“海絲一號(hào)”檔案
體重：185公斤
波段：C波段
最高分辨率：1米
最大成像幅寬：100公里
——可穿透云層，不受時(shí)間和惡劣條件限制，獲取全天時(shí)、全天候的二維高分辨地球表面雷達(dá)圖像
——國內(nèi)高校首顆近海與海岸帶遙感衛(wèi)星
——國際首顆C波段輕小型SAR衛(wèi)星
——海絲“星座”的首發(fā)星
北京時(shí)間2020年12月22日12時(shí)37分，由廈門大學(xué)、福建省招標(biāo)采購集團(tuán)、三明投資集團(tuán)、長沙天儀空間科技研究院有限公司和中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所等單位聯(lián)合策劃研制的“海絲一號(hào)”衛(wèi)星，在海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心搭載長征八號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，實(shí)現(xiàn)了福建衛(wèi)星從“0”到“1”的突破。
這顆近海與海岸帶遙感衛(wèi)星是新技術(shù)集成應(yīng)用的成果，開創(chuàng)了福建新基建建設(shè)的新模式。在不遠(yuǎn)的將來，它和它的小伙伴們不僅會(huì)在科研領(lǐng)域大顯神通，而且會(huì)對(duì)福建“海洋強(qiáng)省”“數(shù)字福建”建設(shè)產(chǎn)生積極影響——
發(fā)射升空近84小時(shí)后，亦即北京時(shí)間12月25日23時(shí)59分，“海絲一號(hào)”首次成像工作即獲得有效回波數(shù)據(jù)。12月27日，“海絲一號(hào)”得到首批多幅高清SAR圖像，實(shí)現(xiàn)了我國首顆商業(yè)SAR衛(wèi)星的高質(zhì)量成像，這也是國際上首幅C波段小衛(wèi)星SAR圖像。
“海絲一號(hào)”SAR總工程師、中國電科38所對(duì)地觀測(cè)研發(fā)中心副主任盛磊說，入軌后“海絲一號(hào)”表現(xiàn)穩(wěn)定，先后完成多項(xiàng)調(diào)試。目前衛(wèi)星正在抓緊在軌測(cè)試工作，保障按時(shí)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。
福建省招標(biāo)采購集團(tuán)董事長助理簡燦良博士表示，福建是海洋大省，岸線資源全國第二，海域面積超過陸域面積�！昂＝z一號(hào)”填補(bǔ)了福建空間數(shù)據(jù)獲取體系的空白，真正實(shí)現(xiàn)了“星、空、地、�！比采w。
中國科學(xué)院院士、廈大地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)部主任戴民漢說，這是廈大繼“嘉庚”號(hào)科考船、東山海洋觀測(cè)與試驗(yàn)站之后的一個(gè)重大科研平臺(tái)，自此構(gòu)架海天陸基的海洋觀測(cè)一體化的觀測(cè)系統(tǒng)，將有力地提升觀測(cè)海洋、認(rèn)知海洋、經(jīng)略海洋的水平。
“你好，海洋”，穿云透霧全天候
福建圓夢(mèng)九天是多年夙愿。
黨的十八大報(bào)告首次提出“建設(shè)海洋強(qiáng)國”的宏偉目標(biāo)，十九大報(bào)告則明確要求“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”。作為古代海上絲綢之路的起點(diǎn)、“21世紀(jì)海上絲綢之路”核心區(qū)，福建作為海洋大省，依海而興，是“數(shù)字中國”“智慧海洋”和海洋經(jīng)濟(jì)的示范省份。
“海絲一號(hào)”英文名為“HISEA-1”，諧音“HI，SEA”，意為“你好，海洋”。從命名到內(nèi)核，它具有鮮明的海洋屬性。福建首顆衛(wèi)星以“海絲一號(hào)”命名，既符合國家戰(zhàn)略，又有深厚的歷史和文化淵源。
2013年，廈門大學(xué)在翔安校區(qū)籌建全省首座高�！靶l(wèi)星遙感地面站”。不久，發(fā)射小衛(wèi)星的想法也開始萌芽。
2016年后，借著國家政策的東風(fēng)和我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的紅利，我國民用航空產(chǎn)業(yè)，包括衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)成為硬科技領(lǐng)域的藍(lán)海。福建衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)隨之蓄勢(shì)待發(fā)，海洋遙感衛(wèi)星成為福建“問天”之路的起點(diǎn)，其實(shí)也算水到渠成。
2018年底，福建省招標(biāo)采購集團(tuán)與廈門大學(xué)對(duì)接海洋觀測(cè)重點(diǎn)項(xiàng)目，不謀而合的想法促成了福建發(fā)射衛(wèi)星計(jì)劃的正式出發(fā)。
廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院高級(jí)工程師、“海絲一號(hào)”應(yīng)用總工程師耿旭樸表示，作為國內(nèi)高校首顆近海與海岸帶遙感衛(wèi)星，也是國際首顆C波段輕小型SAR衛(wèi)星，“海絲一號(hào)”特別適用于多云多雨地區(qū)遙感數(shù)據(jù)采集。
SAR即合成孔徑雷達(dá)，是一種主動(dòng)式的對(duì)地觀測(cè)傳感器，采用的微波成像原理，類似于蝙蝠、海豚，主要依靠自身發(fā)射信號(hào)、碰到物體后接受反射信號(hào)成像。上世紀(jì)50年代問世后多運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，上世紀(jì)70年代美國率先發(fā)射SAR衛(wèi)星，隨后開始軍轉(zhuǎn)民用。
由于波長較長，SAR衛(wèi)星“海絲一號(hào)”具備“穿云透霧”的能力，更可實(shí)現(xiàn)夜觀，不受夜晚和惡劣觀測(cè)條件限制，可全天時(shí)、全天候獲得圖像。在海洋動(dòng)力觀測(cè)方面，星載SAR是獲取大范圍、高分辨率海面風(fēng)場(chǎng)、海浪、海流、內(nèi)波等動(dòng)力要素的唯一手段。
目前“海絲一號(hào)”成像區(qū)域已覆蓋亞洲、北美洲、南美洲、歐洲和南極洲，地貌豐富。未來經(jīng)過三個(gè)月左右的調(diào)試，“海絲一號(hào)”將以我國東南沿海和西北太平洋海域?yàn)橹饕^測(cè)對(duì)象，為全球變化背景下海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)的遙感反演、海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)、洪水監(jiān)測(cè)和地表形變分析等提供有力支持。
“以前我們需要向海外高價(jià)購買SAR圖像，海絲一號(hào)有望幫助我們實(shí)現(xiàn)‘圖像自由’。”耿旭樸說道，“衛(wèi)星還可以根據(jù)福建的需求去定制獲取數(shù)據(jù)，無論科研還是應(yīng)用都會(huì)更精準(zhǔn)和精細(xì)。”
簡燦良也表示，目前福建全省空間數(shù)據(jù)采集獲取局限于中低空，海洋測(cè)繪方面受限更大。遙感衛(wèi)星填補(bǔ)了海洋區(qū)域空白，為數(shù)據(jù)獲取插上了翅膀。
產(chǎn)校融合，輕小衛(wèi)星研制闖新路
簡燦良博士透露，“海絲一號(hào)”作為國內(nèi)首個(gè)商用SAR衛(wèi)星，依托于福建，又整合了國內(nèi)優(yōu)勢(shì)企業(yè)單位的力量，項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)既有高校、國企，也有國家級(jí)科研院所和民營航空企業(yè)。中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所(簡稱“中國電科38所”)主要負(fù)責(zé)SAR載荷和地面應(yīng)用系統(tǒng)的研制，長沙天儀空間科技研究院有限公司(簡稱“天儀研究院”)負(fù)責(zé)研制衛(wèi)星平臺(tái)和測(cè)運(yùn)控系統(tǒng)。
廈門大學(xué)借助強(qiáng)大的海洋科研實(shí)力，對(duì)衛(wèi)星的主要技術(shù)參數(shù)以及觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)規(guī)劃，在衛(wèi)星的研發(fā)過程中起到了引領(lǐng)作用，讓“海絲一號(hào)”成為一顆滿足科研需求、體現(xiàn)海洋特色的“訂制衛(wèi)星”。
幾個(gè)團(tuán)隊(duì)在各自負(fù)責(zé)領(lǐng)域精誠合作，歷時(shí)1年研制完成，讓這顆中國造SAR衛(wèi)星具備輕小型、低成本、高分辨率特點(diǎn)。
據(jù)悉，“海絲一號(hào)”衛(wèi)星僅重185公斤，與已發(fā)射的適用于海洋觀測(cè)的C波段SAR衛(wèi)星動(dòng)輒幾千公斤的“噸位”相比，著實(shí)輕巧不少。
耿旭樸說，近年來，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展期，發(fā)射數(shù)量逐年大幅增長。隨著微電子技術(shù)、快速低成本發(fā)射和衛(wèi)星模塊化等技術(shù)的不斷成熟，在衛(wèi)星小型化浪潮推動(dòng)下，百公斤量級(jí)的SAR衛(wèi)星應(yīng)運(yùn)而生了。傳統(tǒng)SAR衛(wèi)星作為動(dòng)力的太陽能板和信號(hào)天線是分開的，“海絲一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了兩者的集成，部件模塊化，自重也就下來了。無論是研發(fā)制造費(fèi)用，還是發(fā)射費(fèi)用，越輕小也就意味著成本降低。
在短短一年多時(shí)間里，對(duì)標(biāo)國際先進(jìn)指標(biāo)，采用基于C頻段輕量化有源相控陣天線技術(shù)和一體化中央電子設(shè)備集成技術(shù)，“海絲一號(hào)”在SAR衛(wèi)星領(lǐng)域進(jìn)行了一次技術(shù)集成創(chuàng)新試驗(yàn)。其設(shè)計(jì)簡潔、功能密度高，具有技術(shù)引領(lǐng)和示范效應(yīng)。
據(jù)悉，“海絲一號(hào)”還裝備了主動(dòng)離軌裝置，如果衛(wèi)星在若干年后的生命末期失效，會(huì)啟動(dòng)離軌裝置自行墜落，進(jìn)入大氣層后焚毀，不會(huì)變成“太空垃圾”。
根據(jù)設(shè)計(jì)，高清分辨率也是“海絲一號(hào)”的撒手锏，其特定區(qū)域的重返周期為3天。從目前傳回3米條帶模式成像圖像看，“海絲一號(hào)”與歐洲航空局Sentinel-1和加拿大RADARSAT-2衛(wèi)星在地物特性獲取等方面基本上相當(dāng)。
未來，成像分辨率達(dá)1米的超高清圖像更值得期待。
觀江瞰海，監(jiān)測(cè)預(yù)警的一把利器
據(jù)簡燦良介紹，2018年，福建省和國家航天局聯(lián)合制定了《衛(wèi)星應(yīng)用助力數(shù)字福建創(chuàng)新發(fā)展總體方案》，促進(jìn)“數(shù)字福建”從地上向空中拓展，從陸上向海上、海外拓展，構(gòu)筑立體化、三位一體的信息保障體系。去年6月，福建省新基建三年行動(dòng)計(jì)劃出爐，其中提出“積極發(fā)展空天地一體化衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)”�！昂＝z一號(hào)”對(duì)于推動(dòng)數(shù)字福建、智慧社會(huì)的意義不言而喻。
“海絲一號(hào)”為福建叩開了深空的大門，為后續(xù)海絲衛(wèi)星星座組網(wǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。簡燦良透露，后續(xù)計(jì)劃由多顆輕小型SAR衛(wèi)星和多光譜水色小衛(wèi)星組成“海絲”星座，輻射福建、我國東南沿海，甚至服務(wù)“一帶一路”沿線國家。
今年上半年，我省還計(jì)劃發(fā)射“海絲二號(hào)”衛(wèi)星。這是一顆多光譜水色小衛(wèi)星，也將延續(xù)產(chǎn)校合作模式。與“海絲一號(hào)”關(guān)注形變、物理變化不同，“海絲二號(hào)”側(cè)重于水體、水質(zhì)變化監(jiān)測(cè)。
廈大海洋與地球?qū)W院商少凌教授解釋說，“水色”就是觀測(cè)水的顏色，因?yàn)轭伾兓梢苑从吵鏊w的健康狀況。比如說近海赤潮的監(jiān)測(cè)、水體浮游生物的監(jiān)測(cè)等。兩顆衛(wèi)星相互協(xié)作，將對(duì)衛(wèi)星海洋遙感技術(shù)發(fā)展起到引領(lǐng)與示范作用，對(duì)近海形成立體的監(jiān)測(cè)。
在科研方面，可以進(jìn)行海洋動(dòng)力與生態(tài)環(huán)境的綜合觀測(cè)，將大大提高對(duì)近岸和流域水體水質(zhì)的觀測(cè)能力，對(duì)全球變化背景下的海洋研究具有重要的科學(xué)價(jià)值。
在服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)方面，衛(wèi)星數(shù)據(jù)還有更多的應(yīng)用空間。
簡燦良介紹說，SAR遙感在自然資源監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)與船舶識(shí)別、農(nóng)產(chǎn)品估產(chǎn)與農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害、水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防災(zāi)減災(zāi)、城市高層建筑、電力設(shè)施、交通設(shè)施、應(yīng)急響應(yīng)等方面具有廣泛應(yīng)用場(chǎng)景，尤其對(duì)于復(fù)雜氣象條件下的應(yīng)急遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
他舉例說，海洋監(jiān)測(cè)可利用SAR全天時(shí)、全天候和二維高分辨率成像能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)船只目標(biāo)的檢測(cè)、定位和識(shí)別。利用SAR衛(wèi)星資源，采取多種數(shù)據(jù)源相結(jié)合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方式，與地面調(diào)查相配合，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)填海造地問題。
此外，當(dāng)海面發(fā)生溢油事件，衛(wèi)星可以探測(cè)油帶的位置、面積、油膜形態(tài)，判斷其漂移方向和漂移速度等，再結(jié)合海流運(yùn)動(dòng)和風(fēng)場(chǎng)信息，可以分析評(píng)估其對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響。
在較大區(qū)域內(nèi)，衛(wèi)星還可以監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖網(wǎng)箱的分布信息，估計(jì)養(yǎng)殖密度，監(jiān)督水下網(wǎng)箱，協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境及養(yǎng)殖空間規(guī)劃間的關(guān)系。
不僅海域，陸域的監(jiān)測(cè)應(yīng)用也將得到拓展。借由衛(wèi)星天眼看清地球，在遙感影像上智能追蹤人類活動(dòng)的變化軌跡，加強(qiáng)觀測(cè)能力與數(shù)據(jù)處理能力，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“天上看、地上查、網(wǎng)上管”，提高我省自然資源信息化和管理水平，促進(jìn)資源管理、空間規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)、民生建設(shè)等方面可持續(xù)發(fā)展。
記者手記
我們的征途是星辰大海
隨著科技的發(fā)展，遙感衛(wèi)星成為獲取空間地理信息的重要手段。近年來，國外有SpaceX、OneWeb和亞馬遜等公司雄心勃勃推出衛(wèi)星軌道計(jì)劃，國內(nèi)民用衛(wèi)星發(fā)射動(dòng)作頻頻。在這個(gè)民用空間風(fēng)起云涌、基礎(chǔ)設(shè)施投資方興未艾的時(shí)代，福建用“海絲”星座計(jì)劃點(diǎn)亮了浩瀚宇宙中屬于自己的那些繁星。
作為海洋大省，我們向海圖強(qiáng)�！昂＝z一號(hào)”依海而“星”，拉開了我省加快推動(dòng)海洋衛(wèi)星領(lǐng)域探索創(chuàng)新的新篇。從0到1，再到2，“海絲”星座蓄勢(shì)待發(fā)。我們期待，未來計(jì)劃研發(fā)的數(shù)十顆“海絲”衛(wèi)星既能在經(jīng)濟(jì)、信息化建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人們提供高精度、高質(zhì)量、高安全性的空間地理信息服務(wù)，也能助力“一帶一路”空間信息走廊建設(shè)，從國內(nèi)走向國際、從區(qū)域走向全球。
辭舊迎新，“零”的突破值得喜悅；憧憬未來，我們的征途是星辰大海！
效應(yīng)
廈大海洋觀測(cè)從地面到天空
海洋科學(xué)是廈門大學(xué)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科之一，已擁有近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海洋遙感大數(shù)據(jù)福建省高校工程研究中心、“嘉庚”號(hào)海洋科考船、東山太古海洋觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)站、聯(lián)合遙感中心及衛(wèi)星接收站等一系列重要涉�？蒲衅脚_(tái)和重大設(shè)施(上圖)。
“海絲一號(hào)”衛(wèi)星是廈門大學(xué)現(xiàn)有海洋觀測(cè)能力從水下、地面向天空的延伸，將進(jìn)一步推動(dòng)海洋科學(xué)、生態(tài)學(xué)等“雙一流”建設(shè)學(xué)科的發(fā)展。(記者 張穎)
