司馬文
2014年世界遙感衛星回顧
司馬文
2014年,各國遙感衛星精彩紛呈。美國發射了大量“鴿群”(Flock),建立了由3U立方體衛星組成的對地觀測星座;發射了軌道碳觀測-2(OCO-2),使美國擁有第一個用于監測地球大氣二氧化碳水平的航天器;發射了2顆地球同步空間態勢感知項目-1,2 (GSSAP-1,2)和1顆“局部空間自主導航與制導試驗衛星”(ANGELS)送入太空,大大增加了空間態勢感知能力;發射了世界觀測-3(WorldView-3),該衛星是目前分辨率最高的商業遙感衛星。歐洲發射“哥白尼”計劃的首顆衛星—— 哨兵-1A(Sentinel-1A)環境監測衛星;發射了第二顆第四代“斯波特”—— 斯波特-7(SPOT-7)。日本發射了“全球降水觀測”(GPM)項目的主衛星;發射了先進陸地觀測衛星-2(ALOS-2,又叫大地-2);發射了日本新一代氣象衛星—— 向日葵-8(Sunflower-8)。我國發射了高分-2衛星,使我國民用遙感衛星進入亞米級“高分時代”;發射了天拓-2首顆視頻衛星;發射了“中巴地球資源衛星”的04星。

“國際空間站”釋放“鴿群”3U納衛星

美國“鴿群”納衛星
1月9日,“安塔瑞斯”火箭發射,成功將裝有28顆“鴿群”衛星的“天鵝座”貨運飛船送入太空。“鴿群”由美國行星實驗室公司研制和運營,是由3U立方體衛星組成的對地觀測星座,每顆衛星的尺寸為100mm×100mm×340mm,主要載荷是1臺孔徑90mm的光學望遠鏡分辨率3~5m,由S波段下傳。它們于2月由“國際空間站”日本希望艙小衛星軌道釋放器(JSSOD)陸續送入艙外(每次釋放2顆),運行在高415~419km、傾角51.6°的軌道。
6月19日,11顆“鴿群”由俄羅斯“第聶伯”火箭成功送入太空,這11顆衛星運行在高630km,98°傾角的極軌道上,
7月13日“安塔瑞斯”火箭發射,成功將裝有28顆“鴿群”衛星的“天鵝座”貨運飛船送入太空。它們于8月由“國際空間站”日本希望艙小衛星軌道釋放器(JSSOD)陸續送入艙外,運行在高415~419km、傾角51.6°的軌道。
10月28日,“安塔瑞斯”火箭發射,擬將裝有26顆“鴿群”衛星的“天鵝座”貨運飛船送入太空,但火箭發射失敗。
3月27日,宇宙神-5火箭發射,成功將NROL-67偵察衛星送入太空。該衛星隸屬于美國國家偵察局,外界猜測這顆衛星是美國新一代電子偵察和情報搜集衛星,運行在地球同步軌道。
4月3日,宇宙神-5火箭發射,成功將國防氣象衛星計劃-F19(DMSP-F19)送入太空。該衛星由洛克希德·馬丁公司研制,直徑1.2m,功率2.2kW,重1,233.8kg,運行在高847km的極軌道,是美國第五顆第七代“國防氣象衛星計劃”。與前幾代“國防氣象衛星計劃”相比,第七代“國防氣象衛星計劃”裝有更先進的遙感器和姿控系統;更強大的星載計算機、更多存儲空間、更高的數據率和更大的電池容量,使得衛星更具自主性(星載自主時間60天),延長了平均任務周期。其有效載荷包括線性掃描系統(OLS)、微波成像儀(SSM/I)、微波成像儀探測器(SSMIS)、紫外分支成像儀(SSULI)、超紫外光譜成像儀(SSUSI)、電子/離子光譜儀(SSJ/5)和磁強計(SSM)。它能用于戰略和戰術氣象預測,向地面連續發送圖像監測全球天氣狀況,為美國軍方在全球范圍識別和確定雷暴、颶風和臺風強度,有助于軍方規劃海面、陸地和空中行動。

調試美國國防氣象衛星計劃-F19
這次發射的國防氣象衛星計劃-F19是在20世紀80年代批量購買的“國防氣象衛星計劃”衛星之一,目的是降低成本。該衛星早在1995年左右就開始建造,當時的成本大約是1.3億美元,但最終價格超過5億美元,這包括衛星制造和近20年的存儲和翻新成本。實踐證明,批量購買策略是一把雙刃劍,因為除有較長的存儲周期外,國防氣象衛星計劃-F19衛星和還沒發射的國防氣象衛星計劃-F20衛星也需要大量的改進,包括替換老化、過期和故障的部件。“國防氣象衛星計劃”將從2020年開始逐漸由“后續氣象系統”(Weather System Follow-On,WSF)替代。
4月10日,宇宙神-5火箭發射,成功將美國國家偵察局的水星-F/O-1(Mercury-F/O-1,NROL-67)秘密載荷送入太空。根據任務細節如運載火箭結構、發射場、發射時間等推斷,此秘密載荷可能是電子偵察衛星(ELINT),一種可能是下一代電子偵察衛星,如改進型“軍號”,運行在地球靜止軌道;另一種可能是1996年發射的“水星”電子偵察衛星的替代衛星,運行在地球靜止軌道或閃電軌道。

美國軌道碳觀測-2衛星
7月2日,德爾他-2火箭發射,成功將軌道碳觀測-2送入太空。該衛星是美國第一個用于監測地球大氣二氧化碳水平的航天器,可為人類提供迄今最詳細的關于二氧化碳自然來源和地球表面從大氣中吸收二氧化碳的信息,顯著提升人類對二氧化碳的觀測水平,研究全球地球大氣中二氧化碳分布的任務,更好地了解碳循環以及自然過程和人類活動對溫室氣體二氧化碳含量和分布的影響,跟蹤并量化全球二氧化碳源及其隨時間的變化情況,使科學家更好地進行氣候變化預測。它采用軌道科學公司的低地球軌道星-2(LEOStar-2)平臺,重455kg,載3臺高分辨率光譜儀,運行在高705km的極軌道,每秒能對大氣中的碳含量測量24次,每天約100萬次,每天在世界各地拍下的數據圖中約有10萬張將不會受到云層影響而可以使用。這一項目耗資4.68億美元,其中的軌道碳觀測-2載有3臺高分辨率光譜儀,科學家可以通過這些儀器估算大氣中二氧化碳等物質的相對濃度,以實現對地球大氣二氧化碳水平更精確、全面的測算,并對氣候變化進行更準確的預測。科研人員把軌道碳觀測-2所獲數據與通過地面觀察站、飛機以及其他衛星所獲數據結合分析,并把新數據引入計算機模型,以了解人類活動和自然界排放二氧化碳,以及自然界吸收二氧化碳等方面情況的更完整信息。
科學家認為,人類活動是造成地球自然碳循環失衡的主要原因,結果導致地球表面溫度上升和氣候變化。因此,對大氣二氧化碳水平的研究極為重要。目前,大氣中的二氧化碳濃度已達過去80萬年來的最高點,陸地和海洋吸收了人類化石燃料排放近一半的二氧化碳,但是未來如何變化還不清楚,所以希望通過衛星觀測了解陸地與海洋吸收之外的二氧化碳在全球大氣中的不均勻分布,對碳排放、碳循環進行精確地測量,提高對溫室氣體的自然來源與人為排放的理解,改善全球碳循環模型,進而更準確地預測全球氣候變化。美國航空航天局計劃共發射6顆類似的地球監測衛星,這種衛星每99min繞地球運行一周,6顆衛星可實現對地球的全面同步觀測。軌道碳觀測-2的設計工作年限為至少2年,是這一系列衛星的第一顆,此前的2009年2月,軌道碳觀測-1發射失敗。
12月19日,美國專家公布了軌道碳觀測-2發回的首張全球二氧化碳數據圖。數據圖像顯示,澳大利亞以北地區、非洲南部和巴西上空二氧化碳濃度最高。專家認為,非洲上空二氧化碳濃度高是由熱帶稀樹大草原和森林燃燒造成的。北美、歐洲和中國上空的二氧化碳濃度高可能與人類活動有關,如發電廠燃燒化石燃料。這些以及其他人類活動每年向大氣中排放400億噸二氧化碳,從而使這種溫室氣體的濃度比此前數百萬年里都要高。排放出的二氧化碳只有一半滯留在大氣層中;其他的都被海洋和陸地植被所吸收。研究人員渴望準確判斷二氧化碳的去向以及了解自然體系是否正在喪失部分吸收這種污染氣體的能力。人們對這次新的探測行動寄予厚望,希望它傳回來的信息能夠幫助解答上述一些問題。專家仍在對最初數據進行評估,并計劃在2015年3月發布首批二氧化碳測量結果。
7月8日,天空衛星-2(SkySat-2)由俄羅斯聯盟-2.1b/微風-M火箭送入太空。該衛星是美國天空盒成像公司研制和運營的第二顆試驗光學對地觀測衛星,重約100kg,用于獲得高分辨率全色和多光譜地球圖像。它比第一顆增加了肼推進系統,以進行軌道控制。它所攜帶的光學成像儀覆蓋全色450~900nm頻段,全色分辨率0.9m;4個多光譜通道覆蓋藍450~515nm,綠515~595nm,紅605~695nm,近紅外740~900nm頻段,分辨率2m,幅寬8km,支持立體成像。衛星在全色模式最長可獲取90s的高清視頻,通過快速瞄準地面目標、補償軌道運動持續觀測地面目標,視頻獲取可實現30幀/s,分辨率1.1m,最小視場2.0×1.1km。天空盒成像公司的數據產品可在監視業務、土地使用規劃、環境評估、資源管理和科學方面獲得應用。

美國天空衛星-1,2
7月28日,德爾他-4M+火箭發射,成功將2顆地球同步空間態勢感知項目-1,2和1顆“局部空間自主導航與制導試驗衛星”送入太空。
2顆“同步空間態勢感知項目”衛星由軌道科學公司研制,運行在地球同步軌道,體積小,配有光電敏感器,具有很強的機動性,每顆衛星重650~700kg,其中大部分重量是推進劑,作戰需要時很可能使用單組元肼推進系統進行頻繁的軌道調節和站點保持機動,以較低的相對速度在關心的衛星上下進行偵察。衛星能夠在地球同步軌道上下漂移,監視地球靜止軌道衛星,并提供鄰里守望能力。它可根據需求發揮最大的機動優勢進行圖像采集,用于監視他國航天器,追蹤太空垃圾,識別并追蹤地球同步軌道內的人造目標,保護美國在該軌道內的其他航天器,收集空間態勢感知數據。能夠通過跟蹤衛星的行為獲得地球靜止軌道衛星的特性,記錄衛星的頻繁機動。據報道衛星還載無線電敏感器,跟蹤衛星的無線電發射,獲得衛星的身份和行動,同時傳回精確的軌道跟蹤數據,避免越來越擁擠的地球靜止帶上的衛星碰撞。使用天基偵察系統可解決天氣和大氣失真能力受限時地基設施的問題。美國空軍航天司令部司令謝爾頓說,由于操作能力的提高,“同步空間態勢感知項目”衛星可以占據最有利的位置,收集其他衛星的圖像。新衛星的影像能力比過去美國用來監控地球軌道的衛星,有了“巨大進步”,可以看到地球同步軌道中物體的原始圖像,直觀地看到外國衛星的外觀是什么樣的,從而顯著改善太空目標的監測能力,它不僅能更好地避碰,還可以探測到威脅。
“局部空間自主導航與制導試驗衛星”由美國空軍研究實驗室和軌道科學公司研制。該衛星在XSS-10,11小衛星的基礎上研制,重70~90kg,屬于太空態勢感知研究的一部分,試驗獲得重要空間資產周圍環境清晰圖像的技術,用于加速局部空間監視和感知的發展。此衛星的任務是監視大衛星,圍繞大衛星進行一系列交會和導航機動,演示導航軟件、敏感器和推進系統。其主要載荷是空間態勢感知敏感器,可獲取地球靜止軌道衛星的高分辨率圖像;演示使用美國航空航天局算法從位于中地球軌道導航衛星正上方的地球靜止軌道得到的GPS旁瓣信號導出有效導航數據的GPS系統;載有微加速度計,測量航天器加速度,用于增強制導和導航。一個內置的安全性系統將演示減小與目標星或任何位于擁擠的地球靜止帶上衛星碰撞的概率。它靠近停留在地球同步軌道之上數百千米的德爾他-4火箭上面級,利用較高的自動化和獨立能力,圍繞箭體機動。試驗開始時,衛星距離上面級50km,之后逐漸靠近,直到距離僅數千米,預計試驗持續一年。該衛星載有的敏感器可評估探測、跟蹤和表征太空目標的技術,并對太空行為進行統計。其上裝有可利用GPS和高性能加速器的有效載荷,前者可采用美國航空航天局的先進算法接收GPS旁瓣信號,并生成連續導航解決方案;后者能精確測量小型航天器的加速,提高制導和導航。
8月13日,宇宙神-5火箭發射,成功將世界觀測-3送入太空。該衛星是鮑爾航天公司為美國數字地球公司(Digital Globe)研制的多有效載荷、超高光譜、高分辨率的商業遙感衛星,重量2,800kg,長5.5m、寬2.4m,設計壽命為7.3年,運行在高617km的軌道。其全色分辨率為0.31m,多光譜分辨率為1.24m,短波紅外分辨率為3.7m,平均回訪時間不到1天,每天能覆蓋680,000km2的范圍。由于它是第一顆裝配先進短波紅外敏感器的衛星,所以能夠穿透煙霧,為火災管理者提供幫助。世界觀測-3也是惟一一顆裝備CAVIS裝置的衛星,通過該裝置可以對可在云、氣溶膠、水汽、冰及雪等氣象條件下進行監測并以前所未有的精確性對數據進行校正。

世界分辨率最高的商用遙感衛星——美國世界觀測-3

世界觀測-2拍攝的悉尼歌劇院(左)與世界觀測-3拍攝的悉尼歌劇院對比
該衛星的平臺和CAVIS大氣監測裝置由鮑爾宇航公司制造,Exelis公司負責超光譜設備制造,包括望遠鏡、敏感器、短波紅外系統等,使世界觀測-3成為第一顆載有此類設備的商業衛星。作為世界觀測-3的用戶,必應和谷歌地圖將迎來更高分辨率的時代,這得益于美國政府放寬商業圖像分辨率的限制。今后,必應和谷歌地圖用戶只需輕點幾下鼠標,就能夠看到幾乎世界上任何地方的大街小巷,能夠在地圖上看清井蓋和郵箱。
鏈接:世界觀測-3衛星使用CMG技術,可將從一個成像目標到另一個目標的回轉機動時間從原來的30~40s提高到5s,地面200km的回轉只需12s。其有效載荷是1臺超光譜成像儀,由1臺高性能望遠鏡(孔徑1.1m)、1臺成像敏感器和1個短波紅外系統組成。衛星共覆蓋29個譜段,包括1個全色譜段、8個多光譜譜段、8個短波紅外譜段和12個CAVIS譜段,天底點全色分辨率0.31m,多光譜分辨率1.24m,短波紅外段分辨率3.7m,CAVIS段分辨率30m;非天底點全色分辨率(20°)分辨率0.34m,多光譜分辨率1.38m,短波紅外段分辨率4.1m,幅寬13.1km,支持圖像拼接和立體圖像的多測繪帶成像,單次通過時可獲得5個測繪帶,給出區域為66.5km×112km的圖像;單次通過立體成像時,可獲得兩個測繪帶,區域為26.6km×112km。地球任意位置可獲得重訪時間小于1天、地面分辨率優于1m的圖像。非天底點≤20°的重訪時間約為4.5天。CAVIS敏感器用于提供大氣監視數據,修正透過輕霧、塵埃和其他大氣阻礙獲得的高分辨率圖像
12月12日,宇宙神-5火箭發射,成功將國家偵察局的秘密衛星送入太空。
2月16日,蘇聯時期發射的宇宙-1220偵察衛星在墜入地球,濺落點位于太平洋上,17日也有一些衛星碎片墜入大氣層燃盡。墜落前衛星的軌道周期為88.32min,軌道傾角64.92°,遠地點高度204km,近地點高度193km。該衛星是處女地-2系列電子偵察衛星,1980年11月4日升空,重量約3,300kg,軌道高度420km,但是僅運行兩年就在1982年6月20日失效了。美國航空航天局稱大量軌道垃圾可對空間站的安全構成威脅:截止2013年10月,根據美國的觀測消息,共發現超過800個空間碎片對“國際空間站”構成了潛在威脅,其中10%是廢棄航天器零部件等,其次是火箭發射后所留下的碎片或者拋棄的部件,比如火箭第三級所丟棄的零部件等。來自軌道碎片項目辦公室的一份簡報稱,最大的軌道碎片可達到數噸重。
5月7日,聯盟-2.1a火箭發射,成功將琥珀-4K2M-9 (Yantar-4K2M-9或Kobalt-4K2M-9,又叫鈷-M-9 (Kobalt-M-9)或宇宙-2495(Kosmos-2495))大型光學成像偵察衛星送入太空。該衛星屬于琥珀-M系列衛星,由進步中央特種設計局研發、OAO兵工廠制造,使用Yantar-4K2M平臺,重6,600kg,尺寸Φ2.7×6.3m。該衛星包括3個艙:服務艙、儀器艙和有效載荷艙。服務艙長1.2m,包括衛星推進系統;儀器艙長約1m,包括所有的支持系統、電池、導航設備、圖像系統和姿控系統;有效載荷艙包括光學成像系統,分辨率0.3m,成像期間可降低近地點至150km。膠片由2個再入艙返回地面,再入艙形狀是直徑不到1m的球形,在軌飛行和采用再入時采用自旋穩定方式,并可根據所需圖像的數量和需要程度隨時返回,除上述2個再入艙外,主載荷艙將在衛星任務末期返回地面,將剩余的膠片帶回。它運行在高241~482km的軌道,載有高分辨率相機能拍攝全球的軍事設施、部隊調動和其他目標等,具有先進的偵察和陸地測繪能力,可在執行任務中將拍攝的照片傳回地球。9月3日,該衛星再入大氣層并爆炸。

俄羅斯琥珀-4K2M-9偵察衛星
7月8日,聯盟-2.1b/“弗雷蓋特”火箭發射,成功將7顆衛星送入太空。它們包括氣象-M 2 (Meteor-M2)衛星及6顆小型衛星。氣象-M2衛星是俄羅斯第二顆第四代氣象衛星,由全俄機電科學研究所研制,重2,700kg,其中有效載荷重1,200kg,載有光學和微波遙感載荷,用于搜集全球及地區性的云層、地表、冰面等圖像,搜集數據以確定海平面溫度、大氣中臭氧含量、近地空間狀況等。其他6顆小型衛星中包括美國地球遙感衛星天空衛星-2(SkySat-2)、英國微型科學衛星、挪威微型海洋監控衛星(AisSat-2),MKA-FKI,DX-1,TechDemoSat-1,UKube-1等。

俄羅斯氣象-M2氣象衛星與火箭對接
7月,1顆編號為宇宙-2479的眼睛-1(Oko-1)地球靜止軌道衛星因故障退出現役并失去控制,使得俄羅斯導彈預警衛星系統僅剩兩顆衛星在軌運行。這意味著作為俄羅斯導彈預警系統最重要的天基偵察系統基本無法運作。該衛星是2012年3月升空的一顆71X6型地球靜止軌道衛星,由拉沃奇金航天科研生產聯合體研制,設計壽命為5~7年,造價約為15億盧布(約合4,500萬美元)。據相關知情人士的解釋,2014年初這顆衛星上的進口電池設備就已失效,隨后實施的重啟方案最終也未能成功。2014年4月份,衛星完全停止發送信號并脫離地面控制。無奈之下,俄羅斯軍方不得不宣布將這顆衛星從現役序列中除名。
眼睛-1衛星系統是蘇聯時期研制并開始部署的導彈預警體系中針對美國本土的天基早期預警系統,最早構建于1967年,1976年開始投入戰斗值班。這一系統的衛星大部分采用大橢圓軌道,遠地點在北半球,軌道高度約40,000km,近地點在南半球,軌道高度約600km,衛星運行周期約12h,其中8h位于北半球上空,如要提供24h監視,需在這樣的軌道上等距離部署3~4顆衛星。蘇聯解體后,俄羅斯對該系統進行了更新和補充,以確保其從太空對美國彈道導彈發射場保持持續偵查和預警美國洲際彈道導彈發射的能力。不過,由于俄羅斯國力下降和技術水平的不穩定,1991年至今俄羅斯共發射的8顆地球靜止軌道衛星中,工作時間達到設計壽命5年以上的僅有2顆。此次發生故障退役的宇宙-2479就是這8顆中最后一顆升空的衛星。之前的宇宙-2440靜止軌道衛星2008年6月發射升空,但也是到2010年2月就夭折了。
維持俄羅斯眼睛-1系統最低限度的運行至少需要2顆衛星,全面運行則需6顆衛星。目前,宇宙-2479是該系統中惟一一顆靜止軌道衛星,隨著它的退役,目前該系統正常運行的只剩2顆73Д6型高橢圓軌道衛星。俄羅斯國防部消息人士向報紙承認,由于在軌衛星短缺,眼睛-1衛星系統每晝夜有效值守時間只有3h。俄羅斯軍方和航天工業內部對于導彈預警體系和眼睛-1衛星系統的批評由來已久。2005年,時任俄羅斯航天部隊副司令的奧列格·格羅莫夫將軍就曾在俄聯邦上議院對議員們抱怨稱,現有的71X6型和73Д6型衛星已經過時且毫無希望,但即便這樣的導彈預警衛星俄羅斯也沒法達到在軌配置的最低要求。然而,在新產品研發乏力的情況下,2011年“過時且毫無希望”的71X6型宇宙-2479衛星仍然以15億盧布的高價在專業人士的批評聲中列入了俄國防采購案。
除了衛星預警系統外,俄羅斯的地面雷達系統是俄軍惟一可用于探測彈道導彈來襲的可靠手段。蘇聯的彈道導彈預警雷達站最早見于1962年,經過多年發展,在蘇聯解體前已成為比肩美國的巨型雷達防御系統。然而蘇聯解體使這一系統徹底瓦解:蘇聯國境線周邊的8個雷達站只有3個在俄羅斯境內,設在加盟共和國的多個面向歐洲的雷達站在解體后被廢棄,俄羅斯嚴峻的經濟形勢也使該系統一度缺乏良好的維護。
直到普京時期,俄羅斯才開始著手通過建設新的遠程彈道導彈預警雷達站來重建本國的雷達網。俄羅斯計劃在本國四周建設5~6座“沃羅涅日-DM”新型雷達站。目前,在克拉斯諾達爾、列寧格勒地區、加里寧格勒和伊爾庫茨克地區的“沃羅涅日-DM”雷達已經全部投入戰備值班。北極地區的雷達站也在興建之中。“沃羅涅日-DM”雷達的探測半徑達6,000km。盡管如此,2011年俄羅斯空天防御部隊司令奧斯塔片科曾表示,俄羅斯軍方要做的“不是更新航天梯隊,而是要建立一體化航天系統,該系統應具有導彈預警職能”。2012年俄軍方曾撥款研發全新的“一體化航天系統”,但時至今日俄軍方并沒有發布任何有關該項目進展的消息。在全新系統誕生前的很長一段時間內,俄羅斯將沒有可靠彈道導彈太空預警衛星系統可用。

俄羅斯“禿鷹-E”軍民兩用遙感衛星
12月19日,“天箭”火箭發射,成功將“禿鷹-E”(Kondor-E)軍民兩用衛星送入太空。該衛星是由俄羅斯機械制造工藝科學生產聯合體為俄羅斯國防部和外國定貨商研制的小型遙感衛星,質量為1,150kg,信號傳輸速度最高可達350Mb/s,設計壽命為5年,運行軌道高500km,用于接收、儲存、加工、向地面傳送電磁波高清遙感信號。“禿鷹-E”的首次發射是在2013年6月27日。

歐洲哨兵-1A衛星在軌運行示意圖
4月3日,聯盟-ST火箭發射,成功將哨兵-1A環境監測衛星送入太空。該衛星是歐洲“哥白尼”(原名“全球環境與安全監測系統”)計劃的首顆衛星,由泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司制,采用“意大利多應用可重構平臺”(PRIMA),總功率4.8kW,壽命末期功率4.4kW,尺寸為3.9m×2.6m×2.5m,質量為2,300kg(其中有效載荷質量945kg),運行在高度693km,傾角98.18°的太陽同步軌道,12天可對全球觀測一次,設計壽命7.25年,燃料可維持12年。
其優勢是裝有先進的C頻段合成孔徑雷達,它由空中客車防務及航天公司研制,中心頻率為5.405GHz,帶寬為0~100MHz;雷達天線為可展開的平板相控陣天線,類型為裂縫波導輻射器,尺寸為12.3m×0.821m,質量為880kg,數據量化為10bit。它有4種成像工作模式,最高分辨率5m,幅寬250km,能在任何天氣情況下不分晝夜提供歐洲、加拿大和極區的陸地和海洋表面實時圖像(可在石油泄漏時對歐洲近海水域進行監測);在發生危機時(例如,洪水或地震),能對其進行快速響應;可對船運區域進行定期監視,繪制海冰圖像,為海上交通提供有關風浪的信息,實時跟蹤土地使用方式的變化及土地的沉降情況。
“哨兵”系列地球觀測衛星是歐盟“哥白尼”計劃的重要組成部分,目的是幫助歐洲進行環境監測和滿足其安全需求,主要用來觀測陸地和海洋環境,同時為應對和管理自然災害提供幫助。為了實施“哥白尼”計劃,歐洲航天局專門研制6顆“哨兵”系列衛星,包括哨兵-1~3,它們具有不同的任務分工,每個系列分別包括A,B兩顆完全相同的衛星,每4天重復進行一次全球掃描覆蓋;還在研制搭載在其他衛星上的哨兵-4,5,6有效載荷。哨兵-2是高分辨率、高重訪率的多光譜成像衛星,由空客防務及空間公司研制,設計壽命為7年,5天可對全球觀測一次,主要用來監測土地環境,包括陸地植被、土壤以及水資源、內河水道和沿海區在內的全球陸地觀測。哨兵-3是全球海洋和陸地監測衛星,由泰雷茲-阿萊尼亞宇航公司研制,設計壽命7.5年,主要用于監測全球陸地、海洋植被和大氣環境。哨兵-4主要致力于大氣監測。哨兵-5可從極地軌道監測大氣。哨兵-6主要對海洋氣候進行研究,并通過雷達高度計測量全球海平面的高度。“哨兵”衛星不重復歐航局已經計劃發展的能力,而是補充其能力。

西班牙的德莫斯-2衛星標識
6月19日,西班牙的德莫斯-2(Deimos-2)高分辨率衛星和37顆微小衛星由俄羅斯“第聶伯”火箭送入太空。德莫斯-2由韓國衛星技術研究中心開創公司為伊萊克諾德莫斯公司研發,采用SI-300平臺,軌控、機動和精確成像指向時使用霍爾效應推力器,并使用雙冗余系統,重量310kg,功率450W,載有多光譜推掃式成像儀,全色分辨率為0.75cm,幅寬12km,設計壽命7年。它每天能對地拍攝覆蓋150,000km2的圖片,主要用于農業、環境、氣候變化、危機管理與突發事件、火災與洪災、民用保護、國防、情報和邊境控制等。

法國斯波特-7衛星示意圖
6月30日,歐洲斯波特-7(SPOT-7)和分屬德國、加拿大和新加坡的4顆微小衛星由印度“極軌衛星運載火箭”火箭送入太空。斯波特-7高分辨率寬幅成像衛星由歐洲空客防務與空間公司研制,采用AstroSat-250平臺(該平臺特點是采用1個故障容錯結構,使用控制力矩陀螺進行衛星的快速機動),尺寸1.55m×1.75m×2.7m,質量720kg,功率1.2kW,壽命10年,運行在高600km的軌道。它載有新型AstroSat光學成像模塊儀(NAOMI),幅寬60km,全色圖像分辨率2m,多光譜圖像分辨率達8m。其他4顆衛星分別為:德國航天中心研制的AISat-1衛星(14kg,載有了一個自主識別系統試驗傳感器用于跟蹤海面船只),加拿大一對相似的先進納航天試驗衛星-4,5(CanX-4,5,每顆衛星質量15kg,演示“在軌編隊飛行”)、新加坡南洋技術大學學生設計研制的Velox-1衛星(7kg,收集和傳輸對地圖像)。
2月28日,H-2A火箭發射,成功將“全球降水觀測”項目的主衛星送入太空。該衛星由日本宇宙航空研究開發機構和美國航空航天局等共同開發,高6.5m,展開太陽能電池板后寬約13m,重約3,700kg。它載有雙頻降雨雷達和微波成像儀,可獲得精確的雨量測量、動態云圖信息、降雨過程,能夠通過捕捉大氣水滴反射,可每3h觀測一次降水和降雪情況,并預測臺風前進路線,尤其是能觀測到此前雷達難以探查到的小規模雨雪天氣,精確地觀測全球降雨降雪情況,從而克服了此前升空的“熱帶降雨觀測”(TRMM)衛星無法充分觀測熱帶和亞熱帶降水的弱點。該項目可獲得更為準確的氣象數據,有助于提高天氣預報的精確度,最為重要的是作為星座中其他衛星數據的標定參考。“全球降雨觀測量”項目的副衛星是由信州大學、香川大學、筑波大學、鹿兒島大學等日本高校各自研發的7顆小型衛星,目標是建立每2~4小時獲得全球降雨數據的星座,獲得全球降雨分布、動態云圖、降雨過程和相關物理過程的信息。

日美合作研制的“全球降水觀測”衛星
5月24日,H-2A火箭發射,成功先進陸地觀測衛星-2送入太空。該衛星由日本宇宙研究開發機構、三菱電機公司聯合打造,是先進陸地觀測衛星-1 (2006年發射,2011年失效)的后繼衛星,使用模塊化設計,在分辨率、快速重訪和大迎角觀測方面得到改進。它長約3.2m、寬約3.6m、高約4.5m,重約2,000kg,載有相控陣L頻段激光孔徑雷達、小型紅外相機和小型自動識別系統終端。相控陣L頻段激光孔徑雷達重548kg,小型紅外相機采用商業現貨產品,用于獲得高分辨率雷達地球圖像、地圖繪制、資源管理、災難監測和科學用途。升空后,先進陸地觀測衛星-2打開長3m、寬10m的平面大型雷達,能夠從高度約630km處向地面發射電波,捕捉地面微小的變化。其雷達由整齊排列的約1,000個小型天線構成,雖然這些天線是固定的,但是通過讓衛星的姿態向左右傾斜,天線能夠朝向希望觀測的方向。

日本先進陸地觀測衛星-2
與先進陸地觀測衛星-1(2006年發射,2011年失效)870km的觀測范圍相比,先進陸地觀測衛星-2的觀測范圍擴大到2,320km;其雷達的空間分辨率也從10m提高到1~3m,從而可以詳細掌握災害狀況等。先進陸地觀測衛星-2主要用于對地球陸地區域進行詳細的健康核查,收集自然災害和極地、熱帶雨林的變化、影響的數據,包括地震后發生的地殼變動、暴雨導致的大規模滑坡的發生地點等;迅速捕捉巖漿上升導致山體膨脹這一火山噴發的前兆,監視從地面難以觀測的火山和活動中的火山;當災害發生時,衛星在收到指令最短1h后就能進行緊急觀測,觀測數據最快一小時就能傳送到地面。
此次發射還同時搭載了日本和歌山大學、東北大學等機構研制的4顆小型衛星。其中的新興-2 (Rising-2)由日本東北大學和北海道大學研制的對地觀測衛星,分辨率5m,研究積雨云和上層大氣閃電。其主要載荷是:高精度卡塞格倫望遠鏡,用于對地觀測和瞬時發光現象觀測,視場0.27×0.2°,對應地面3.3m×2.5m范圍;輻射熱計組作為紅外成像儀,覆蓋8~14μm光譜范圍,用于獲得積雨云區域、地表和沿海地區的圖像,從而確定積雨云的溫度,推出云的高度;2臺閃電成像儀具有相同的探測器,但帶通過濾器不同,用于探測瞬時發光現象;寬視場相機用于探測閃電和陸地伽馬射線閃光的位置,星上安裝的極低頻接收機(VLFR)記錄閃電的低頻特征。其中大學國際編隊任務-1(UNIFORM-1)由日本和歌山大學研制,目的是試驗利用微衛星星座監視森林火災的1套系統,以相對低的成本得到高分辨率。其有兩臺主要載荷:微測熱輻射計組用于熱紅外光譜帶(波長10~12μm)成像,在100km掃描帶寬內實現100m地面分辨率;可見光成像儀,獲取目標地點的高分辨率光學圖像。另外2顆不是遙感衛星。

日本新興-2衛星與研制團隊
6月19日,合理可靠系統-3,4(Hodoyoshi-3,4)由俄羅斯“第聶伯”火箭送入太空。它們是東京大學研制的對地觀測衛星,重點演示光學成像載荷,最大功率100W。前者尺寸0.5m×0.5m×0.65m,重6 0 k g,載有1臺低分辨率相機,可實現幅寬491.5km、地面分辨率200m;1臺中分辨率成像儀,可實現幅寬82km、地面分辨率40m。后者尺寸0.5m×0.6m×0.7m,重量66kg,載有演示用高分辨率光學成像載荷,使用推掃式敏感器獲得地球圖像,分辨率5m,幅寬30km,重3.5kg,孔徑15cm,焦距10cm,覆蓋4個譜段。它們還都載有一個存儲轉發載荷,用于獲取全球分布的水位監視敏感器數據,工作在400MHz的UHF頻段,采樣頻率10kHz或40Hz,存儲容量16GB。

日本合理可靠系統-3,4等衛星準備由俄羅斯“第聶伯”火箭發射

日本新一代氣象衛星——向日葵-8
10月17日,H-2A火箭發射,成功將日本新一代氣象衛星——向日葵-8(Su n f lower-8,Himawari-8)送入太空。該衛星由三菱電氣公司研制,重約3,500kg,設計壽命達到15年以上,衛星所載有的觀測儀器設計壽命為8年以上,定點在140.7°(E)地球靜止軌道,預計2015年夏季前后接替向日葵-7進行氣象觀測。它的有效載荷性能大幅提升,增加了觀測頻率和光譜,畫面由黑白變為彩色,分辨率也實現了倍增,能為云層、其他氣象條件甚至是火山灰、大氣氣溶膠的監測提供前所未有的觀測精度。其上的可見光和紅外掃描輻射計為Exelis公司研制的“先進向日葵成像儀”(AHI),它與Exelis公司為美國國家海洋和大氣管理局研制的“先進基線成像儀(ABI)”較為相似。

中國風云-3C極軌氣象衛星
5月5日,風云-3C極軌氣象衛星在軌交付儀式在京舉行,中國航天科技集團公司向中國氣象局在軌交付了風云-3C極軌氣象衛星。該衛星是2013年9 月23日從太原衛星發射中心成功發射的。2013年10月~2014年1月,中國氣象局對該衛星進行了3個月的在軌測試,測試結果表明,風云-3C系統功能正常,性能良好,各項功能、性能指標符合任務書要求,且優于風云-3A,3B,設計壽命從3年提高到5年,搭載了12臺(套)遙感儀器,部分有效載荷進行了升級換代,實現了高時效的全球中高分辨率光學成像觀測能力、高精度的大氣溫度濕度垂直分布探測能力,在國際上處于先進水平,提升了我國氣象衛星的國際地位和國際影響力。該衛星投入試運行以來,其數據和產品已經在日常天氣預報、應對氣候變化以及內蒙古火情、渤海灣冰情、青海積雪、春季沙塵、廣東大暴雨天氣過程等監測方面發揮了重要作用,同時也在雪龍號救援、馬航失聯客機搜尋、韓國客輪沉沒事故等全球突發事件氣象保障工作中作出了貢獻。
風云-3C是我國第二代極軌氣象衛星中的首顆業務星,其成功發射與運行,標志著第二代極軌氣象衛星由科研試驗型向業務服務型的轉變,是我國氣象衛星發展的重要里程碑。它投入業務運行后,接替了2008年發射的風云-3A試驗星,與風云-3B試驗星一起形成上、下午星組網觀測,實現了全球、全天候、多光譜、三維、定量對地遙感探測,確保了我國極軌氣象衛星業務的連續穩定運行,為全球自然災害、環境監測和應對氣候變化提供更多更好的觀測資料,進一步提升我國對全球大氣、陸地和海洋的監測能力。
該衛星資料通過衛星直接廣播、中國氣象局數據廣播系統和氣象衛星數據服務網等方式,為用戶提供服務,同時還通過世界氣象組織全球通信系統向全球用戶分發。現在風云-3的國內外注冊用戶數量超過了2萬,地面應用系統每天處理的數據量達到了2.6TB,成為國內規模最大的衛星資料地面接收處理系統。風云-3的觀測資料和產品已廣泛應用于天氣預報、氣候預測、災害監測、環境監測、軍事活動氣象保障、航天發射保障等重要領域,在臺風、暴雨、大霧、沙塵暴、森林草原火災等監測預警中發揮著重要作用。
目前,世界上已有80多個國家在使用“風云”衛星的監測數據,不少國家的天氣預報依賴于“風云”衛星。
4月14日~17日,第31屆空間與重大災害國際憲章(簡稱“憲章”)理事及執行秘書會議在北京召開。此次會議上,我國高分-1、風云-3C正式列為中方憲章值班衛星。此前,實踐-9A星為我國憲章值班衛星。此次會議由中國國家航天局主辦,中國國家航天局、歐洲空間局、法國國家空間研究中心、加拿大航天局、美國國家海洋與大氣管理局、印度空間研究組織、阿根廷空間委員會、日本宇宙航空研究開發機構、美國地質調查局、英國國家航天局、德國航空航天中心、韓國航空宇宙研究院、巴西國家太空研究院、歐洲氣象衛星組織、俄羅斯聯邦航天局等15個正式成員機構參加了此次會議。國家減災委、中國氣象局、中國航天科技集團公司等國內有關部門代表也應邀出席了此次會議。
空間與重大災害國際憲章由歐洲航天局、法國國家空間研究中心、加拿大航天局于1999年發起,是目前影響最大的空間減災合作機制。其基本宗旨是加強國際間的人道主義合作,通過利用成員機構提供的衛星資源,向遭受重大自然災害的國家和地區無償提供相關衛星數據和信息,用以進行災害監測與管理、緊急救援與災后重建。十余年來,已為世界范圍內的洪災、滑坡、森林火災、地震和颶風等近500次重大自然災害提供了衛星遙感影像和技術支持。會議簽署了30屆憲章理事會會議紀要,審議通過俄羅斯聯邦航天局作為正式成員加入憲章,并就憲章在半年輪值期內的啟動與運行情況、機制擴展和規則的完善、與其他國際組織的合作等重點問題進行了深入討論。會上還通報了憲章運行所需系統及軟件工具的開發和運行、與其他國際組織在擴大憲章使用范圍方面的溝通及合作情況,舉辦了憲章項目經理人培訓。
據介紹,中國國家航天局代表我國作為正式成員加入憲章以來,會同民政部、中國氣象局、中國航天科技集團公司等部門,充分利用憲章機制,在汶川地震、玉樹地震、舟曲泥石流等重大自然災害發生后累計17次緊急啟動憲章,獲得大量衛星遙感數據與產品,為災害應急評估提供了有效的信息支持與服務。2014年3月11日,中國國家航天局針對馬航失聯客機緊急啟動了憲章,協調法國、英國、德國、美國等衛星資源,對失聯客機疑似海域進行大面積重復聯合觀測,支持搜救工作。此外,中國積極響應憲章請求,為世界范圍內的減災救災工作提供空間技術支持,先后為澳大利亞森林火災、巴基斯坦洪水、日本地震海嘯等提供了大量衛星遙感數據,體現了我國作為航天大國的責任和義務。
7月21日,在委內瑞拉首都加拉加斯召開的第十三屆中委高級混合委員會閉幕式上,中國航天科技集團公司董事長雷凡培與委內瑞拉科技與創新部部長馬努埃爾·費爾南德斯簽署了《關于委內瑞拉遙感衛星-2項目的協議》。中國國家主席習近平、委內瑞拉總統馬杜羅共同見證了合作協議的簽署。合作協議指出,雙方在航天領域的良好合作關系有利于委內瑞拉技術能力的發展、提高;雙方已就合同文本達成一致,并可進行委內瑞拉遙感衛星-2項目合同簽署等相關工作。中國航天科技集團公司所屬中國長城工業集團有限公司將作為委內瑞拉遙感衛星-2項目的總承包商,會同運載火箭、衛星、發射測控、地面應用等分包商承擔委內瑞拉遙感衛星-2的設計、制造、總裝、測試、發射和應用處理任務,向委方在軌交付一顆遙感衛星,并提供配套的地面測控、接收和數據處理設備以及相關的培訓和服務。
8月9日,長征-4C火箭發射,成功將遙感衛星-20送入太空。該衛星是由中國航天科技集團公司所屬東方紅衛星有限公司抓總研制,主要用于科學試驗、國土資源普查、農作物估產及防災減災等領域。
8月19日,長征-4B火箭發射,成功將高分-2衛星送入太空。該衛星載有2臺分辨率為1m(全色)/4m(多光譜)組合而成的相機,相機采用了小相對孔徑的設計理念,重量和體積為傳統方案的1/3,達到國際先進水平,是我國目前焦距最長、分辨率最高的民用航天遙感相機,也是國際上同等分辨率幅寬最大的遙感相機,使國產光學遙感衛星空間分辨率首次優于1m,標志著我國民用遙感衛星進入亞米級“高分時代”。
其研制在諸多方面實現了技術突破,實現了亞米級空間分辨率、多光譜綜合光學遙感數據獲取,攻克了長焦距、大F數、輕型相機及衛星系統設計難題,突破了高精度高穩定度姿態機動、高精度圖像定位,提升了低軌道遙感衛星長壽命高可靠性能,對推動我國衛星工程水平提升,提高我國高分辨率對地觀測數據自給率具有重要意義。

高分-2拍攝的天山天池融合影像圖

中國高分-2衛星示意圖
高分-2衛星是我國高分辨率對地觀測系統重大專項(簡稱高分專項)首批啟動立項的重要項目之一,具有亞米級空間分辨率、高定位精度和快速姿態機動能力。衛星獲取的高分辨率數據將為在國土資源調查與監測、城市精細化管理、綜合交通服務、林業調查與監測等領域發揮重要作用,最大限度滿足用戶需求,給人們的生產生活帶來便利。其主要用戶為國土資源部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家林業局等部門,同時還將為其他用戶部門的有關區域提供示范應用服務。
它已與先期在軌運行的高分-1衛星相互配合,推動了高分辨率衛星數據應用,進一步完善了我國高分專項建設,推動了高分辨率衛星數據應用,為土地利用動態監測、礦產資源調查、城鄉規劃監測評價、交通路網規劃、森林資源調查、荒漠化監測等行業和首都圈等區域應用提供服務支撐。2015至2016年,我國有望發射具有1m分辨率、全天時全天候對地觀測能力的雷達遙感衛星—— 高分-3,具有分鐘級對地持續監測能力的高軌光學遙感衛星高分-4,以及具有納米級光譜分辨率的可對大氣成分進行綜合探測的高分-5。
9月8日,長征-4B火箭發射,成功將遙感衛星-21和天拓-2衛星送入太空。其中的天拓-2由國防科技大學研制,是我國首顆采用視頻成像體制的微衛星,尺寸為515mm×524mm×685mm,重量為67kg,屬于微衛星,有效載荷為4臺不同性能的攝像機,可實現對地最高5m分辨率的視頻成像,設計壽命大于90天。其主要任務是進行視頻成像與實時傳輸、動態目標連續跟蹤觀測等科學試驗,為發展高分辨率視頻成像衛星奠定技術基礎。該衛星具有實時視頻成像、人在回路交互式操作、基于網絡的遠程操作控制等功能,能實現對動態運動過程的連續觀測和跟蹤,獲取觀測區域的視頻數據。作為一種新型對地觀測衛星,在資源普查、災害監測、動態事件觀測等方面具有廣泛的應用前景。它采用了80%的工業級元器件和70%的商業現貨部組件,科研人員通過空間環境適應性改造、加固、篩選與環境實驗,實現了衛星研制的低成本和高可靠,在視頻成像體制、交互式操作、網絡操控、工業級元器件篩選及加固等方面,取得了一系列技術突破。
如果遇到地震、水災等突發自然災害以及漁船遇險等情況,天拓-2衛星觀測的動態影像即可發揮作用,實時傳回的數據能幫助救災部門快速判斷、決策。該衛星的紅外攝像機可對發生火情的森林進行觀測,通過溫度感應,判斷火災蔓延情況和趨勢,查找火源地點。利用相應的數據分析技術,未來衛星的應用領域還可不斷拓寬,譬如監控糧食作物的健康狀況、輸油管道的安全性、記錄某一地區的天氣變化或依據交通情況來分析該地的基礎建設是否合理等等。天拓-2衛星的應用,也是中國航天科技集團與高校良好合作的案例。前者為衛星的生產和搭載發射提供幫助,另一方面,從天拓-1衛星開始,其課題組申請的多項專利已向航天工業部門轉化。
10月20日、11月15日、11月20日、12月11日、12月27日,長征-4C,2C,2D,4C,4B火箭先后發射,分別成功將遙感衛星-22,23,24,25,26送入太空。它們主要用于科學實驗、國土資源普查、農作物估產及防災減災等領域。
11月21日,“快舟”小型火箭發射,成功將快舟-2衛星送入太空。該衛星主要用于突發災害監測等領域。執行此次發射任務的“快舟”小型固體運載火箭由中國航天科工集團公司研制,采用了國際首創的星箭一體化技術,可實現快速集成、快速測試、快速發射,在國內首次采用柵格舵控制技術,是我國首個具有快速集成、快速入軌能力的小型固體運載火箭,創造了我國航天發射的最快紀錄,使我國航天發射運載工具由液體運載火箭拓展到固體運載火箭,初步形成了我國亟需的空間快速響應能力。該火箭可在自然災害突發或地面監測和通信系統發生故障時,實現衛星的快速發射和空間部署,及時獲取災害情況信息,為減少災害損失和組織抗災救災創造條件。
“快舟”火箭集中了大量新技術、新方法。要想更快,首先要更輕。比如對某一機構的改進上,要將其尺寸和重量縮小至原有產品的1/5。經過近50次試驗調試,最終實現了技術和材料的升級更新。重量減了,運載能力還得滿足要求,經院士專家評定,“快舟”火箭的運載系數處于國際領先水平。“快舟”運載火箭是國家“863計劃”的重要成果,共有132項專利,可實現快速集成、快速測試、快速發射,并能滿足多種不同應用需求。星箭一體化等多項創新,使“快舟”的運載能力較傳統火箭大幅提升。通過成熟技術和研制流程創新,發射費用大幅降低。據介紹,目前小型固體運載火箭的國際商業發射服務提供商主要以美國、俄羅斯、歐洲為主。“快舟”火箭較好地實現了成本控制,可以提供更優質、經濟的國際商業發射服務,滿足各類空間應用和科學實驗對靈活進入空間的需求。
由于較好地實現了成本控制,“快舟”小型固體運載火箭將使軍民融合工作向前邁進一大步,它可以提供更加優質、經濟高效的國際商業發射服務,滿足各類空間應用和科學實驗對靈活進入空間的需求。
12月7日,長征-4B火箭發射,成功將“中巴地球資源衛星”的04星送入太空,這是“長征”系列運載火箭的第200次發射,繼俄羅斯3年發射100次、美國5年發射100次之后位列世界第三,也是世界上第三個獨立完成200次航天發射的國家,標志著我國進入空間能力邁上了新臺階。其中,完成第一個100次發射歷時37年,成功率為93%;完成第二個100次發射僅歷時7年,成功率98%,與歐洲“阿里安”火箭的可靠性并列第一,超過了美國(97%)和俄羅斯(91%)。從1970年至今,“長征”系列運載火箭先后有13種型號投入使用,完成了五次重大的技術跨越。目前,我國航天發射任務組織管理能力、綜合試驗能力、高密度發射能力、國際商業發射服務和開展國際航天合作能力不斷提高,滿足了發射低、中、高不同軌道、不同類型航天器的需求,形成了多星多箭并行測試、快速發射評估、快速射后恢復、快速狀態轉換、“零窗口”發射等核心技術。“長征”系列運載火箭的生產能力也得到了極大改善,由1998年的年產8發火箭,提升到目前的21至22發,實現了組批投產。

“中巴地球資源衛星”的04星示意圖
“中巴地球資源衛星”的04星是首顆成功進入預定軌道的第二代“中巴地球資源衛星”,由中巴聯合出資研制,按出資比例負責衛星研制工作,主要目的是在保持衛星數據連續性的基礎上,提升有效載荷性能,滿足中巴兩國用戶的圖像數據需求。衛星配置了4臺光學遙感載荷,中方負責一臺分辨率為5m/10m的全色多光譜相機和一臺分辨率為40m/80m的紅外多光譜掃描儀,巴方負責一臺分辨率為20m的多光譜相機和一臺分辨率67m的寬視場成像儀機。衛星平臺部分包括結構、電源、熱控、測控、數管、姿軌控和總體電路共七個分系統,其中的熱控、數管、姿軌控和總體電路分系統為中方負責。衛星主要應用于國土、林業、水利、農情、環境保護等領域的監測、規劃和管理。相比“中巴地球資源衛星”01星、02星,04星提高了空間分辨率,增加了傳感器和譜段數,獲取的5m全色、10m多光譜等影像圖,可廣泛應用于中國和巴西農作物估產、環境保護與監測、國土資源勘查和災害監測等多個領域,滿足持續提供穩定的中分辨率普查數據的迫切需求。
12月8日,該衛星分辨率為5m/10m的全色多光譜相機、20m的多光譜相機、紅外多光譜掃描儀首次開機成像,中國科學院對地觀測中心密云接收站和喀什接收站順利完成數據接收。承擔衛星數據接收任務的是中國遙感衛星地面站的陸地觀測衛星數據全國接收站網,由位于北京密云、新疆喀什、海南三亞的接收站與北京航天城站網本部組成。密云站率先成功接收到首軌衛星遙感圖像數據,并即時傳輸到100km以外的北京本部,在站網運行管理系統上實時顯示出來,這是國內首次實現陸地觀測衛星首軌數據全分辨率影像遠程實時顯示。本次衛星接收任務在技術方面又有重要突破,主要包括首軌遙感數據接收全系統自動化運行、首軌遙感數據全分辨率圖像實時處理、首軌遙感數據高速傳輸與全分辨率圖像遠程實時顯示等。此后,三亞站、喀什站成功完成對04星首發數據獲取、傳輸及快視任務。中國資源衛星應用中心完成標準產品生產,形成了首批影像圖。
12月9日,中國國家航天局對外公布了中巴地球資源衛星的04星成功獲取的首批影像圖。該批影像圖圖像清晰、色彩豐富、質量優良,達到設計要求,這是04星取得的重大階段性成果。當天,中巴兩國航天局還簽署了雙方關于后續衛星合作項目的意向書。據了解,中巴兩國后續將繼續開展“中巴地球資源衛星”的04A星的合作,預計于2017年前后發射。中巴將以04星數據合作為基礎,開展遙感衛星圖像處理、質量評估和交叉定標,積極推動雙方在高分辨率遙感衛星數據分發、接收、處理等方面的地面合作,推動兩國在防災減災、國土資源領域的應用合作。
12月31日,長征-3A火箭發射,成功將風云-2G(風云-2的08星)送入太空。該衛星是風云-2的03批地球靜氣象衛星工程的第二顆業務應用衛星,采取自旋穩定方式,設計壽命為4年,定點在99.5° (E)地球靜止軌道。它載有2個主要載荷:掃描輻射計和空間環境監測器,其中的掃描輻射計包括一個可見光和四個紅外通道,可以實現每半小時獲取覆蓋地球表面約1/3的全圓盤圖像。它具備靈活區域的、高時間分辨率的加密掃描能力,能夠針對臺風、強對流等災害性天氣進行重點區域的6min加密觀測,加密觀測資料已在應對突發氣象災害及提高防災減災能力方面發揮了重要作用。據悉,風云-2的03批衛星共有3顆,是在02批基礎上進一步改進的業務應用衛星,設計壽命由3年提高到4年,汛期觀測間隔由30min縮短至15min,空間環境監測性能也成倍提升。
風云-2G進行了三項技術改進:進一步降低了由視場外地球目標引起的紅外雜散輻射,進一步提高了黑體觀測頻次,進一步提高了后光路中主要光學部件的溫度遙測分辨率。這三項改進措施將進一步的提高風云-2G定量化產品的反演精度,提高定量化應用水平。衛星主要用于獲取可見光、紅外云圖和水汽分布圖,收集氣象、海洋、水文監測數據,進行展寬數字云圖轉發及信息傳輸,特別在臺風、暴雨、大霧、沙塵暴、森林草原火災等監測預警中將發揮重要作用,為各級政府防災減災提供準確的決策信息。是為國家開展氣象預報和環境監測的重要天基平臺。
至此,中國航天科技集團公司2014年宇航發射任務圓滿收官。全年共執行15次宇航發射任務,將18個中外航天器送入預定軌道,完全成功率為100%。據統計,2014年世界各國共執行92次宇航發射任務,其中成功88次,失敗2次,部分成功2次,完全成功率為95.65%。
風云-2G投入業務運行后,我國將擁有7顆氣象衛星在軌“觀風測云”,包括4顆靜止氣象衛星和3顆極軌氣象衛星。它們一起形成“多星在軌、互為備份、統籌運行、適時加密”的新業務格局,以確保衛星組網觀測業務的連續、穩定、可靠運行。
4月9日,“沙維特”火箭發射,成功將地平線-10 (Ofeq-10)雷達成像偵察衛星送入太空。該衛星由以色列國防部研發部門和以色列航天工業有限公司(IAI)聯合研制,裝有1臺高分辨率合成孔徑雷達,此雷達重約100kg,功率1,600W,包括大型陣饋和可展開網狀天線,工作在X波段,中心頻率9.59GHz。其寬測繪帶掃描合成孔徑雷達模式分辨率8m,聚束模式分辨率優于1m,帶條模式成像沿飛行方向分辨率3m,鑲嵌模式(mosaic mode)下獲取多個目標區域畫面,組合形成給定區域的一幅較大圖像,分辨率1.8m。

以色列“沙維特”火箭發射地平線-10雷達成像偵察衛星
4月16日,埃及-2(EgyptSat-2)衛星由俄羅斯聯盟-U火箭成功送入太空。該衛星是埃及的第二顆地球遙感衛星,由俄羅斯能源火箭公司為埃及國家遙感和空間科學機構研制,采用559ГК通用衛星平臺,重1,050kg,最大功率3kW,設計壽命11年,運行在700km、傾角51.6°的圓軌道。其多光譜分辨率達4m,全色分辨率1m,最大幅寬1,400km。光學成像器支持多種運行模式,包括單場景成像、路程成像(route imaging)、地圖繪制和立體圖像獲取。衛星用于采集埃及周邊地區的圖像,繪制數字地圖,研究尼羅河上游情況,并進行災難管理以及礦物、水和其他資源評估。

以色列地平線-10雷達成像偵察衛星
4月30日,哈薩克斯坦的對地觀測衛星-1 (KazEOSat-1)由歐洲“織女星”火箭成功送入太空。這是哈薩克斯坦首顆對地觀測衛星,由歐洲空客防務與空間公司研制,哈薩克斯坦Gharysh Sapary公司運營。該衛星重約830kg,功率1,200W,使用AstroSat-500平臺,預計工作壽命為7年零3個月,運行在高750km的太陽同步軌道。其主要載荷是新型AstroSat光學模塊化儀器(NAOMI),重150kg,峰值功耗180W,可拍攝分辨率1m的全色和多光譜地面圖像。該儀器曾用于斯波特-6等衛星中,高分辨率推掃式成像儀,包括熱穩定性極高的碳化硅光學試驗臺、帶時延綜合探測器的焦平面組件、用于數據處理的后端電路、與航天器計算機交換數據和指令的接口。衛星的主要任務包括為哈薩克斯坦監測自然和農業資源、提供地圖繪制數據和支援救災。
6月19日,哈薩克斯坦對地觀測衛星-2由俄羅斯“第聶伯”火箭成功送入太空。該衛星是中分辨率光學對地成像衛星,由歐洲空客防務與空間公司和英國薩瑞衛星技術有限公司聯合研制,哈薩克斯坦航天局運營。它采用SSTL-150衛星平臺建造,總重180kg,主要載荷對地成像系統(KEIS),分辨率6.5m,幅寬77km,運行在630km的太陽同步軌道,支持3種成像模式:圖像條、立體成像和鑲嵌成像。哈薩克斯坦對地觀測衛星-1一起為政策制定提供資源監控和管理、土地利用計劃和環境監測提供數據,可為農業和資源監測、災害管理、陸地成像提供多光譜圖像。它也可與高分辨衛星—— 哈薩克斯坦對地觀測衛星-1一起構成了(哈薩克斯坦)民用航天遙感系統。

以色列地平線-10雷達成像偵察衛星
總之,世界遙感衛星在2014年大放異彩,新型衛星競相升空,這也代表了航天的一種發展趨勢。