干擾，從底圖上提升質(zhì)量，同時在回傳數(shù)據(jù)中增加姿態(tài)、位置信息，使地面處理工作更快更準。

“從依賴地面到星上處理，就是讓衛(wèi)星多一點自主處理，為智能衛(wèi)星做技術(shù)積累?！卑渍諒V介紹。“定標”即檢測地物輻射特性，“標”就是標準，相當于給衛(wèi)星遙感這桿“秤”加上“刻度”，遙感數(shù)據(jù)是否可靠，取決于“刻度表”是否準確。

傳統(tǒng)的地面定標效率低，陰天下雨、草黃草青，都會影響定標結(jié)果。環(huán)境減災二號衛(wèi)星采用多種定標模式，確保數(shù)據(jù)應用精度。依托衛(wèi)星平臺更強的姿態(tài)機動能力，探測器可以從橫排掃描模式偏航90 度，列成豎隊，觀測同一地物并記錄差值。

偏航90 度定標模式從“高分一號”開始試驗，目前已經(jīng)上星開展業(yè)務(wù)化應用。

同時，衛(wèi)星方聯(lián)合中國氣象局開展國內(nèi)首次對月觀測定標活動，著手建立我國的月球定標模型。

地球陰晴冷暖、四季更替給定標帶來難度，月球?qū)ν廨椛涔鈦碜蕴柕姆瓷涔猓哂兄芷诜€(wěn)定性。因此，以月亮為參照是另一種定標思路。目前國際采用的ROLO 模型絕對輻射精度約為5%～10%，隨著遙感技術(shù)發(fā)展，這一精度不足以滿足定標要求。白照廣認為：“如果建立自己的月球定標模型，精度可以提升至3%。”

在國家重大需求的引領(lǐng)下，衛(wèi)星的技術(shù)水平也得到大幅提升。要滿足用戶對響應速度和精度的更高要求，從1天重訪1 次到每4 個小時重訪1 次，再到重訪周期提升至小時級、分鐘級，開展星座建設(shè)是大勢所趨。

“衛(wèi)星成本和生產(chǎn)效率是關(guān)鍵。”白照廣介紹，目前部分衛(wèi)星已經(jīng)開展流程優(yōu)化工作，從各環(huán)節(jié)開始省錢、省時間，為后續(xù)小衛(wèi)星批量生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。