中国雷达卫星:探索宇宙,守护家园

中国雷达卫星:探索宇宙,守护家园

(一)全天候观测优势

中国的雷达卫星在各种恶劣天气条件下都能发挥出强大的观测能力。无论是乌云密布、大雾弥漫、细雨绵绵还是大雪纷飞,都能穿透大气稳定成像,保持全天时和全天候的遥感能力。例如,风云三号 G 星作为我国首颗降水测量专用卫星,搭载了降水测量雷达等 4 台业务载荷,可对全球中低纬度地区降水进行全天时、全天候的连续双频段、高精度、高灵敏度三维层析探测。它能精确感知到地球大气 0.2 毫米 / 小时的降水强度变化,精准度达到国际先进水平。即使在夜间,雷达卫星也能稳定成像,为气象灾害监测和预报提供有力支持。

(二)探测地下目标

中国雷达卫星的雷达波具有独特的穿透能力,能穿透土壤和植被,探测地下目标。在不同的波段下,对土壤穿透的深度不一样,通过不同波段的 SAR 雷达卫星遥感,还可以反演地表土壤特征。比如陆地探测四号 01 星,虽主要用于对地观测,但它采用的合成孔径雷达不仅能全天候观测,其 L 波段雷达还具备穿透植被的能力,能探测建筑物结构,发现野战工事、地下坑道等。同时,雷达图像可以更好地反映出地面的含水量、含盐量,以及地面物体的外形和纹理特征,结合光学遥感的数据,能更好地描述被遥感探测的目标。

(三)提升气象预测能力

中国雷达卫星在气象领域得到了广泛应用,与光学气象卫星和地面气象雷达结合,极大地提高了天气预测和预报能力。传统气象观测是光学气象卫星和地面气象雷达结合使用,虽卫星提供了大范围的光学观测能力,但分辨率太低且无法探测内部情况;地面气象雷达的覆盖面积有限,但可以穿透云层对各种天气系统的内部结构进行探测和识别。例如美国 GPM 卫星携带了双频降雨雷达,能在观测降雨量的同时,对台风和暴雨进行可靠监测。我国风云三号 G 星发射后,将与其他卫星进行在轨组网观测,使我国成为全球唯一同时运行 “上午、下午、晨昏、倾斜” 四条近地轨道气象卫星的国家,可将气象灾害监测时效提高近 1 倍,同时我国全球数值天气预报模式中卫星观测数据的更新时效将进一步提高,可将预报精度提高 3% 左右,预报时效延长 24 小时左右。

三、中国雷达卫星有哪些

(一)高分三号系列卫星

高分三号卫星是我国首颗分辨率达到 1 米的 C 频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,也是我国首颗长寿命设计的低轨遥感卫星。2016 年 8 月 10 日,高分三号卫星成功发射,标志着中国雷达成像卫星全面服务国民经济建设的时代来临。高分三号卫星具备 12 种成像模式,涵盖传统的条带成像模式和扫描成像模式,以及面向海洋应用的波成像模式和全球观测成像模式,是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星。卫星成像幅宽大,与高空间分辨率优势相结合,既能实现大范围普查,也能详查特定区域,可满足不同用户对不同目标成像的需求。

2021 年 11 月,高分三号 02 星成功发射,与高分三号卫星实现双星运行。2022 年 4 月 7 日,高分三号 03 星成功发射,高分三号 01 星、高分三号 02 星及高分三号 03 星组网运行,三星携手在太空中织就一张 “天眼网”,实现 1 米分辨率、1 天重访,将大大提升我国雷达卫星海陆观测能力。高分三号系列卫星成功组网观测后,我国海洋卫星重访与覆盖能力将显著提升,可为海洋动力环境、自然灾害与安全生产事故应急监测等提供稳定可靠的遥感数据,为我国海洋环境预警,陆地地表灾害监测提供有力支撑。

(二)陆地探测一号 01 组卫星

陆地探测一号 01 组 A 星于 2022 年 1 月 26 日在酒泉卫星发射中心发射升空,卫星重量约 3.2 吨,SAR 天线总面积超过 33 平方米,是目前国内在轨口径最大的 SAR 卫星。卫星运行于 607 公里高度的准太阳同步轨道,搭载了先进的 L 波段多极化多通道 SAR 载荷,具有全天时、全天候、多模式对地观测能力。具备多种成像模式,最高分辨率 3 米,最大观测幅宽可达 400 公里。

陆地探测一号 01 组 B 星计划 2 月底择机发射。双星在轨可开展跟飞、绕飞两种飞行模式。跟飞模式下运行于同一回归轨道面,相位间隔 180 度,具备单星 8 天、双星 4 天重复轨道观测能力,应用差分干涉合成孔径雷达形变测量技术,通过获取地面沉降变化前后多景图像,进行数据处理,提取形变信息,有效支撑地面沉降、滑坡、地面塌陷、地震形变等应用需求。绕飞编队模式,可通过星间高精度相位、时间、空间同步,实现干涉合成孔径雷达高精度地面高程测量。

2023 年 12 月 29 日,L 波段差分干涉 SAR(又称为 “陆地探测一号 01 组”)卫星正式投入使用,标志着 LT-1 卫星正式进入业务化应用新阶段。LT-1 卫星是全球首个兼具形变监测与地形测绘能力的 L 波段干涉 SAR 编队卫星系统,开启了我国采用国产自主雷达卫星进行地表形变监测的新时代。

(三)“女娲星座” 首发 4 颗雷达遥感卫星

2023 年 3 月 30 日 18 时 50 分 56 秒,“女娲星座” 首发 4 颗雷达遥感卫星 ——“中原一号”“鹤壁一号、二号、三号” 在太原卫星发射中心,以 “一箭四星” 的方式由长征二号丁运载火箭发射升空。这 4 颗卫星由航天宏图信息技术股份有限公司研发设计,是多星多基线分布式干涉雷达星座 “女娲星座” 的重要组成部分,包括 “中原一号” 主星和 “鹤壁一号、二号、三号”3 颗辅星,具备高精度地形测绘、高分宽幅成像以及形变监测等能力,既可全天时、全天候对地成像观测,又可快速高效进行陆地测绘,在自然资源、应急管理、水利等行业领域具有极高的应用价值。

“女娲星座” 工程计划于 2023 年至 2025 年共发射 38 颗业务星,“星座” 建成后,可实现通信、导航、遥感三项功能相互融合,形成空天地一体化卫星互联网,有效破解 “数据获取时效差、信息处理链条长、协同运控不智能、大众应用不便捷” 等行业痛点。此次 “中原一号”“鹤壁一号、二号、三号” 卫星成功发射,标志着一个更快、更广、更精细、更高效的遥感卫星网络完成组建,也标志着鹤壁市卫星互联产业向前迈出了坚实一步。

四、中国雷达卫星的未来展望

(一)技术持续突破

中国雷达卫星技术正朝着更加先进、智能化、多功能化和集成化方向迈进。在智能化与自主化方面,随着人工智能、机器学习和大数据分析技术的融入,未来的雷达卫星系统将更加智能,能够自动识别和分类目标,优化信号处理,实现自主决策和适应环境变化。例如,利用人工智能处理器的合成孔径成像卫星,可通过实时图像传输实现对海上和机场目标的快速探测和识别。

在多波段和多模态融合方面,为提高探测能力和适应性,多波段雷达和多模态雷达将得到发展。如米波、厘米波和毫米波雷达的结合,以及雷达与红外、光电传感器的融合,可弥补单一波段或模态的局限,提供更全面的目标信息。

量子雷达与太赫兹技术作为新兴技术,具有极高的分辨率和穿透能力,能够探测传统雷达难以发现的目标。中国将继续在这些前沿技术领域进行研究和开发,探索其在雷达卫星系统中的应用。

(二)星座组网加速

中国在超低轨星座建设方面已迈出坚实步伐。中国航天科工集团空间工程总体部宣布启动超低轨通遥一体星座建设,计划在 2030 年完成 300 颗卫星在轨组网运行,能够提供可见光、SAR 合成孔径雷达成像、高光谱、红外线等多元服务体系,形成全球 15 分钟响应能力。到 2030 年以后,完成业务系统全面建设,能够实现全球范围 10 分钟以内的即时业务响应和服务能力。

此外,千帆星座项目也在稳步推进。按照计划,我国的千帆星座项目将分为三期工程,到 2030 年左右完成 1.5 万颗卫星组网成功的目标,在实现全球网络覆盖的同时,还提供多元业务,包含应急救灾、辅助城市和农业建设、调剂低空经济领域等服务。

(三)多领域广泛应用

在军事领域,雷达卫星将发挥更加关键的作用。如微波光子雷达能够在复杂环境中,更加准确地锁定并识别目标,为构建强大的高超音速导弹防御网打下基础。同时,雷达卫星不受云雾天气和黑夜的影响,可快速获取目标数据,向地面即时完成数据传输,并且引导我方作战平台展开拦截行动,甚至对远程武器实施中继制导,对包括 F - 22、B - 21 这样的隐形战斗机也能有效探测。

在民用领域,雷达卫星也将有广阔的应用前景。除了气象监测、交通管理、环境监控、资源勘探等传统领域,还将在更多细分领域发挥作用。例如,在水旱灾害监测中,利用雷达卫星可以开展洪涝灾害实时、连续、跟踪的动态监测,为防洪减灾决策提供支撑。同时,采用雷达卫星开展土壤水分的遥感反演以及基于干涉测量 InSAR 技术的水利工程隐患排查与形变监测也取得了很多探索成果。

总之,中国雷达卫星未来发展潜力巨大,将在技术进步、星座组网、多领域应用等方面不断取得新突破,为国家和人民带来更多福祉。返回搜狐,查看更多

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