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    高分四號衛星光學遙感相機:“天眼”惠民生

    2016-02-23

    2015年年底,高分四號衛星搭載國際首臺地球同步軌道高分辨率光學遙感相機順利入軌。這是我國高分辨率對地觀測重大專項中唯一一臺地球同步軌道面陣凝視相機,也是我國首臺高軌高分辨率相機。

    日前,國防科工局公布了高分四號衛星影像,圖像層次豐富、紋理清晰,質量優異,標志著我國進入高軌高分辨率遙感時代。而該衛星相機正是由中國航天科技集團公司五院508所所研制。從研制之初,該所科研團隊便本著“看得清、看得廣、看得靈活”的原則,對相機進行了總體設計。

    看得清: 可見光、紅外兼備

    高分四號相機是一臺同時具備可見光和紅外成像能力的高清相機。以往,國際上地球同步軌道光學相機可見光分辨率最高為500米,高分四號的加入令該指標躍升10倍,相當于以前人們從地球同步軌道上只能看到首都國際機場,而現在可以輕松找到國家大劇院。

    地球同步軌道距地面約36000公里,屬于高軌區域。若把高分四號相機放在距地面500公里的低軌,其分辨率可達0.69米,并不遜色將我國民用遙感衛星分辨率帶進亞米級時代的高分二號。

    為提升相機多維度信息獲取能力,508所為高分四號相機配備了國際上地球同步軌道口徑最大的可見與紅外一體化光學鏡頭。該鏡頭可同時獲取地面目標的幾何信息和溫度信息,也能兼顧拍攝黑白和彩色照片。

    在防災減災監測工作中,高分四號相機的超強功能將為地面提供更加豐富的信息。它不僅能夠知悉受災區域有多大,還能了解有沒有起火,甚至能排查出溫度異常的潛在火點隱患。同時,相機的紅外成像能力可以保證全天對地觀測,神州家園從此有了晝夜工作的火災報警器。

    看得廣:“任性”連續拍

    高軌面陣凝視成像的全新成像方式是高分四號相機不同于以往太空相機的最大特點。相機可以在任何時刻盯著地面上的區域進行觀測。這就好比人們有了太空攝影工作室,可以任意選擇何時拍照、拍照多久、拍照片還是拍視頻。

    以前的太空相機只能定時拍照,所以無法獲取目標運動的信息,利用高分四號相機的準視頻成像功能可以輕松記錄運動軌跡,獲取目標運動的方向和速度,為災害發展預測及氣象預報提供更為有效直觀的數據。

    高 分四號相機配備了大規模面陣CMOS探測器和大規模面陣紅外探測器及視頻電路,這意味著其可實現400公里見方區域的拍照。如果說以往的低軌道太空相機一 次能看北京城,高分四號相機則“一眼”裝得下河南省。此外,未來利用高分四號相機的圖像,氣象預報也有望能精確到某條街道。

    看得靈活:亮度溫度全應對

    在廣袤的神州大地上,山巒疊翠,水域縱橫,大大小小的城鎮星羅棋布般灑落其間,還有遼闊的海疆伸向遠方。要對如此色彩繽紛、明暗交錯的目標進行高清成像,相機必須具備強大而又靈活的亮度適應功能。

    就像單反相機具有光圈和曝光時間調整能力一樣,高分四號相機也可以通過積分時間調整技術控制曝光時間。高分四號相機既可以看清低亮度水面上的船只,同時也能對高亮度的白云清晰成像。

    利用這一功能,高分四號相機可以有效地為災害監測服務的同時獲取高質量的氣象云圖,為氣象預報提供及時連續的數據支持,真正實現我國高軌全天時、高分辨率對地觀測能力,開創了天基氣象監測新時代。

    此外,地球同步軌道上的溫度環境極為苛刻,在相機光照面和背陰面溫差高達過百攝氏度,而且一天之中光照條件變化劇烈,這將嚴重影響相機成像,因此控溫成了相機能否正常穩定工作的關鍵。

    高分四號相機采用了國內首創的高軌大口徑光學遙感相機精密熱控技術,首次在軌應用了長壽命脈沖管制冷機及控制電路。有了這些措施“保駕護航”,相機自身以及核心焦面部件的溫度終年恒溫,內部溫度的細小波動甚至連人體都感知不到。

    而更令人嘆為觀止的是,508所科研人員通過不懈努力,為高分四號相機打造的這套冬暖夏涼的“大棉襖”重量只有六公斤。

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