科技日报记者 陈瑜
“三极遥感星座观测体系”的首颗试验卫星——冰路卫星（BNU-1，又叫“京师一号”）近来已在深圳包装入箱，估计本年9月发射升空。经过每天对极区域域的全掩盖观测，体系将服务于国家北极航道开发和环境保护。
此前我国现已树立了气候、海洋等系列民用卫星体系，展开极地专用遥感卫星含义安在？与亿元级造价大型卫星比较，百万元级造价细小卫星有何优劣性？记者就此专访了卫星运用单位、中山大学策划科学与技能学院院长程晓。
我国对欧美极地卫星数据高度依靠
2014年1月，我国“雪龙“号和俄罗斯”绍卡利斯基“号破冰船被困南极海冰。程晓其时地点北京师范大学极地遥感团队提出的脱困方案被选用，并被证明是有用方案。
“可终究支撑咱们及时拿出方案的是美国卫星过境拍照的数据。”程晓回想，这对咱们影响很大，“凸显了我国现有卫星体系在极地观测才干上的严重不足。”
南北南北极是全球改变的指示器与放大器。全球变暖导致南北极冰盖加重消融，导致海平面上升；北极海冰加重畏缩，导致北半球极点气候气候事情频发。
但因为太阳高度角低、冰雪反照率高，南北极区域是卫星遥感观测的难点地点。尤其是在极夜期间，可见光遥感卫星难以对极地成像，高地表反照率和频频的云掩盖又导致光学印象过曝或无法拍照到云下地表。
此外，极地冰雪环境改变激烈且快速，我国现有的气候、资源、环境、海洋等系列民用卫星观测的时空精度，仅能观测和提醒相似冰川运动这样的大标准慢速极地地表改变，无法捕捉到极地冰-海-气间激烈且快速的相互作用进程，获得时空接连数据。而这些是极地研讨的中心和前沿范畴。
放眼全球，美国、欧洲和加拿大的极地卫星已完结了对极地的大范围接连观测，根本完结了千米级分辨率的每日重复（如美国MODIS卫星）和10米级分辨率的每旬重复（如美国陆地卫星8号和欧空局岗兵1、2号卫星）。此外，欧洲和美国还别离展开了测高卫星，这傍边以欧空局的寒区卫星Cryosat-2和美国的冰卫星ICESat-1、2卫星最为闻名，其可以完结对极地冰层的厘米级精度的高程改变丈量，对了解极地冰川和海冰改变具有重要含义。
值得一提的是，欧美上述卫星所获取的极地遥感数据对科学界和大众敞开，已成为国际极地遥感范畴的主导性卫星遥感数据。
“我国极地科学范畴乃至整个地球科学范畴对欧美上述卫星数据相同高度依靠。”程晓说。
选用“鸽群”展开形式，估计组成24颗小卫星组成的星座网络
程晓告知记者，为完结对极地接连观测遥感，国际上有两种形式，一种形式是展开极地同步卫星，加拿大和挪威启动了极地高轨卫星方案，以完结对北极区域全地利全天候的接连观测，这种卫星造价极高且需求大推力火箭将卫星推至3万公里以上高空；另一种形式则是选用美国“鸽群”卫星的思路，即经过组成星座以树立低本钱的细小型遥感卫星数据获取体系，单颗卫星的分量约5公斤，规划寿数3年以上。与一些传统大型卫星比较，其分量仅为其千分之一，本钱仅为其几十乃至几百分之一，可以完结卫星体系的快速技能更新。
冰路卫星选用的便是“鸽群”展开形式，即选用细小卫星平台，树立低本钱的细小型遥感卫星星座，完结对极区的高时空接连观测。根据鸽群的形式，冰路卫星在载荷装备上也有共同的规划，装备了超宽幅中分辨率相机、高分辨率相机和AIS接纳机，其间宽幅相机的分辨率设定为80米，幅宽达800公里，这是对当时国际通用的千米级和十米级分辨率极地卫星数据的一个重要弥补，与其8米分辨率的高分辨率相机相配合，单星可以完结南北极区域5天全掩盖，完结对极地全境及要点区域的观测，有望提高对冰山漂移、冰架坍塌等快速改变的监测才干，在多颗星组成星座后则能完结上述快速改变进程的小时级观测，将带来极地遥感观测的革命性打破。
此外，该星还集成了接纳船只AIS定位信号播送的星载AIS接纳机，可以把极区遥感与船只飞行很好的结合，为极区船只规划飞行线路，做出航道危险评价，支撑北极航道开发。
与亿元级造价大型卫星比较，百万元级造价细小卫星的载荷精度和卫星寿数都无法比拟，而且单星短时间内难成气候，极夜期间也无法进行观测。
“咱们规划了一个24颗小卫星组成的星座网络，方针是完结极区域域一小时内重复观测的频率，必定程度上完结全地利观测。此外还规划了高极轨SAR卫星和迷你SAR卫星星座，希望到2030年前完结终究布置。”程晓说。
有望在本年南极查询中初试身手
程晓说，冰路卫星是我国极地遥感小卫星的一颗“探路”星，经过它将为展开小卫星星座打下根底。
近年来，国内不少高校纷繁“放卫星”。
“整体来说，国际上小卫星技能刚起步，但对比美国、丹麦和日本，我国有较大距离。”程晓举例说，美国NASA树立了一支强壮的细小卫星使命舰队，丹麦Gomspace公司在国际细小卫星研发范畴素有名誉，日本微纳卫星技能则愈加兴旺，乃至一些高中生都参加进来。
“小卫星是未来几十年的展开方向和要点，我国有必要加速展开细小卫星制作技能，要在资料、通讯、电池以及先进载荷制作等方面获得打破，才干真实走到国际前列。”在程晓看来，我国高校从事细小卫星研讨不是太多了，而是太少了。但他一起着重，不能为了放卫星而“放卫星“，比方展开极地遥感小卫星，终究意图必定获取尽可能多的极地遥感观测数据展开科学研讨。
因为我国纬度较低，我国地上站每天能与卫星通信的轨数十分少，此前，程晓和团队现已过国际合作，在南北半球高纬区域布置地上接纳站协助接纳卫星数据。下一步还方案在南半球高纬区域建造卫星地上接纳站，进一步缩短卫星在南极观测数据的下传时延。
为提高卫星数据的定量化水平，北京师范大学本年下半年将派出刘旭颖博士随双“龙”（“雪龙”号、“雪龙”2号）赴南极履行无人机遥感和地上同步查询使命，展开星-机-地同步遥感试验，以对卫星数据进行定标和真实性查验。这意味着，冰路卫星有望在本年南极查询中初试身手，与双“龙”共探极地。
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审阅：朱丽
