中国骄傲丨世界首颗，中国创造！陆地探测四号01星顺利入轨 中国天基灾害监测又添利器

【导语】世界首颗进入工程实施阶段高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星于8月13日成功发射，经过4次变轨后，于近日顺利进入工作轨道。该卫星搭载的合成孔径雷达(SAR)天线成功展开，完成了卫星入轨初期飞控试验主要工作，卫星工况正常，状态良好，后续将继续开展在轨测试等工作。这位“减灾卫士”兼具看得广、看得细、盯着看、看得快等多项技能，将进一步完善中国天基灾害监测体系，对全面提升中国防灾减灾救灾综合水平具有重要意义。

世界首颗高轨SAR卫星从无到有

陆地探测四号01星发射。（图源：国家航天局）

灾害信息获取是世界各国防灾减灾的重要前提，而利用天基遥感手段进行观测则是绝佳方案。对于我国来说，由于自然灾害种类多、分布地域广，因此防灾减灾工作十分重要。而研制陆地探测四号01星的想法，正是始于2008年我国发生的南方雪灾、汶川地震等突发灾害。

陆地探测四号01星所搭载的合成孔径雷达工作时不受光照、天气条件限制，是极端天气条件下观测的“一把好手”。自20世纪七八十年代起，多国先后研制发射合成孔径雷达卫星，用于灾害监测等领域。但是，目前国际上合成孔径雷达卫星都运行于低轨，卫星过境时间短、重访周期长、观测范围小，难以满足应急、抢险和救灾的时效性需求。

不同于低轨卫星，地球同步轨道卫星运行于距离地球36000公里的高空，绕地飞行周期与地球自转周期相等，从地面看，卫星相对固定在地面上空，可以有效弥补低轨卫星在观测时间上的不足。同时，高轨卫星以其“站得高、看得广”的优势，在观测范围上也能对低轨卫星进行良好补充。

然而，如何让合成孔径雷达在高轨上顺利成像一直是“世界级难题”。由于高轨卫星位于“千里之外”，雷达信号在太空中传输呈指数型衰减，同时合成孔径雷达对于轨道精度要求很高，高轨微波成像一直是“空白领域”，世界主要航天国家虽有研究，但均未进入工程研制。

面对合成孔径雷达高轨成像难题，研制团队实现了精密定轨技术跨代。陆地探测四号01星若要成像，必须知道成像时的轨道位置。由于高轨卫星比导航卫星所处轨道高，只能“捡”地球另一侧导航卫星“漏过来”的信号，常用的定轨方法精度只能达到百米左右，远不能满足需求。研制团队耗费4年时间通过“导航卫星+地面测距”定轨方案及误差校正手段，最终将定轨精度由百米提升至米级。

从设计到投产突破多项关键技术

卫星研制人员讨论技术细节。（图源：央视新闻）

陆地探测四号01星是一颗可以在太空中对地球进行观测的卫星，但观测用的载荷设备不是相机，而是合成孔径雷达。这种雷达的工作原理和其他光学遥感卫星的相机不同，它通过向地球发射电磁波，然后接收从地球反射回来的电磁波并对其进行解析，从而获取具有大量信息的雷达图像。

航天科技集团五院遥感卫星总体研制人员张庆君介绍，正是由于采用了合成孔径雷达来成像，卫星可以不需要借助光线的帮助就可以成像，并且能够穿透云层观测云层之下的世界，所以陆地探测四号01星可以不受气候限制、不受光照限制，全天候、全天时地对地观测，非常适用于防灾减灾等应用场景。

除了采用合成孔径雷达技术，陆地探测四号01星还有一个特点，那就是运行的轨道特别高，距离地球近四万公里。飞得越高，看得也就越远，陆地探测四号01星运行在距离地球近四万公里的倾斜地球同步轨道，这条轨道上运行的卫星就像在天上重复画着一个“8”字，这样可以对固定的一大片区域进行相对持续的观测，观测重访周期短、成像幅宽大。

据介绍，一般运行在500或700公里较低轨道的卫星，对某一块区域的驻留时间大约是十几分钟，等到下一次再对这片区域进行观测时要几天后了，时效性相对较低，而陆地探测四号01星飞得高，看的区域也就更大，对同一个区域重复观测的效率也就更高，可以和低轨卫星的功能形成互补。

此外，在陆地探测四号01星工程研制中，首次创新提出了大口径环形反射面天线加相控阵馈源方案并实现工程化，同时带动了相关基础理论、系统设计和精密制造等方面技术进步。

进一步完善我国天基灾害监测体系

卫星工作示意图。（图源：航天科技集团五院）

陆地探测四号01卫星可服务防灾减灾及地震监测、国土资源勘察及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等7个行业应用需求，是我国目前行业用户最多的遥感卫星。未来投入使用后，将进一步完善我国天基灾害监测体系，丰富我国重点区域观测手段，全面提升我国防灾减灾救灾综合水平，可谓是“减灾卫士”。

为了让陆地探测四号01星更好地服务于防灾减灾工作，研制团队利用卫星高轨和微波两个特点，紧扣灾害发生特点和观测需求，为卫星设计了普查、区域、凝视、应急四种应用模式。

在普查模式下，陆地探测四号01星可以将宏观信息“一眼尽收”。由于“站得高、看得广”，卫星单次成像覆盖面积近六分之一个中国，一眼望去几乎可以获取整个长江流域的水文信息。相比普查模式看得“大而全”，区域模式成像面积大约是普查模式的五分之一，但分辨率更高，看得“小而精”。

陆地探测四号01星的凝视模式是研制团队专门根据国家灾害应急观测需求定制的。开启该模式后，卫星能凭借驻留地球上空的优势，以1小时量级为间隔，对受灾区域开展持续多次观测，相比低轨卫星，观测效率大幅提升，可以支撑应急管理部门连续动态地掌握灾情、作出决策。

除了看得广、看得细、盯着看，陆地探测四号01星还能做到看得快，统筹兼顾多地灾情，其应急模式可以支撑多地灾害同时发生情况下的监测需求。比如，当南北方同时发生灾害时，研制团队可以将卫星高轨道优势和强机动能力进行强强联合，通过高精准的快速指向调整，让卫星可以“左右兼顾”、哪里需要看哪里。

陆地探测四号01星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》中的遥感科研卫星。国家航天局对地观测与数据中心工程副总师孟令杰表示，过去一年，我国共发射200余颗卫星。我国以卫星遥感、通信、导航为主体的国家民用空间基础设施体系初步形成，后续将持续完善国家空间基础设施建设，推动遥感、通信、导航卫星融合技术发展，加快提升泛在通联、精准时空、全维感知的空间信息服务能力。

(资料来源：中新网、人民网、央视新闻、中国航天科技集团)