「原創」我國海洋衛星發展綜述

海洋

佔地球表面面積的70% 以上,是生命的搖籃,資源的寶庫,全球氣候的重要調節器,也是世界貿易的大通道。海洋是未來人類生存及可持續發展的戰略性資源基地,在政治、軍事和經濟上均具有舉足輕重的戰略意義,是世界各臨海國家爭相開發利用的藍色疆土。開發利用海洋是解決當今全球資源短缺、人口膨脹、環境惡化的重要出路之一。人類社會的可持續發展必然越來越多地依賴海洋,海洋也將為人類社會的繁榮和發展做出越來越大的貢獻。

我國是世界上重要的海洋大國,大陸海岸線長約18000km,島岸線約14000km,沿海島嶼6500 多個,按照聯合國海洋法公約和我國的主張,我國管轄的海域約300 萬km2。因此,有效維護國家的海洋權益、合理開發利用海洋資源、切實保護海洋生態環境、實現海洋資源與環境的可持續利用,是時代賦予我們的歷史使命。大面積、高精度、全方位認識和管控海洋,發展海洋經濟,維護海洋開發環境安全,保障海洋權益是我國的重大海洋戰略。建立完善的海洋遙感調查監測體系,擴大海洋衛星的應用領域和範圍,能夠顯著提高對海洋的監控能力,保障我國海洋經濟社會的可持續發展,加快我國由海洋大國向海洋強國邁進的步伐。

一直以來,我國十分重視海洋衛星及其探測技術的發展,目前已形成了以海洋一號(HY - 1)系列衛星、海洋二號(HY - 2)系列衛星及高分三號(GF - 3)系列衛星為代表的海洋水色、海洋動力環境及海洋監視監測系列衛星,建立起了具有優勢互補的海洋遙感衛星觀測體系,並已發揮了顯著的社會和經濟效益。

「原创」我国海洋卫星发展综述

其中,海洋一號衛星A 星和B 星(HY - 1A/B)是我國自主研製的第一代海洋衛星,主要用於海洋水色、水溫環境要素探測,服務於我國海洋生物資源開發利用、河口港灣的建設和治理、海洋汙染監測和防治、海岸帶資源調查和開發以及全球環境變化研究等領域。海洋二號衛星A 星(HY - 2A)不僅填補了我國海洋動力環境衛星的空白,也是世界上第一顆集散射計、輻射計、高度計等微波主、被動觀測載荷於一體,可同時測量海面高度、海溫、風速、波高的海洋衛星,在海洋防災減災、海洋環境預報、極地航線保障、大洋漁業、海洋調查與資源開發、海洋科學及應用研究和國際合作等領域發揮了重要作用。GF - 3 衛星是我國科技重大專項“高分辨率對地觀測系統”中唯一的雷達成像衛星,能夠全天候和全天時實現全球海洋和陸地信息的監視監測,並通過左右姿態機動擴大對地觀測範圍、提升快速響應能力,其獲取的C 頻段多極化微波遙感信息可服務於我國海洋、減災、水利及氣象等多個行業及業務部門,是我國實施海洋開發、陸地環境資源監測和防災減災的重要技術支撐。

一、我國海洋衛星發展歷程

我國在海洋衛星方面經過多年的建設,取得了顯著進展,在2002 年及2007 年分別發射了HY - 1A衛星及HY - 1B 衛星、2011 年發射了HY - 2A 衛星、2016 年發射了兼顧海陸的GF - 3 衛星,目前已經初步形成了海洋水色、海洋動力環境、海洋監視監測3個系列的海洋衛星。

1. 海洋水色衛星

我國第一顆海洋水色衛星HY - 1A 衛星,於2002 年5 月15 日成功發射。它實現了我國海洋衛星零的突破,完成了海洋水色功能及試驗驗證,使海洋水色信息提取與定量化應用水平得到了提高,促進了海洋遙感技術的發展,為我國的海洋衛星發展奠定了技術基礎。HY - 1A 衛星配置了1 臺10 譜段水色掃描儀及1 臺4 譜段CCD 海岸帶成像儀,在軌運行期間,獲取了中國近海及全球重點海域的葉綠素濃度、海表溫度、懸浮泥沙含量、海冰覆蓋範圍、植被指數等動態要素信息以及珊瑚、島礁、淺灘、海岸地貌特徵。我國第二顆海洋水色衛星HY - 1B 衛星,於2007 年4 月11 日成功發射,該衛星在HY - 1A 衛星基礎上研製,其觀測能力和探測精度得到了進一步增強和提高,實現了我國海洋水色衛星由試驗型向業務服務型的過渡。

HY - 1A/B 衛星的數據在海洋災害監測、海洋環境預報與監測、海洋資源開發與利用、海洋科學研究以及國際合作等多個領域均取得了良好的成果。基於HY - 1A/B 衛星數據開發製作了42 種遙感產品,在海洋水色環境監測、海表溫度監測、海冰災害監測、赤潮災害監測、綠潮災害監測等方面發揮了重要作用。

2. 海洋動力環境衛星

我國第一顆海洋動力環境衛星HY - 2A 衛星,於2011 年8 月16 日成功發射,設計壽命3 年,目前仍在軌運行。其主要使命是監測和調查海洋動力環境,獲得包括海面風場、浪高、海流、海面溫度等多種海洋動力環境參數,直接為災害性海況預警預報提供實測數據,為海洋防災減災、海洋環境預報、海洋資源開發、海洋環境監測以及極地航線保障等提供支撐服務。HY - 2A 衛星研製過程中,突破了高定量化有效載荷、精密測定軌、星地雙向激光通信、大擾動下高精度姿態控制等多項關鍵技術,在多個技術領域填補了國內空白並達到國際先進水平,創造了我國衛星研製的多項第一,實現了我國衛星研製技術的跨越,彰顯了我國衛星關鍵核心部件自主研發能力。

HY - 2A 衛星配置了雷達高度計、微波散射計、掃描輻射計、校正輻射計等多種主、被動微波載荷,通過HY - 2A 衛星獲得的數據提高了中國海洋環境監測與災害性海況預報的水平,為國民經濟建設和國防建設、海洋科學研究、全球變化研究等提供了可靠的遙感數據,同時還在國際對地觀測體系中發揮了重要作用,受到國內外用戶的高度認可。

3. 海洋監視監測衛星

GF - 3 衛星是我國首顆兼顧海陸觀測的民用雷達成像衛星,於2016 年8 月10 日成功發射。GF - 3衛星能夠全天候和全天時實現全球海洋和陸地信息的監視監測,並通過左右姿態機動擴大對地觀測範圍、提升快速響應能力。作為我國自主研製的首顆C 頻段多極化合成孔徑雷達(SAR)衛星,GF - 3 衛星研製過程中攻克了整星機電熱一體化設計、多極化相控陣天線、高精度SAR 內定標、大型相控陣SAR 天線展開機構、大熱耗SAR 天線熱控、脈衝大功率供電、大撓性星體條件下衛星控制等多項關鍵技術,綜合性能達到國際先進水平。

GF - 3 衛星的成像分辨率從1m 到500m,成像幅寬從10km 到650km。在海洋應用方面,GF - 3 衛星不但可以監測我國臨近海域的風暴潮、熱帶氣旋、海冰、海面溢油、綠潮等,也可以監視海岸帶、海面船舶、島礁人工設施、海上石油平臺等,可以為災害監測和評估、應對重大環境事件提供地理空間信息支持。GF - 3 衛星的業務化應用,極大改善了我國民用天基高分辨率SAR 圖像全部依靠進口的狀態,為國內各行業用戶提供了高質量、高精度對地觀測數據。自發射以來,分發各級數據產品超過50 萬景,在應急監測中作用突出,已成為我國實施海洋開發、陸地環境資源監測和防災減災的重要技術支撐。

二、我國海洋衛星發展規劃

三、我國海洋衛星發展建議


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