保衛和開發海洋的福星

□ 杭添仁

據國家海洋局國家衛星海洋應用中心最近透露，2020年前，我國將發射8顆海洋系列衛星，其中包括4顆海洋水色衛星、2顆海洋動力環境衛星和2顆海洋監測衛星系列(又叫海洋雷達衛星)，形成對我國全部管轄海域乃至全球海洋水色環境和動力環境遙感監測的能力，同時，也加強對我國黃巖島、釣魚島以及西沙、中沙和南沙群島全部島嶼附近海域的監測。

目前，我國已發射3顆海洋衛星，包括2顆海洋一號系列水色衛星和1顆海洋二號系列海洋動力環境衛星，實現了對包括黃巖島在內的南海海域的海洋環境觀測監測。海洋衛星可對海島的環境進行監測，包括海洋的風場、浪場、海岸線、局部氣象、海洋地形等，對海島的生活及其附近的船只航行具有重要作用。

海洋一號A星進行太陽電池翼展開試驗

慧眼識海

我國東臨太平洋，是世界上重要的海洋國家之一。大陸海岸線長達 1.8 萬多千米 ，沿海島嶼有6500 多個，島嶼岸線約1.4 萬多千米。根據《聯合國海洋法公約》規定，按我國主張，應劃歸我國管轄的海域包括大陸架和專屬經濟區近300萬平方千米 ，它相當于我國陸地面積的 1/3 。我國有 40 %以上的人口居住在面積僅占全國總面積 13 %的沿海省、市、自治區。因此，海洋在我國社會經濟和國防建設中的戰略地位極為重要。

海洋一號A星海洋水色掃描儀拍攝圖片所生成的海溫圖片

中國第一顆海洋衛星

21世紀被人類稱為“海洋世紀”。然而，要想對這一占地球面積 70.8 %的不斷運動著的水體進行全面、及時的了解，掌握其活動規律，探清其蘊藏的巨大資源，靠一般方法是很難的。就目前和可以預見的將來來看，海洋衛星是認識海洋真面目的最佳利器。利用它可以經濟地、方便地對大面積海域實現實時、同步、連續的監測，它已經被公認是海洋環境監視監測的主要手段。

所以，利用空間技術監測海洋，在維護我國海洋權益、保護海洋環境、開發海洋資源、減輕海洋災害和有效實施海洋管理等方面十分重要。

海洋一號B星海岸帶成像儀拍攝的原始圖像

三大法寶

我國海洋衛星的發展目標是建起一整套海洋衛星體系，它包括3個衛星系列，分別是海洋一號(海洋水色衛星系列)、海洋二號(海洋動力環境衛星系列)和海洋三號(海洋監測衛星系列)，我國正逐步形成以衛星為主導的立體海洋空間監測網。

海洋水色衛星系列以可見光、紅外探測水色水溫為主，其探測要素包括：葉綠素、懸浮泥沙、海面溫度、污染物質等，我國海洋一號系列屬于這類衛星。通過海洋一號系列衛星觀測海水光學特性、葉綠素濃度、海面溫度、懸浮泥沙含量、黃色物質和海洋污染物質，了解海洋水色、水溫、污染物質以及淺海水深等環境要素，能掌握海洋初級生產力分布情況、海洋漁業及養殖業資源與環境質量狀況，為海洋生物資源合理開發與利用提供科學依據；了解重點河口港灣的懸浮泥沙分布規律，為沿岸海洋工程及河口港灣治理提供基礎數據；監測海面赤潮、溢油、熱污染、海冰冰情、淺海地形，為海洋環境監測、環境保護和執法管理提供基礎信息；為海洋科研提供大洋水色環境資料。

海洋二號A星獲取的海面高度產品

海洋動力環境衛星系列以主動微波探測全天候獲取海面風場、海面高度和海面溫度為主，我國海洋二號系列屬于這類衛星。其探測要素包括：海面風場、海面高度、海面溫度等，提高災害性海況預報水平，為國民經濟建設和國防建設提供服務，為海洋科學研究、全球氣候變化提供實測數據。它可滿足部分海洋預報應用要求，達到減災、防災的目的。海洋動力環境衛星跟海洋水色衛星有很大的不同。前者是利用主被動的微波遙感技術，實現對海洋動力環境要素的監測；而后者則是利用可見光和紅外探測技術，實現對海洋水色環境要素的探測。海洋動力環境要素和海洋水色環境要素，對于人們了解和認識海洋而言，是相輔相成、互為補充的，并不能相互替代。二者的結合能夠更加全方位地實現對海洋環境的監測，有利于加深對海洋的了解和掌握，提高海洋環境預報的時效性和準確性，為海洋防災減災和我國經濟建設、國防建設提供服務。

海洋監視監測衛星從大的方面來講也是應用微波探測技術，因為利用微波遙感技術還有一個優勢是能夠全天時、全天候地實現對海洋動力環境要素的監測和獲取。但海洋監視監測衛星應用的是合成孔徑雷達，所以它既可以成像，也能實現對海洋環境要素提取。我國未來的海洋三號系列屬于這類衛星，它可全天候、全天時獲取環境信息，每天在運行時間上與前兩類衛星錯開，以實現互補。

大洋神探

2002年5月15日，我國第一顆海洋衛星——海洋一號A星升空，它也是我國海洋水色衛星系列的第一顆衛星。

海洋一號A星通過對海洋水色要素的探測，為海洋生物資源開發利用、海洋污染監測與防治、海岸帶資源開發和海洋科學研究等提供科學依據和基礎數據。它的發射成功，結束了我國沒有海洋衛星的歷史。同國外同類型衛星比較，它體積小、質量輕，技術指標先進，可見光和紅外遙感探測并存，譜段較全，對于提取海洋水色和海表溫度等多種信息，能達到更佳的效果。

據國家海洋局統計，在海洋一號A星在軌運行的685天里，共實施了1805軌衛星境內外探測，獲取了大量的海洋監測數據，用戶達126個單位，覆蓋了國內的海洋管理和生產作業、科研院所、大專院校等部門，在海洋科學研究和國民經濟建設中發揮出十分重要的作用。它為海洋環境預報提供了實時數據和產品服務，在海洋資源開發與管理、海洋環境保護與災害預警、海洋科學研究及國際與地區間海洋合作等多個領域取得了顯著效益。

在沒有海洋衛星之前，我國漁民只能憑經驗出海作業。而利用海洋一號A星數據，有關部門制作了3月～9月份逐月平均的海溫和葉綠素分布圖，并及時向海洋漁業生產部門提供服務，增加產量，僅此一項直接經濟效益就十分可觀。利用海洋一號A星的相關資料，我國與美、法等國的海洋研究機構開展了學術交流與合作，提高了我國在海洋遙感領域的國際地位，推動了我國海洋立體監測體系和空間對地觀測體系的建設。

2007年4月11日，我國發射第二顆海洋衛星——海洋一號B星，進入距地球798千米高的太陽同步近圓軌道。

海洋一號B星是海洋一號A星的后續星，基本延續了海洋一號A星的主要設計，但其各項指標和功能都有了較大提高，取得多項技術突破：星上的海洋水色掃描儀和海岸帶成像儀的性能都大幅提高。與海洋一號A星相比，由于壽命延長、性能提高，海洋一號B星提供的信息量增加了3倍以上，使用價值成倍增長。它可對赤潮、懸浮泥沙等實施有效監測，其中赤潮是其水色探測的主要任務之一。同時，黃河、長江、珠江三大河口的懸浮泥沙也是該海洋衛星重點監測對象。

該星尚屬業務試驗型海洋水色衛星。用戶將開展業務試運行。其后續星海洋一號C星、一號D星將正式實現業務化運行。

海洋二號A星在軌飛行示意圖

海洋二號A星準備出廠

新星高照

2011年8月17日，我國用長征四號B火箭發射了我國第1顆海洋動力環境衛星——海洋二號A。該衛星使我國海洋衛星首次以厘米級定軌精度和微波探測方式，全天時、全天候的獲取寶貴的海洋動力環境數據，能極大提升中國海洋監管、海權維護和海洋科研的能力。這也標志著中國海洋衛星向系列化、業務化方向邁出一大步。它于2012年3月2日正式投入使用，與已在軌運行的海洋一號衛星相互配合，分別以微波、光學兩種觀測手段，把海洋動力環境監測與海洋資源探測相結合，構成了空間立體監測系統，進一步完善我國海洋立體監測體系。

海洋二號A星主要使命是監測和調查海洋環境，獲得包括海面風場、浪高、海流、海面溫度等多種海洋動力環境參數，可直接為災害性海況預警預報提供實測數據。衛星上裝有雷達高度計、微波散射計、微波輻射計和校正輻射計，以及16副各種類型的天線，是目前國內天線最多的衛星，覆蓋了8個頻段，同時搭載了用于星地激光通信試驗任務的激光通信終端。

目前，我國海洋二號A星已經能夠實現對我國全海域，包括黃巖島、釣魚島及西沙群島全部島嶼附近海域的監測全覆蓋。不管是釣魚島、黃巖島，還是我國的南海、東海，乃至全球海域，都能夠監測。眾所周知，任何船只在出海前總希望了解所要到的海域的海洋環境、海洋條件，適不適宜航行，適不適宜漁船在那兒捕魚，所以海洋衛星對整附近海域的環境監測是非常重要的。海洋二號A星在海浪高度和海面風場精度的測量上均達到了國際先進水平。

海洋一號B星水色水溫掃描儀拍攝的原始圖像

星上的雷達高度計是通過向海面垂直發射脈沖信號，分析回波特征得到海面高度和有效波高、風速等信息，經過處理可獲得全球大地水準面、重力場、海表面地形、海流、海浪、潮汐、海表面風等動力參數信息，同時還可獲得海冰含量、湍流邊界等海洋信息。它用于探測海面高度、有效波高、重力場、大洋環流、有效波高及風速等海洋基本要素，海洋雷達高度計測量數據的進一步反演結果，可以應用于海洋地球物理學、海洋動力學、海洋氣候與環境監測、海冰監測等方面的研究。其測高精度優于5厘米～8厘米，有效波高測量范圍為0.5米～20米，有效波高測量精度優于10%或0.5米（取兩者之間大值）。

海洋二號A星是目前世界上唯一在軌運行的、具備全天候、全天時、大面積、高精度、全球連續探測海洋高度場、浪場、風場、流場和重力場等海洋動力環境信息能力的海洋遙感衛星，可在海洋環境監測與預報、資源開發、維護海洋權益及科學研究等方面發揮重要作用，可連續有效監測風暴潮和巨浪等極端海洋現象，提高海洋災害預警的時效性和有效性；提供識別重要漁場信息，為大洋漁業資源開發提供技術保障；衛星獲取的數據能夠有效監測全球海平面變化和極地冰蓋變化，為研究全球氣候變化提供科學依據。

未來，我國還將建立海洋三號海洋監測衛星系列，以實現對海上目標的監視，滿足在惡劣海況下對海上溢油等災害應急、海洋權益維護保障、海域和海島監管等監測和監視的需求。

準備進行熱真空試驗的海洋一號B星