高分系列衛星 擦亮中國“天眼”(圖)【2】

　　高分二號衛星魯甸融合影像

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　　明察秋毫的“高分二號”

　　“高分二號”是我國第一個突破亞米級的民用對地觀測衛星，斑馬線、小汽車等在其衛星影像圖上可以清晰辨認，甚至黃浦江上的浪花都能看得清楚

　　“高分一號”衛星在分辨率上的不足並非無法彌補，隻不過它需要高分家族中的另一名成員——“高分二號”衛星來完成。

　　“高分一號”的全色分辨率為2米，這意味著，地面上長和寬都小於2米的物體，呈現在“高分一號”所拍攝的全色圖像上僅僅為一個像素點，並不能看清楚其不規則形狀，也不隨著圖像放大而改變。像斑馬線、小汽車等物體在“高分一號”的衛星圖像上是無法呈現的，但是這些在“高分二號”的衛星影像圖上都可以清晰辨認。甚至在“高分二號”的衛星影像圖上，黃浦江上的浪花都能看得清楚。

　　這得益於“高分二號”已經達到1米的分辨率。其技術指標達到或超過國外同類光學遙感衛星的水平，關鍵在於由兩台相同的分辨率為1米全色/4米多光譜組合而成的相機。“高分二號”相機分系統主任設計師姜海濱說，“高分二號”衛星相機焦距是國內衛星中焦距最長的。“這顆衛星上裝有兩台相機，與全世界同等級分辨率的衛星相比，是成像幅寬最大的，達到了45千米。而且這兩台相機還實現了98%的國產率，關鍵部件都是中國制造。”

　　1米全色分辨率相比於2米全色分辨率來講，不僅僅是數字的差別，更是質的飛躍。

　　“1米以下的分辨率就意味著進入了亞米級分辨率。‘高分二號’是我國第一個突破亞米級的民用對地觀測衛星。”高分專項工程地面系統總工程師徐文說。亞米級遙感數據在國際遙感領域被稱為“黃金數據”，這一稱謂足見其重要性。

　　要進入亞米級，則需要突破多項技術。分辨率是航天光學遙感相機一項關鍵指標。傳統方法是通過延長焦距、增大相機口徑的方式實現更高分辨率，但相機的體積、重量也會隨之增長，導致研制難度、成本倍增。上世紀九十年代，國外提出新的設計理念：在鏡頭焦距增加的同時，鏡頭口徑增加相對較小，即相機的相對孔徑越來越小。但這種方式受光學系統衍射的限制，會使圖像質量有所降低。必須利用相機成像電路的低噪聲技術和相關地面圖像數據處理技術，才能保証圖像質量。

　　研制過程中，科研人員在國內首次採用小相對孔徑的創新設計，克服了鏡頭主次鏡離焦敏感度高等困難，突破了大口徑超長焦距光學系統水平重力卸載裝校、海量數據處理等一系列高分辨率相機研制難關，實現在同等光學系統口徑下，分辨率顯著提高。同時，科研人員首次採用天地協同的運作方式，為“高分二號”引入“大遙感”設計理念，通過相機特點和地面處理特點的匹配，實現整個系統的優化，以充分挖掘相機的信息獲取潛力。與“高分一號”相比，“高分二號”相機的焦距及分辨率提高了2.4倍，而口徑僅增加了1.6倍。

　　“高分二號”衛星還在衛星定位精度方面做了很多功課，因為這關乎到其所拍攝的照片是否變形或錯位而導致不准確。“高分二號”衛星總指揮兼總設計師潘騰介紹，以往我國衛星的定位精度多為百米量級，“高分二號”設計指標則要求達到無控制點條件下優於50米的定位精度，因此在測軌精度、姿態穩定精度等方面，研制團隊開展了大量工作。

　　衛星的太陽能帆板、陀螺儀以及很多零部件會在運行中產生振動，對衛星上搭載的長焦鏡頭來說，輕微的震動都可能導致圖像模糊。為此，研制團隊對“高分二號”衛星平台進行了適應性改進。在“高分二號”兩個太陽翼下面，裝有國防科技大學研制的“天弦一號”太陽翼振動控制裝置，能有效抑制太陽翼振動，使衛星姿態機動穩定時間進一步縮短。科研人員還首次採用阻尼減隔振等措施，吸收轉動能量，穩定轉動部件，以保証圖像質量。

　　在保証穩定的前提下，“高分二號”上首次使用控制力矩陀螺，採用優化高效的控制定姿方案，具備了大角度快速機動能力。與能在180秒內側擺25°的“高分一號”相比，“高分二號”可在180秒內側擺35°。

　　而且，面對雲層等天氣因素對衛星拍照造成的影響時，沿著軌道飛行的“高分二號”還能選擇性地開關機。“比如北京有雲，黑龍江跟廣東天氣都不錯，那我們就讓衛星在廣東開機拍攝，到了北京就關機，到了黑龍江再開機。這樣就能把衛星的成像效能發揮好，節省數據儲存的空間。”徐文介紹，這個特點叫做“分次成像”。