環境減災衛星：高空“天眼”助力搶險救災

文/鄧雨楠

近期，隨著臺風過境，我國多地受到不同程度的影響。7 月底，京津冀暴雨，河北省涿州市多個村莊、大面積農田被淹沒。8 月，東北暴雨洪澇災害加劇，遭遇多重挑戰。就在國家緊急啟動搶險救災工作的關鍵時刻，有一組衛星從500 千米以外的太空實時傳來了災區最新遙感影像，助力政府及搶險救援團隊及時掌握最新汛情，更加有效地開展應急搶險救援和受災群眾救助工作。這組衛星就是環境減災系列衛星。

▲ 長二丙火箭發射環境減災二號06 衛星

▲ 環境減災二號星座協同工作

4 名“兄弟姐妹”齊上陣

8 月9 日6 時53 分，長征二號丙運載火箭在太原衛星發射中心升空，成功將環境減災二號06 衛星送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功，環境減災衛星家族再添“一員大將”。隨后，該衛星與環境減災二號05 衛星在軌組網運行，為防災減災、環境保護業務化應用提供基礎保障，廣泛服務于國土資源、水利、農業、林業、地震監測等行業領域。

環境減災二號星座由我國應急管理部和生態環境部牽頭組織建設，由4 名“兄弟姐妹”組成，分別是環境減災二號A/B 衛星和環境減災二號05/06 衛星，均由航天科技集團五院航天東方紅衛星有限公司抓總研制。

可以說，這4 顆衛星從論證到立項，從設計到研發，從制造到發射，從載荷開機到傳回數據，從在軌測試到衛星交付，身上的每個零部件都充滿了故事，為我國防災減災、環境保護作出了巨大貢獻。

20 世紀90 年代初，陳芳允院士提出建設“用于自然災害監測和減災的低費用小衛星網”的建議。按此建議，航天東方紅衛星有限公司完成了首批2 顆光學衛星+1 顆合成孔徑雷達衛星即“2+1”星座的建設，有力支撐了我國環境減災工作。

2020 年9 月27 日，環境減災二號A/B 衛星順利升空。它們是16 米光學小衛星，旨在接替在軌超期運行的環境減災一號A/B 衛星，繼續獲取多光譜、超光譜、紅外等大量遙感數據。

2022 年10 月13 日，長二丙火箭成功發射環境減災二號05 衛星。這是一顆合成孔徑雷達衛星，用于獲取我國及全球地表的合成孔徑雷達圖像數據，為防災減災救災、環境保護業務化應用提供基礎保障。

“本次發射的環境減災二號06 衛星是環境減災二號05 衛星的‘孿生兄弟’。”衛星總體主任設計師陳娟介紹，兩顆衛星技術狀態一致，組網運行后將大幅提升觀測重訪的時效性，進一步滿足應急管理高效響應的需求。

事實上，環境減災二號星座的4顆衛星都屬于《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025）》中的業務衛星，其圖像數據將廣泛應用于環境監測等方面。

在大氣環境遙感監測方面，這4顆衛星可針對秸稈焚燒和沙塵污染進行遙感動態監測，實現大氣環境污染的遙感精細化監測應用，為大氣污染防治、空氣環境質量預警預報提供技術支持；在水環境遙感監測方面，可對水體面積、水質參數，溢油、赤潮等近海環境事件，核電廠、火電廠溫排水等水體熱污染開展動態監測；在生態環境監測方面，它們可為生態系統監測與評估、生態環境關鍵參數生產、自然保護地綜合監管、礦產資源開發監測評估和城市群生態環境監測等生態管理核心業務提供重要數據支撐。

“每顆衛星肩負的主要任務都各不相同，但都在環境監測和災害預警方面發揮著重要作用。”陳娟表示。

辨識能力更強 數據處理更快

環境減災衛星有何特殊之處？

▲ 環境減災二號06 衛星發射任務徽章

▲ 環境減災二號06 衛星展開部署示意圖

陳娟介紹，一是環境減災衛星的探測要素多，大氣、陸地、海洋均要觀測，對綜合觀測要求比較高；二是定量化要求高，不但需要觀測目標的幾何定量信息，對目標成分信息的獲取能力也有一定要求；三是時效性要求高，在環境應急監測等業務應用中需要快速獲取監測區域有效數據，快速響應監測任務需求。

這就要求：環境減災衛星不僅要“看得見”，還要“看得清”。傳統光學遙感主要采集地表覆蓋層的表面幾何信息和部分物理信息，但對其厚度及內部結構屬性信息難以進行全方位監測。此次發射的合成孔徑雷達衛星是將微波信號發射到地面，再接收反射回來的回波信號，通過處理得到地物信息，具有穿云透霧且全天候、全天時工作的特點，可有力彌補光學衛星對災害、陰雨天氣方面的有效數據獲取不足的缺陷。

事實上，衛星在軌運行獲取海量數據后，需要由技術人員先對數據進行模型反演，運用分析結果，生產應用產品，從而服務各項工作生活。

陳娟打了個比方：“衛星獲得的數據就像是‘食材’，各用戶開發出的具體應用產品就像是‘菜肴’，我們的任務就是為用戶提供高質量的‘食材’。”

▲ 環境減災二號06 衛星不同姿態運行示意圖

▲ 吊運裝入衛星的火箭整流罩

為了更好地滿足用戶需求，環境減災二號06 衛星采用創新體制，載荷核心性能指標得到大幅提升，星上數據傳輸、圖像精度也得到進一步優化。

“對地辨識能力更強，數據處理也更快了。”陳娟表示，為有效提升衛星系統信息獲取時效性，衛星配置星上應急數據處理系統，可實時生成指定區域的圖像、水域監測數據和溢油檢測數據，極大提高防災救災和環境保護的應急數據時效性，為國家經濟社會發展與防災減災貢獻了“天眼智慧”。