北京日報客戶端 | 記者 劉蘇雅 通訊員 張未 劉錦洋 王琬涵 張?zhí)m蘭
記者從國家航天局獲悉，于8月13日發(fā)射的世界首顆進入工程實施階段高軌合成孔徑雷達衛(wèi)星陸地探測四號01星，經(jīng)過4次變軌后，于近日順利進入工作軌道，合成孔徑雷達（SAR）天線成功展開，完成了衛(wèi)星入軌初期飛控試驗主要工作，衛(wèi)星工況正常，狀態(tài)良好，后續(xù)將繼續(xù)開展在軌測試等工作。
衛(wèi)星工作示意圖
(資料圖)
陸地探測四號01星從設想提出到發(fā)射歷時15年，研制團隊攻克高軌微波成像、大功率、精密定軌等一系列技術(shù)，實現(xiàn)了世界上高軌SAR衛(wèi)星“從0到1”的突破。
世界高軌SAR衛(wèi)星“從0到1”
研制陸地探測四號01星的想法，始于2008年我國發(fā)生的南方雪災、汶川地震等突發(fā)災害。災害信息獲取是世界各國防災減災的重要前提，而利用天基遙感手段進行觀測則是絕佳方案，我國自然災害種類多、分布地域廣，防災減災工作十分重要。
合成孔徑雷達工作不受光照、天氣條件限制，是極端天氣條件下觀測的一把好手。航天科技集團五院研制團隊想到，地球同步軌道SAR衛(wèi)星能憑借高軌道帶來的高重訪、超大幅寬、強機動優(yōu)勢，填補低軌SAR衛(wèi)星過境時間短、重訪時間長、觀測范圍小的不足，同時具備全天時、全天候“隨叫隨到”特點，滿足災害觀測要求。
不過，如何讓合成孔徑雷達在高軌順利成像，可謂是“世界級難題”。此前許多國家都曾提出過高軌SAR的理論構(gòu)想，但是囿于可實現(xiàn)性，仍未付諸工程實施。從設想提出到發(fā)射，研制團隊一干就是15年，圍繞高軌微波成像、大功率、精密定軌等技術(shù)開展攻關(guān)。
衛(wèi)星研制人員檢查產(chǎn)品數(shù)據(jù)情況
與光學衛(wèi)星“咔嚓”拍張照不同，SAR衛(wèi)星依靠數(shù)據(jù)反演進行成像。陸地探測四號01衛(wèi)星副總設計師劉立平介紹，為確保成像，研制團隊率先對成像算法精確性開展研究，對梳理出的諸多影響成像的因素逐一分析討論，量身定做出一套可行算法。
高軌衛(wèi)星位于“千里之外”，雷達信號在太空中傳輸呈指數(shù)型衰減。要確保成像質(zhì)量，如果以同等分辨率的低軌微波雷達衛(wèi)星發(fā)射的功率密度計算，陸地探測四號01衛(wèi)星必須具備一個中型火力發(fā)電廠的能量——這顯然行不通。于是，科研團隊提出“時間換取功率密度”的思路，將衛(wèi)星功率大幅壓縮至萬瓦級。當然，這一功率仍屬國內(nèi)SAR衛(wèi)星榜首，為此，他們研制全新的功率合成系統(tǒng)，并針對衛(wèi)星載荷、平臺用電需求定制化升級電源技術(shù)方案，克服了散熱等一系列問題。
研制人員在核對載荷數(shù)據(jù)
讓衛(wèi)星在距地面36000千米的茫茫宇宙中確定自己的位置有多難？由于其所在位置高于導航衛(wèi)星，只能“撿”地球另一側(cè)導航衛(wèi)星“漏過來”的微弱信號，常用方法的精度只能達到百米左右，遠不能滿足需求。通過“導航衛(wèi)星+地面測距”定軌方案及誤差校正手段，科研團隊最終將定軌精度由百米提升至米級，實現(xiàn)精密定軌技術(shù)跨代提升。
從設計到投產(chǎn)關(guān)關(guān)突破
當衛(wèi)星進入工程研制階段，如何讓衛(wèi)星背著國內(nèi)在軌最大直徑的大天線、舉著又細又長的天線展開臂飛上天，又成為了研制團隊要攻克的難點。他們巧妙優(yōu)化了衛(wèi)星布局，給大天線找到合適的家，再給天線的“胳膊”安裝關(guān)節(jié)，讓天線展開臂“U型”環(huán)抱著衛(wèi)星“房子”，確保整星能順利搭乘火箭上天。同時，高軌SAR“大功率”的特點對衛(wèi)星的供電能力提出了極高要求，高品質(zhì)電源技術(shù)的應用確保衛(wèi)星能穩(wěn)定工作。
產(chǎn)品從“設計”到“投產(chǎn)”并非易事，大到衛(wèi)星天線，小到一根電纜，都有著重重關(guān)卡等待突破。當衛(wèi)星各個零部件都生產(chǎn)出來，組合在一起試驗時，卻再次遇到了“絆腳石”——大功率單機產(chǎn)品發(fā)生微放電。面對全新的產(chǎn)品，研制團隊逐一分析原因，精準定位至“材料放氣干擾”的故障原因，經(jīng)過近百次的調(diào)試，優(yōu)化出微放電可能性最低的方案。在此基礎上，研制團隊繼續(xù)提出在真空環(huán)境下增加靜置期，最大限度避免放氣干擾，確保萬無一失。
新產(chǎn)品、新技術(shù)也對驗證環(huán)境提出了新要求。為了找到合適的驗證環(huán)境，研制團隊跑遍了多個城市的多個試驗場和實驗室，通過一個個巧妙、精密的試驗，前后歷時2年終于完成新產(chǎn)品的研制和地面驗證。
“減災衛(wèi)士”一眼看遍長江流域
陸地探測四號01衛(wèi)星可服務防災減災及地震監(jiān)測、國土資源勘察及海洋、水利、氣象、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、林業(yè)等7個行業(yè)應用需求，是我國目前行業(yè)用戶最多的遙感衛(wèi)星。未來投入使用后，將進一步完善我國天基災害監(jiān)測體系，豐富我國重點區(qū)域觀測手段，全面提升我國防災減災救災綜合水平，可謂是“減災衛(wèi)士”。
這位“減災衛(wèi)士”是如何工作的？航天科技集團五院遙感衛(wèi)星總體研制人員張慶君介紹，它擁有普查、區(qū)域、凝視、應急四種應用模式。“站得高、看得遠”使它普查模式單次成像覆蓋面積近六分之一個中國，一眼望去幾乎能獲取整個長江流域的水文信息；區(qū)域模式成像面積約為普查模式的五分之一，但分辨率更高；凝視模式是研制團隊專為國家災害應急觀測需求定制化的應用模式，可以1小時量級為間隔對受災區(qū)域開展持續(xù)多次觀測；應急模式則支撐多地災害同時發(fā)生情況下的監(jiān)測需求。
陸地探測四號01星是《國家民用空間基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》中的遙感科研衛(wèi)星。國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心工程副總師孟令杰表示，過去一年，我國共發(fā)射200余顆衛(wèi)星。我國以衛(wèi)星遙感、通信、導航為主體的國家民用空間基礎設施體系初步形成，后續(xù)將持續(xù)完善國家空間基礎設施建設，推動遙感、通信、導航衛(wèi)星融合技術(shù)發(fā)展，加快提升泛在通聯(lián)、精準時空、全維感知的空間信息服務能力。
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