2013年 世界遙感衛(wèi)星回顧

劉佳（北京空間科技信息研究所）

2013年，世界遙感衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展較快，全球共發(fā)射了22顆遙感衛(wèi)星，并呈現(xiàn)出一些新的特點與趨勢：衛(wèi)星的空間、時間和光譜分辨率不斷提高，國際合作不斷增強，并正在建立全球資源、環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將為數(shù)字化地球和信息化社會提供更加精確的地球信息。

1 美國：軍、民、商遙感能力協(xié)調(diào)發(fā)展，領(lǐng)導地位穩(wěn)固

美國始終高度重視對遙感衛(wèi)星的發(fā)展，在研制和應用遙感衛(wèi)星系統(tǒng)方面都占據(jù)著顯著領(lǐng)先地位。美國采取軍、民雙方相對獨立的建設(shè)模式，通過優(yōu)化頂層設(shè)計，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，已建成了規(guī)模龐大、種類齊全、功能強大的對地觀測空間系統(tǒng)，形成了民用、軍用、商用三大對地觀測衛(wèi)星體系。

美國的民用對地觀測計劃繼續(xù)強調(diào)環(huán)境監(jiān)測和氣候變化。2013年2月11日，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）成功發(fā)射了陸地衛(wèi)星－8（Landsat－8），這是美國迄今最先進的對地觀測衛(wèi)星，2個主要的有效載荷為實時傳輸業(yè)務(wù)陸地成像儀和熱紅外探測器，其幅寬185km，全色分辨率為15m，多光譜分辨率為30m。該衛(wèi)星運行在距地面705km的高度，借助以反射光和電磁波譜為物理觀測基礎(chǔ)的2個感應器，對地球表面進行觀測。陸地衛(wèi)星－8的目標是保持“陸地衛(wèi)星”數(shù)據(jù)的連續(xù)性，為農(nóng)業(yè)、水資源的管理、災害響應、科學研究、國家安全和其他領(lǐng)域提供多光譜圖像數(shù)據(jù)。（詳情請看本刊2012年第9期）

2013年3月19日，美國用宇宙神－5火箭成功發(fā)射了第2顆“天基紅外系統(tǒng)”地球同步軌道衛(wèi)星（SBIRSGEO－2）。該衛(wèi)星由洛馬公司建造，是目前技術(shù)最先進的紅外監(jiān)視衛(wèi)星，可以增強美國的導彈預警能力，同時對導彈防御，技術(shù)情報和戰(zhàn)場空間感知等任務(wù)領(lǐng)域有所促進。它裝有覆蓋全球范圍的掃描紅外敏感器和覆蓋小范圍的高分辨率凝視紅外敏感器，用于監(jiān)視彈道導彈發(fā)射，為美國提供潛在核攻擊的預警。

此外，美國政府還通過購買高分辨率商業(yè)成像衛(wèi)星圖像，作為天基偵察能力的補充。2013年8月28日，美國用德爾他－4H火箭成功發(fā)射了鎖眼－12－7（KH－12－7）衛(wèi)星。鎖眼－12是“鎖眼”光學成像衛(wèi)星的最后一個系列，使用主鏡為直徑2.4m的光學望遠鏡，與“哈勃”望遠鏡類似，地面分辨率15cm。

2 歐洲：謀劃自主的對地觀測體系，關(guān)注環(huán)境監(jiān)測

美國第2顆“天基紅外系統(tǒng)”地球同步軌道衛(wèi)星掃描幅寬示意圖

歐洲正通過加強內(nèi)部合作，謀劃歐洲自主的空間對地觀測體系，通過制定統(tǒng)一的航天政策和發(fā)展規(guī)劃，力圖以相互協(xié)調(diào)的方式部署觀測系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)有限資源的最大利用。

2013年2月25日，印度極軌衛(wèi)星運載火箭－C20攜帶一顆印法聯(lián)合研制的“薩拉爾”（SARAL）海洋監(jiān)測衛(wèi)星和6顆外國小型衛(wèi)星升空?！八_拉爾”衛(wèi)星采用印度微小衛(wèi)星－2（Indian Micro Satellite－2）衛(wèi)星平臺建造，采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制，衛(wèi)星總質(zhì)量約450kg，其中有效載荷約200kg，設(shè)計壽命為3～5年。該衛(wèi)星尺寸為0.98m×0.98m×2.6m，搭載的有效載荷由歐洲提供，主要包括Ka頻段高度計（AltiKa）、星基多普勒軌道確定和無線電定位組合系統(tǒng)（DORIS）、激光反射鏡陣列（LRA）等。它可應用于多個研究領(lǐng)域，特別是海洋學和大氣學，所獲取的數(shù)據(jù)還將與2008年部署的賈森－2（Jason-2）衛(wèi)星和“哨兵”（Sentinel）系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行比對和互補，借此提高數(shù)據(jù)精確度和氣候模型重建準確度。（詳情請看本刊2013年第10期）

2013年5月7日，歐洲用“維加”火箭成功發(fā)射了比利時牽頭研發(fā)的歐洲“星上自主項目-植被”（PROBA-V）衛(wèi)星。該衛(wèi)星是一種小型衛(wèi)星，本身加上儀器質(zhì)量僅160kg，體積僅為60cm×60cm×80cm。它內(nèi)置一臺小而功能強大的攝像機，這是一種新型的植被觀測設(shè)備，將觀測兼容的光譜，其空間分辨率更加精確。當其進入軌道時，這種緊湊的傳感器可提供地球上幾乎所有植被的每日生長狀況。該衛(wèi)星的主要功能是每兩天繞地球飛行一周，繪制出全球陸地覆蓋和植被生長的遙感圖像并傳回地球。這顆衛(wèi)星入軌后，將為全球的科學用戶組織和服務(wù)供應商提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

歐洲“星上自主項目-植被”衛(wèi)星在軌飛行示意圖

3 俄羅斯：規(guī)劃長遠，構(gòu)建全面觀測空間體系

盡管現(xiàn)在的俄羅斯航天處于發(fā)展低谷，但遙感衛(wèi)星仍然是其發(fā)展的重點，并且制定了對地觀測領(lǐng)域的長期計劃，2020年將實現(xiàn)20顆對地觀測衛(wèi)星在軌運行。2012年4月，俄羅斯制定了《2030年及未來俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略（草案）》，該戰(zhàn)略規(guī)劃了對地觀測領(lǐng)域的預期成果，包括2015年以恢復能力為目標，2020年以鞏固能力為目標，2030年實現(xiàn)突破，建立數(shù)量和質(zhì)量都能滿足用戶需求的衛(wèi)星系統(tǒng)。根據(jù)該發(fā)展戰(zhàn)略，2020年前，俄羅斯將實現(xiàn)超過20顆民用對地觀測衛(wèi)星在軌運行。

2013年6月9日，俄羅斯用聯(lián)盟－2.1b火箭成功發(fā)射了角色－2（Persona－2）光學成像偵察衛(wèi)星。該衛(wèi)星采用改進型“琥珀”（Yantar）衛(wèi)星平臺，設(shè)計壽命7年。其全色分辨率可達33cm，可實現(xiàn)總地面掃掠覆蓋1300km。這次發(fā)射的角色-2彌補了俄羅斯自從第1顆俄羅斯新一代光電偵察衛(wèi)星角色－1衛(wèi)星在2008年末只用了幾個月失效后，一直缺少可以進行詳細農(nóng)業(yè)發(fā)展調(diào)查的衛(wèi)星的缺憾。

2013年6月25日，俄羅斯用聯(lián)盟－2.1b火箭成功發(fā)射了資源－P1（Resurs－P1）衛(wèi)星。該衛(wèi)星是采用“琥珀”衛(wèi)星平臺的新一代對地觀測衛(wèi)星，設(shè)計壽命5年，替代2006年發(fā)射的資源－DK衛(wèi)星，用于環(huán)境監(jiān)測、災難管理、城市規(guī)劃和氣象。其最大地面掃描寬度950km，單次掃描成像范圍100km×300km。

2013年6月27日，俄羅斯用“飛箭”（Strela）火箭成功發(fā)射了禿鷹－E1（Kondor－E1）衛(wèi)星。該衛(wèi)星采用禿鷹－E衛(wèi)星平臺，設(shè)計壽命5年，載有S頻段合成孔徑雷達，既可實現(xiàn)對地面的連續(xù)掃描（寬度10m），也可定點觀測，分辨率1～3m。它采用X頻段與地面進行通信，最大數(shù)據(jù)下傳率350Mbit/s。

4 中國：穩(wěn)步構(gòu)建高分系統(tǒng)，注重民用遙感應用

2013年4月26日，我國用長征－2D運載火箭成功發(fā)射了高分－1衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進入預定軌道。此次任務(wù)還成功搭載發(fā)射了2個荷蘭衛(wèi)星分配器和3顆分別由厄瓜多爾、阿根廷和土耳其研制的小衛(wèi)星。高分－1衛(wèi)星是我國重大科技專項高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星，突破了高空間分辨率、多光譜與寬覆蓋相結(jié)合的光學遙感等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了在同一顆衛(wèi)星上高分辨率和寬幅成像能力的結(jié)合，設(shè)計壽命5～8年。通過多角度拼接視場，可實現(xiàn)較高分辨率大視場成像，將在國土資源調(diào)查、精準農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等方面發(fā)揮重要作用。

2013年9月1日和11月20日，我國用長征－4C火箭分別成功發(fā)射了遙感衛(wèi)星－17、19；10月29日，用長征-2C火箭成功發(fā)射了遙感衛(wèi)星－18，用于科學試驗、土地勘察、農(nóng)作物估產(chǎn)和災難檢測。

2013年9月23日，我國用長征－4C火箭成功發(fā)射了風云－3C衛(wèi)星。風云－3是我國第二代極軌氣象衛(wèi)星，目標是實現(xiàn)全球大氣和地球物理要素的全天候、多光譜和三維觀測，設(shè)計壽命5年，星上搭載了12臺套遙感儀器，其中新增的全球?qū)Ш叫l(wèi)星探測儀提升了全球大氣三維和垂直探測能力。風云－3C是風云－3系列衛(wèi)星的第一顆業(yè)務(wù)星，用于取代風云-3A，作為上午星與在軌運行的下午星風云-3B實現(xiàn)雙星組網(wǎng)觀測。組網(wǎng)后，既有光學遙感，又有微波遙感，可實現(xiàn)全球、全天候、多光譜、三維、定量探測，為天氣預報特別是數(shù)值天氣預報模式，提供全球的溫、濕廓線以及云、輻射等氣象參數(shù)；檢測全球、區(qū)域自然災害和生態(tài)環(huán)境；檢測冰與雪的覆蓋和臭氧分布等；為我國農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)、海洋、交通等應用領(lǐng)域提供全球及區(qū)域的氣象信息，為政府決策、防災減災和經(jīng)濟社會發(fā)展服務(wù)。（詳情請看本刊2013年第9期）

5 日本：努力擺脫“非軍事”束縛，著力提升高分成像偵察能力

在《宇宙基本法》修改后，日本內(nèi)閣制訂了《宇宙基本計劃》，提出加強“情報收集衛(wèi)星”（IGS）的研制部署，不斷擴展、強化信息搜集功能和預警監(jiān)視能力，實現(xiàn)對東北亞地區(qū)安全態(tài)勢的快速獲取。通過法律修訂，日本著力于擺脫“非軍事”束縛，采用以民掩軍的方式重點發(fā)展高分辨率成像偵察能力，力圖擴大軍事航天開發(fā)應用。

2013年1月27日，日本用H-2A火箭成功發(fā)射了情報收集衛(wèi)星-雷達－4（IGS-Radar－4）和情報收集衛(wèi)星-光學－5V（IGS-Optical－5V）。情報收集衛(wèi)星-雷達－4是日本第2代雷達成像偵察衛(wèi)星，由三菱公司為內(nèi)閣衛(wèi)星情報中心研制，用于國防和民用自然災害監(jiān)測，包括夜間和云霧濃重的情況，地面分辨率優(yōu)于1m。情報收集衛(wèi)星-光學－5V是日本第3代光學偵察衛(wèi)星的首顆星，由三菱公司為內(nèi)閣衛(wèi)星情報中心研制，載有1臺用于試驗的新型極高分辨率光學掃描儀，其衛(wèi)星軌道平面與情報收集衛(wèi)星-光學－4的接近，用于國防和民用自然災害監(jiān)測，地面分辨率優(yōu)于40cm，設(shè)計壽命2年，試驗日本第3代光學成像偵察衛(wèi)星技術(shù)。

日本第二代“情報收集衛(wèi)星”

目前，“情報收集衛(wèi)星”系統(tǒng)在軌共7顆，最高分辨率為0.4m（光學）和1m（雷達），與民用衛(wèi)星系統(tǒng)組成詳查與普查結(jié)合、成像與測繪結(jié)合的綜合對地觀測系統(tǒng)。未來，日本計劃發(fā)射第三代“情報收集衛(wèi)星”，以盡快補充缺失的雷達成像偵察能力，保持軍事偵察能力的連續(xù)性；擬發(fā)射“先進陸地觀測衛(wèi)星”（ALOS）系列后續(xù)衛(wèi)星—先進陸地觀測衛(wèi)星－2雷達成像衛(wèi)星和先進陸地觀測衛(wèi)星－3光學遙感衛(wèi)星，將光學和雷達有效載荷分置于雙星上，提高整個系統(tǒng)的運行效率；擬發(fā)射“全球環(huán)境變化觀測任務(wù)-水”（GCOM-W）衛(wèi)星的后繼星和“全球環(huán)境變化觀測任務(wù)-碳”（GCOM-C）系列衛(wèi)星。

6 印度：建成綜合型對地觀測體系，天基成像能力持續(xù)增強

印度在《航天十二五規(guī)劃（2012－2017）》中將航天作為提升印度國際地位和競爭力的重要戰(zhàn)略領(lǐng)域，強調(diào)把對地觀測衛(wèi)星作為發(fā)展重點，從而繼續(xù)保持世界先進水平。印度未來發(fā)展計劃重點是繼續(xù)發(fā)展四大專用對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，以填補地球觀測領(lǐng)域災害監(jiān)測等空白，并且制定國際協(xié)同任務(wù)以補充和增補印度衛(wèi)星任務(wù)。在未來5年內(nèi)，印度計劃研制9顆對地觀測衛(wèi)星，其中6顆為高分辨率衛(wèi)星，進一步增強成像能力和數(shù)據(jù)連續(xù)性。在未來10年內(nèi)，印度計劃發(fā)射30顆對地觀測衛(wèi)星，全面增強其天基對地成像能力。

2013年7月25日，印度用阿里安－5火箭成功發(fā)射了印度衛(wèi)星－3D（INSAT－3D）。該衛(wèi)星質(zhì)量約2060kg，載有4個有效載荷：成像儀、探測器、數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星搜救系統(tǒng)。6信道成像儀能夠提供地球的氣象圖像，與過去10年一直服役的2顆氣象衛(wèi)星卡帕娜－1（Kalpana－1）和印度衛(wèi)星－3A相比，圖像質(zhì)量有很大提高。19信道探測器增加了通過大氣層聲音系統(tǒng)進行氣象監(jiān)視。星載數(shù)據(jù)中繼發(fā)射器能夠搜集由自動數(shù)據(jù)搜集平臺發(fā)出的氣象、水文、海洋有關(guān)參數(shù)。衛(wèi)星搜救有效載荷能夠獲取來自海洋、航空和陸地上的求救信號，傳入任務(wù)控制中心進行快速搜集并采取營救行動。印度空間研究組織負責端對端接收和數(shù)據(jù)處理，印度氣象局負責導出衛(wèi)星氣象參數(shù)。

2013年8月29日，印度用阿里安-5火箭成功發(fā)射了地球靜止衛(wèi)星－7（GSAT－7）。這是印度自行研制的第1顆軍用通信衛(wèi)星，載有UHF、S、C和Ku頻段通信載荷，壽命9年，使用I－2K衛(wèi)星平臺，功率3000W。其用戶是印度海軍，將覆蓋印度大陸和周邊海域。

7 韓國：發(fā)展勢頭強勁，從國際引進到自主研發(fā)

韓國采用國際引進到自主研發(fā)的發(fā)展策略，在突破光學遙感之后向微波遙感計劃邁進。通過制定《第二期航天開發(fā)振興基本計劃（2012－2016）》，大力支持對地觀測領(lǐng)域發(fā)展。2013年8月22日，俄羅斯用第聶伯－1火箭成功發(fā)射了韓國多用途衛(wèi)星－5（KOMPSAT－5，又名阿里郎－5）。該衛(wèi)星是繼韓國多用途衛(wèi)星－1、2、3之后韓國第4顆多用途衛(wèi)星，但不同的是，前3顆衛(wèi)星是光學成像衛(wèi)星，而韓國多用途衛(wèi)星－5是韓國首顆合成孔徑雷達（SAR）成像衛(wèi)星。該衛(wèi)星將使韓國具備全天候、全天時地球觀測能力，并使其成為繼美、德、日、意、以、印之后第7個具備1m分辨率空間雷達成像能力的國家。韓國還規(guī)劃了韓國多用途衛(wèi)星－6雷達成像衛(wèi)星和韓國多用途衛(wèi)星－7光學成像衛(wèi)星，分別于2015年和2017年發(fā)射，以保持其高分辨率對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

可提供全天候、全天時對地觀測的韓國多用途衛(wèi)星-5

8 越南：重視自主研發(fā)衛(wèi)星，積極發(fā)展國際合作

2013年5月7日，歐洲用“維加”火箭成功發(fā)射了越南的第1顆對地觀測衛(wèi)星—越南自然資源、環(huán)境和災難監(jiān)測衛(wèi)星－1A（VNREDSat－1A）。該衛(wèi)星采用阿斯特留姆公司的天體衛(wèi)星－100（AstroSat-100）平臺，質(zhì)量115kg，設(shè)計壽命5年，帶有高分辨率光學相機，全色分辨率2.5m，多光譜分辨率10m，幅寬17.5km，發(fā)射后進入高度為670km的太陽同步軌道，能夠更好地監(jiān)測自然災害、管理自然資源的發(fā)展，觀測氣候變化效應。

此外，2013年2月25日，印度“極軌衛(wèi)星運載火箭”成功發(fā)射了加拿大首顆軍用衛(wèi)星“藍寶石”（Sapphire）。這是一顆軍用空間目標跟蹤衛(wèi)星，采用SSTL－150平臺，載有1臺光學望遠鏡，可跟蹤在軌的其他衛(wèi)星，包括地球同步軌道衛(wèi)星。

當前，世界各國都非常重視遙感系統(tǒng)與技術(shù)的發(fā)展，具備衛(wèi)星研制能力的國家都在努力發(fā)展其下一代遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，在保持數(shù)據(jù)連續(xù)性的同時，重視新技術(shù)概念和技術(shù)手段的探索與驗證，積極發(fā)展新型遙感系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)性能，以更加適應未來的發(fā)展需求。