從2014年開局看日本環境探測遙感衛星發展

· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

從2014年開局看日本環境探測遙感衛星發展

· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

日本是一個善于學習模仿并超越對手的國家，在半導體技術、汽車制造等領域如此，在衛星環境探測載荷技術上也不例外。

日本在20世紀80年代末研制地球資源衛星-1（JERS-1）攜帶的光學遙感系統（OPS）時，曾經對美國陸地衛星-4/5（Landsat）所攜帶的主題制圖儀（TM）和法國斯波特-1衛星所攜帶的高分辨率可見光相機（HRV）進行了仔細的研究。通過消化吸收相關技術，日本1992年發射JERS-1時所搭載的OPS不但具有比TM更高的空間分辨率，而且具有同軌立體成像能力，這是TM不具備的，其性能又超越HRV的立體成像能力。OPS的在軌運行證明，其在礦產資源勘查方面的效率比TM高。

在OPS的基礎上，日本研制了先進星載熱輻射與反射輻射計（ASTER）。它包含3臺相機系統，因性能優異而被NASA選中，由組成美國地球觀測系統（EOS）之一的“土”衛星（Terra）搭載，于1999年發射。ASTER耗費了很大財力，由日本電氣（NEC）公司、三菱電氣、富士通和東芝公司共同研制，當時日本航天界以此為豪。

2009年，日本成功發射“溫室氣體觀測衛星”（GOSAT），攜帶了熱和近紅外碳觀測遙感器-傅里葉變換光譜儀（TANSO-FTS），其光譜分辨率比美國軌道碳觀測衛星（OCO）攜帶的同類載荷還要高。OCO也于2009年發射，但未能成功。日本又一次超越美國，在溫室氣體觀測領域占據世界領先地位。

基于光機電工業的堅實基礎，日本不僅在環境探測光學遙感器，也在環境探測微波遙感器上，取得了很多成就，創造了多次世界第一。

日本1997年成功發射的“熱帶降雨測量任務”（TRMM）所搭載的降水雷達（PR）曾經是世界首臺星載降水觀測雷達。預計于2014年2月28日在日本種子島航天發射中心發射的 “全球降水測量核心觀測平臺”（GPM Core Observatory）攜帶的雙頻降水觀測雷達（DPR）續寫了日本在該領域的成就，它是世界首臺星載雙頻段相控陣降水測量雷達。DPR幅寬比PR增加了30km，最重要的是降水測量精度由TRMM的0.7mm/h提高到0.2mm/h。降雨在全球水循環中起到重要作用，DPR觀測范圍和降水測量精度的提升使日本對氣象水文觀測的精細化程度進一步加強。PR和DPR這兩臺日本首創的降水雷達使其在降水觀測領域占據國際領先地位。

2012年日本成功發射全球水循環變化觀測衛星（GCOM-W1），搭載的先進微波掃描輻射計-2（AMSR-2）是裝載在2002年美國NASA發射的“水”衛星（Aqua）上的AMSR-E的升級版，NASA曾想開發該類遙感器但未見成果，原因是未能將高精尖設計與精密機械制造技術融合起來。

未來，歐洲航天局“地球云、氣溶膠和輻射探測者”（EarthCare）衛星將要攜帶日本研制的云型雷達（CPR）。盡管TRMM、GPM、Terra、Aqua、EarthCare衛星的平臺由美國或歐洲研制，但主要有效載荷都由日本獨立研制。這些美、歐、日間的國際合作項目，充分證明日本在光學、微波環境探測載荷研制上的實力。

日本遙感能力已經進入快速發展的階段，系統水平向美、歐看齊，具備了較為完善的環境探測觀測體系，尤其在環境探測衛星載荷技術上的創新實力不容小覷。其他國家在發展環境探測衛星時應該從日本努力創新的精神中得到一些啟示。