有望告别国外依赖,中国冰路卫星下月发射!

时间:2019-08-31 来源:www.feijiazhuang.com



预计将告别外国依赖,中国的冰路卫星将在下个月推出!

科技日报记者陈宇

“三极遥感星座观测系统”第一颗实验卫星冰路卫星(BNU-1,又名“京石一号”)最近在深圳被装进盒子里,预计将在今年九月。通过对极地地区的每日全覆盖观测,该系统将服务于国家北极水道开发和环境保护。

此前,中国已建立了一系列民用卫星系统,如气象和海洋。开发极地特定遥感卫星的意义何在?与价格超过1亿元的大型卫星相比,价格高达百万元的微型卫星有哪些优缺点?记者采访了冰路卫星首席科学家程晓,中山大学测绘科学与技术学院院长。

中国高度依赖欧洲和美国的极地卫星数据

2014年1月,中国的“雪龙”和俄罗斯的“索卡尔斯基”破冰船被困在南极海冰中。程晓的北京师范大学遥感小组救援计划获得通过,并被证明是一种有效的解决方案。

“能够最终及时为我们提供支持的数据是美国卫星过境拍摄数据。”程晓回忆说,这对每个人来说都是非常令人兴奋的,“突显了中国现有卫星系统严重短缺的极地观测能力。” p>

北极和南极是全球变化的指标和放大器。全球变暖导致极地冰盖融化,导致海平面上升;北极海冰已经加剧撤退,导致北半球频繁发生天气和天气事件。

然而,由于太阳仰角较低,雪和反照率较高,卫星遥感难以观测极区。特别是在极夜期间,可见光遥感卫星难以对极区成像,并且高表面反照率和频繁的云覆盖导致光学图像过度曝光或无法捕获云的表面。

此外,极地冰雪环境也在迅速变化。中国现有的气象,资源,环境,海洋和其他一系列民用卫星观测的时空精度只能观察和揭示冰川运动等大规模的慢极地表变化,这些变化是无法捕获的。对于极地冰 - 海气之间的强烈和快速的相互作用过程,获得了时空连续数据。这些是极地研究的核心和前沿领域。

在全球范围内,美国,欧洲和加拿大的极地卫星已经实现了对极地地区的大规模连续观测,实现了每日重复的公里分辨率(例如美国MODIS卫星)和重复10米分辨率。 (例如US Landsat 8和ESA Sentinel 1,2卫星)。此外,欧洲和美国也开发了高度计卫星,其中ESA冷区卫星Cryosat-2和美国冰卫星ICESat-1和2卫星最为着名,可以达到厘米水平的极地冰层。测量高程变化的准确性对于了解极地冰川和海冰的变化非常重要。

值得一提的是,上述欧洲和美国卫星获取的极地遥感数据向科学界和公众开放,已成为国际极地遥感领域的主要卫星遥感数据。

“中国的极地科学领域乃至整个地球科学领域同样高度依赖于上述欧洲和美国的卫星数据。”程晓说。

使用“flock”开发模型,预计将形成一个由24颗小卫星组成的星座网络

程晓告诉记者,为了实现极地观测的遥感,有两种国际模型,一种是开发极地地球同步卫星,而加拿大和挪威都发射了极地高轨道卫星计划,以实现全天候的天气。北极。对于连续观测,这种类型的卫星非常昂贵,需要大型推力火箭将卫星推向海拔超过30,000公里的卫星。另一种型号采用美国“羊群”卫星的思想,即形成低成本的微型小型遥感卫星数据采集系统,单颗卫星的重量约为5千克,设计寿命更长超过3年。与一些传统的大型卫星相比,它的重量仅为其成本的千分之一,其成本仅为几十甚至百分之一百。它可以实现卫星系统的快速技术更新。

冰路卫星采用“羊群”发展模式,利用小型卫星平台建立低成本微小尺度遥感卫星星座,实现极地连续观测。基于鸽子品种模型,冰卫星在负载配置中具有独特的设计,配备超宽中等分辨率相机,高分辨率相机和AIS接收器,其中宽相机具有80米的分辨率。面积宽度为800公里,是目前国际大规模千米和十米分辨率卫星数据的重要补充。结合其分辨率为8米的高分辨率相机,单颗星可以实现极区。全面覆盖天空,实现极区和关键区域的观测,有望提高监测冰山漂移,冰架崩塌等快速变化的能力,经过多颗恒星形成星座,可实现每小时观察上述快速变化过程,将为极地遥感观测带来革命性的突破。

此外,该星还集成了卫星AIS接收机,接收船舶的AIS定位信号广播,可以将极地遥感与船舶导航相结合,规划极地船舶的航行路线,进行航道风险评估。并支持北极频道。发展。

与成本为1亿元的大型卫星相比,成本为1亿元的小卫星的负载精度和卫星寿命是无法比拟的,单颗卫星很难在短时间内获得气候,晚上观察它们是不可能的。

“我们已经规划了一个由24颗小卫星组成的星座网络。目标是在一小时内实现极地地区重复观测的频率,并在一定程度上实现全天观测。此外,高极轨道SAR卫星计划星座和迷你SAR卫星星座,最终部署预计将于2030年完成。程晓说。

希望今年在南极考察中学尝试

程晓说,冰路卫星是中国极地遥感卫星的“寻路”卫星,它将为小型卫星星座的发展奠定基础。

近年来,中国许多高校都发射了卫星。

“一般来说,小卫星技术刚刚起步,但与美国,丹麦和日本相比,中国有很大差距。”例如,美国宇航局在美国建立了一支强大的微卫星任务队。丹麦的Gomspace在国际微卫星开发领域享有盛誉。日本的微纳米卫星技术更加发达,甚至还有一些高中生参与其中。

“小卫星是未来几十年发展的方向和重点。中国必须加快微卫星制造技术的发展,在材料,通讯,电池和先进负载制造方面取得突破,才能真正走在世界的前列。 “。在程晓看来,中国大学没有太多的微卫星研究,但是太少了。同时,他强调,我们不应该为了卫星发射而“发射卫星”,例如开发小型极地遥感卫星。最终目标是获得尽可能多的极地遥感观测数据,用于科学研究。

由于中国纬度较低,地面站可以与卫星通信的轨道数量非常少。在此之前,程晓鹤和团队已经部署了国际地面站,在北半球和南半球的高纬度地区部署卫星接收站,以帮助接收卫星数据。下一步,将在南半球的高纬度地区建立卫星地面接收站,以进一步缩短南极卫星观测的下行延迟。

为了提高卫星数据的量化水平,北京师范大学将刘旭英博士用“龙”(“雪龙”和“雪龙”2号)送到南极进行无人机遥感和地面同步调查任务在今年下半年完成。进行星 - 机 - 地同步遥感实验,以对卫星数据进行基准和验证。这意味着冰路卫星预计将在今年的南极考察中起带头作用,并用双“龙”探索极地地区。