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高光譜綜合觀測衛(wèi)星成功發(fā)射!紅外“天眼”高效巡九州

時間:2022年12月09日 信息來源:本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊:1679 字體:

12月9日02時31分,高光譜綜合觀測衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空并成功入軌,標(biāo)志著高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)空間段建設(shè)任務(wù)圓滿收官。高光譜綜合觀測衛(wèi)星將在生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測、自然資源調(diào)查與監(jiān)測、大氣成分探測等方面發(fā)揮重要作用。

 

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▲火箭發(fā)射瞬間(莊嘉靖 攝)

 

高光譜綜合觀測衛(wèi)星搭載了3臺載荷。其中,寬幅熱紅外成像儀是由航天科技集團(tuán)五院508所研制的一臺長波紅外寬幅相機(jī)。它的成功入軌,使我國空間光學(xué)遙感領(lǐng)域再添紅外“新丁”,將為熱紅外定量遙感提供百米量級高時間分辨率數(shù)據(jù),提升紅外數(shù)據(jù)應(yīng)用效能。

 

晝夜高效巡檢

 

作為一臺具有熱紅外譜段、大幅寬、面向定量應(yīng)用的光學(xué)遙感相機(jī),寬幅熱紅外成像儀具備在一天內(nèi)看到我國絕大部分區(qū)域、兩天覆蓋全球的能力,可快速提供大范圍的晝夜熱紅外圖像。它如同一位辛勤的“巡檢員”,晝夜不停地巡視地表溫度:哪里有水體熱污染排放,哪里有局部地高溫,哪里有干旱,哪個核電站溫排水對周圍水域影響大,哪里的高熱能企業(yè)集中,哪里鋼鐵等企業(yè)去產(chǎn)能效果明顯……這些統(tǒng)統(tǒng)都逃不過它的“法眼”,助力提升我國對水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、自然資源、應(yīng)急減災(zāi)等行業(yè)的監(jiān)管能力。


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細(xì)數(shù)三大“法寶”

 

這臺相機(jī)之所以能擔(dān)此大任,得益于它的三大“法寶”:

 

1500km的大幅寬。它所拍攝的每一幅圖像就像一幅長長的畫卷,通過掃描機(jī)構(gòu)將一萬兩千多條掃描線,像竹簡一樣一字排開,每一掃就能觀測到1500km的廣袤山河。

 

星下點(diǎn)優(yōu)于100m的空間分辨率。在國際上100m分辨率量級的空間相機(jī)中,它的幅寬是最大的,可以直觀、清晰地迅速看到地表廣域范圍內(nèi)的晝夜熱紅外圖像。

 

4個長波紅外譜段。從溫度反演算法上精度更高、算法穩(wěn)定性更好,可實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性定量溫度反演。

 

三大系統(tǒng)護(hù)航

 

相機(jī)“三大法寶”的背后,是研制團(tuán)隊(duì)為其量身打造的圓周掃描控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和星上輻射定標(biāo)系統(tǒng)。

 

高精度圓周掃描控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)1500km大幅寬的關(guān)鍵。相機(jī)在軌運(yùn)行期間,既要及時準(zhǔn)確地到達(dá)每一個掃描位置,又要保證掃描機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程的速度均勻、每個掃描周期的穩(wěn)定和高重復(fù)性。為了達(dá)到要求,研制團(tuán)隊(duì)通過精細(xì)結(jié)構(gòu)密封、精密控溫、精確力學(xué)計(jì)算和仿真、試驗(yàn)驗(yàn)證等手段突破技術(shù)難關(guān),掃描機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了8角秒的控制精度,保證了這個重要部件的正常、穩(wěn)定工作。

 

太空的“氣候”忽冷忽熱,由于相機(jī)幅寬大,入光口直徑接近1米,而且不能被遮擋,這使得相機(jī)很容易受到外界溫度的影響。研制團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套智能高精度控溫系統(tǒng),可以精確測量相機(jī)產(chǎn)品的溫度,在需要降溫的地方提前制冷,在需要保溫的地方主動閉環(huán)控溫。通過這套控溫系統(tǒng),相機(jī)在高低溫極端的“氣候條件”下仍能保證鏡頭工作在最佳溫區(qū),使光學(xué)系統(tǒng)具備獲得最佳像質(zhì)的條件。對于紅外探測器這個核心器件,其成像焦面對溫度更是極其敏感,研制團(tuán)隊(duì)付出了艱辛的努力,最終實(shí)現(xiàn)了±0.01℃的高精度焦面控溫,可確保相機(jī)輸出的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)穩(wěn)定。

 

星上輻射定標(biāo)系統(tǒng)就像是一桿“秤”,準(zhǔn)確衡量空間相機(jī)圖像數(shù)據(jù)的輸入輸出關(guān)系,建立相機(jī)輸入輸出的高精度定量對應(yīng)關(guān)系,幫助用戶更精準(zhǔn)地反演地物溫度。為了使這桿“秤”更加精準(zhǔn),研制團(tuán)隊(duì)除了在地面實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真空輻射定標(biāo)試驗(yàn),還在相機(jī)內(nèi)部放置了一個基準(zhǔn)輻射源,也就是通常所說的星上黑體,地面輻射定標(biāo)試驗(yàn)通過多種工況數(shù)據(jù)的采集建立了星上定標(biāo)和地面定標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系,在軌利用這個對應(yīng)關(guān)系就可以獲得星上絕對定標(biāo)數(shù)據(jù),為用戶提供絕對定標(biāo)系數(shù),從而進(jìn)行定量應(yīng)用。

 

作為一臺全新的長波紅外空間相機(jī),僅用16個月就順利完成正樣產(chǎn)品研制,它凝聚了五院508所研制團(tuán)隊(duì)對關(guān)鍵技術(shù)的精準(zhǔn)攻關(guān)、對過程質(zhì)量的精細(xì)管控,以及疫情期間隊(duì)員們無所畏懼堅(jiān)守崗位勇保成功的堅(jiān)定信念。它的在軌運(yùn)行,將助力我國熱紅外遙感定量應(yīng)用邁上新臺階!



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