揭秘中国高分二号卫星：能看清黄埔江上浪花(图)(2)

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　　明察秋毫的“高分二号”

　　“高分二号”是我国第一个突破亚米级的民用对地观测卫星，斑马线、小汽车等在其卫星影像图上可以清晰辨认，甚至黄浦江上的浪花都能看得清楚

　　“高分一号”卫星在分辨率上的不足并非无法弥补，只不过它需要高分家族中的另一名成员——“高分二号”卫星来完成。

　　“高分一号”的全色分辨率为2米，这意味着，地面上长和宽都小于2米的物体，呈现在“高分一号”所拍摄的全色图像上仅仅为一个像素点，并不能看清楚其不规则形状，也不随着图像放大而改变。像斑马线、小汽车等物体在“高分一号”的卫星图像上是无法呈现的，但是这些在“高分二号”的卫星影像图上都可以清晰辨认。甚至在“高分二号”的卫星影像图上，黄浦江上的浪花都能看得清楚。

　　这得益于“高分二号”已经达到1米的分辨率。其技术指标达到或超过国外同类光学遥感卫星的水平，关键在于由两台相同的分辨率为1米全色/4米多光谱组合而成的相机。“高分二号”相机分系统主任设计师姜海滨说，“高分二号”卫星相机焦距是国内卫星中焦距最长的。“这颗卫星上装有两台相机，与全世界同等级分辨率的卫星相比，是成像幅宽最大的，达到了45千米。而且这两台相机还实现了98%的国产率，关键部件都是中国制造。”

　　1米全色分辨率相比于2米全色分辨率来讲，不仅仅是数字的差别，更是质的飞跃。

　　“1米以下的分辨率就意味着进入了亚米级分辨率。‘高分二号’是我国第一个突破亚米级的民用对地观测卫星。”高分专项工程地面系统总工程师徐文说。亚米级遥感数据在国际遥感领域被称为“黄金数据”，这一称谓足见其重要性。

　　要进入亚米级，则需要突破多项技术。分辨率是航天光学遥感相机一项关键指标。传统方法是通过延长焦距、增大相机口径的方式实现更高分辨率，但相机的体积、重量也会随之增长，导致研制难度、成本倍增。上世纪九十年代，国外提出新的设计理念：在镜头焦距增加的同时，镜头口径增加相对较小，即相机的相对孔径越来越小。但这种方式受光学系统衍射的限制，会使图像质量有所降低。必须利用相机成像电路的低噪声技术和相关地面图像数据处理技术，才能保证图像质量。

　　研制过程中，科研人员在国内首次采用小相对孔径的创新设计，克服了镜头主次镜离焦敏感度高等困难，突破了大口径超长焦距光学系统水平重力卸载装校、海量数据处理等一系列高分辨率相机研制难关，实现在同等光学系统口径下，分辨率显著提高。同时，科研人员首次采用天地协同的运作方式，为“高分二号”引入“大遥感”设计理念，通过相机特点和地面处理特点的匹配，实现整个系统的优化，以充分挖掘相机的信息获取潜力。与“高分一号”相比，“高分二号”相机的焦距及分辨率提高了2.4倍，而口径仅增加了1.6倍。

　　“高分二号”卫星还在卫星定位精度方面做了很多功课，因为这关乎到其所拍摄的照片是否变形或错位而导致不准确。“高分二号”卫星总指挥兼总设计师潘腾介绍，以往我国卫星的定位精度多为百米量级，“高分二号”设计指标则要求达到无控制点条件下优于50米的定位精度，因此在测轨精度、姿态稳定精度等方面，研制团队开展了大量工作。

　　卫星的太阳能帆板、陀螺仪以及很多零部件会在运行中产生振动，对卫星上搭载的长焦镜头来说，轻微的震动都可能导致图像模糊。为此，研制团队对“高分二号”卫星平台进行了适应性改进。在“高分二号”两个太阳翼下面，装有国防科技大学研制的“天弦一号”太阳翼振动控制装置，能有效抑制太阳翼振动，使卫星姿态机动稳定时间进一步缩短。科研人员还首次采用阻尼减隔振等措施，吸收转动能量，稳定转动部件，以保证图像质量。

　　在保证稳定的前提下，“高分二号”上首次使用控制力矩陀螺，采用优化高效的控制定姿方案，具备了大角度快速机动能力。与能在180秒内侧摆25°的“高分一号”相比，“高分二号”可在180秒内侧摆35°。

　　而且，面对云层等天气因素对卫星拍照造成的影响时，沿着轨道飞行的“高分二号”还能选择性地开关机。“比如北京有云，黑龙江跟广东天气都不错，那我们就让卫星在广东开机拍摄，到了北京就关机，到了黑龙江再开机。这样就能把卫星的成像效能发挥好，节省数据储存的空间。”徐文介绍，这个特点叫做“分次成像”。