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冰路卫星将在下个月飞行。专家解释了“三极遥感星座观测系统”

中国的“三极遥感星座观测系统”首测卫星冰路卫星(又名“京石一号”)最近已在深圳打包,预计将于今年9月推出。通过对极地地区的每日全面覆盖观测,该数据将用于全球气候和环境变化研究以及北极水道开发。

开发极地特定遥感卫星的意义何在?微卫星有哪些优点和缺点?冰路卫星有什么样的规划路径?记者采访了冰路卫星首席科学家程晓。

中国的极地研究高度依赖于欧洲和美国的卫星数据

2014年1月,中国的“雪龙”和俄罗斯的“索卡尔斯基”破冰船被困在南极冰海中。程晓在北京师范大学的遥感团队获得通过,被证明是一种有效的解决方案。

“这是美国卫星数据最终可以及时支持我们制定计划。”程晓认为,“这也凸显了中国极地观测能力现有卫星系统的严重短缺。”

北极和南极是全球变化的指标和放大器。然而,由于太阳高仰角低,雪和反照率高,两极也是卫星遥感观测的难点。

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。此外,欧洲和美国还开发了高度计卫星,可以实现极地冰的厘米级海拔测量,这对于了解极地冰川和海冰变化具有重要意义。

值得一提的是,上述极地卫星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。

预计将建立一个由24颗小卫星构成的星座网络

然而,程晓说,尽管上述卫星已经实现了广泛的连续观测,但它们无法捕捉极地冰海空气之间的强烈而快速的相互作用。这是极地研究的核心和前沿。

为了提高极地遥感的能力,目前世界上有两种解决方案:一种是开发极地地球同步卫星,但卫星极其昂贵,需要大型推力火箭才能将卫星推向30,000多公里的空间。这是美国“羊群”卫星的想法,建立一个低成本的微型小规模卫星星座。单颗星的重量仅为传统大型卫星重量的千分之一,成本仅为几十甚至百分之一,但它可以实现卫星系统的快速技术更新。

冰路卫星采用“羊群”开发模式,在负载配置上具有独特的设计。超宽中等分辨率相机,高分辨率相机和AIS接收器。宽幅相机的分辨率设置为80米,宽度为800千米。它将成为公里和十米分辨率的国际大规模卫星数据的重要补充。单星可以在5天内完全覆盖极地地区。有望提高冰山漂移,冰架倒塌等现象的监测能力。在形成星座之后,可以实现上述快速变化过程的每小时观察。此外,该星还集成了一个机载AIS接收器,用于规划极地船舶的航行路线,进行航道风险评估,并支持北极航道开发。

“冰路卫星是'探路者'的明星,通过它可以形成一个星座,奠定基础。”程晓说,按照计划,星座由24颗小卫星组成,可以在一定程度上实现全时观测。此外,还计划建设高轨极地SAR卫星和迷你SAR卫星星座,希望最终部署将于2030年完成。

预计将在今年的南极考察中尝试

近年来,国内许多大学都“放卫星”。

“总体而言,国际小卫星技术刚刚起步,但与美国,丹麦和日本相比,中国仍存在很大差距。”在程晓看来,中国大学没有太多的小型卫星研究,但实在太少了。但是,他还强调,为了播放卫星而无法“制造卫星”,例如开发极地遥感小卫星。最终目标是获得尽可能多的遥感观测数据,以支持科学研究。

此前,程晓鹤和该团队已在北极部署地面接收站,通过国际合作接收卫星数据。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,北京师范大学将在今年下半年派出冰路卫星副总设计师刘旭英博士带着“龙”前往南极(“雪”)龙“和”雪龙“第2号)。进行机器遥感和地面同步调查任务,开展星 - 机 - 地同步遥感实验。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。 (技术日报,北京,8月18日)

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