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衛星家族:探索地球奧秘的對地觀測衛星

[ 來源:中國航天科普微信公眾號 | 作者:本站 | 發布時間:2020-01-15 | 瀏覽:235次 ]

對地觀測衛星是在空間對地球及其大氣層進行觀測的人造地球衛星。由于視角高、觀測范圍廣,對地觀測衛星能有效獲得地球表面、大氣云層、海洋環境、植被覆蓋、人類活動等多種信息。

阿爾及利亞衛星Alsat-2|

自對地觀測衛星誕生以來,人類對地球的認識和理解能力大幅增強。對地觀測衛星在農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事和環保等領域應用廣泛,對于統籌規劃國土資源、國防安全與現代化戰爭、保證國家經濟發展等方面也具有極為重要的意義。

對地觀測衛星觀測范圍廣、生存能力強、能夠長期穩定運行,能夠完成其他傳統觀測手段難以完成的任務。各國航天發展均將對地觀測衛星作為重點。

對地觀測衛星的分類|

地球上各種資源的信息看不見、摸不著,衛星是如何獲取它們的?利用遙感器,對地觀測衛星收集地球大氣、陸地和海洋等觀測目標輻射、反射或散射的電磁波信息并記錄,由信息傳輸設備發送回地面進行處理和加工就可以獲取相應的信息。

遙感器的分類|

對地觀測衛星通常由衛星平臺、遙感器、信息處理設備和信息傳輸設備組成。根據不同的探測目的,對地觀測衛星上裝有可見光遙感器、紅外遙感器、微波遙感器和多光譜遙感器等不同波長的遙感器。

光學遙感器|

1959年,美國發射的先驅者-4探測器在近地軌道就拍攝到了地球的云圖。真正利用衛星對地球進行長期觀測是從1960年美國發射泰羅斯-1衛星才開始的。

泰羅斯-1衛星|

20世紀60年代,對地觀測衛星處于起步階段,各個地學領域開始大量使用對地觀測衛星傳回的數據。美國和蘇聯各自發展返回式光學成像偵察衛星系統,從而使各自國家具備了重要的軍事偵察能力。

20世紀70年代,對地觀測衛星進入初步應用階段。1972年,美國發射陸地衛星-1,標志著空間對地觀測進入實用階段,衛星圖像數據首次實現以數字形式直接傳輸。這一時期,全天候的微波遙感技術正成為對地觀測領域中的重要發展方向。

陸地-1衛星|

20世紀80年代至90年代,對地觀測衛星有了很大的發展。1986年2月,法國發射了斯波特-1衛星,這是第一顆能在穿軌方向進行立體成像的衛星,首次采用推掃成像線性陣列遙感器,全色分辨率10m。

斯波特-1衛星|

1991年7月,歐空局發射了歐洲遙感衛星-1,它是一顆微波遙感衛星,采用合成孔徑雷達成像,空間分辨率為30m。微波遙感衛星獲取的衛星數據,增進了人類對地球環境和氣候現象的認識,形成了多種業務應用,如海冰制圖和沿海地帶研究等。

歐洲遙感衛星-1|

近十余年來,對地觀測衛星開始向高空間分辨率和高光譜分辨率發展。1999年,美國成功發射首顆攜帶中分辨率成像光譜儀的衛星——“土”衛星,歐空局和日本成功發射高光譜衛星。高光譜遙感器進入了航天遙感領域并不斷突破,高光譜成像技術成為21世紀國際遙感界的熱點。

土衛星|

除此之外,進入21世紀以來,全球高分辨率對地觀測技術也發展迅速,光學成像衛星的地面分辨率已達0.1m,雷達成像衛星的分辨率達到0.3m,美國、法國、俄羅斯、以色列、日本和印度等多個國家也都已擁有本國獨立研制的高分辨率對地觀測衛星。

2016年8月10日,我國在太原衛星發射中心發射了高分三號衛星。這是我國首顆分辨率達到1m的C頻段多極化合成孔徑雷達成像衛星。高分三號衛星幅寬從10km到650km,細看能到一間房子,遠看能到一個省的全貌。

高分三號衛星獲得的首都機場影像|

目前,全球共有220余顆對地觀測衛星在軌運行。雷達成像衛星也逐步成為各國競相發展的熱點。因為雷達衛星具有穿透云霧,甚至部分植被和土壤的能力,具有全天候、全天時觀測能力,并能通過多頻、多極化、多入射角等手段提高對目標的識別能力,可以彌補光學衛星的不足。

雷達成像衛星穿透力比光學衛星更強|

為了能夠全面觀測地球,美歐等國家和地區正在建立以地球觀測系統(EOS)和全球環境與安全監測系統(GMES)為代表的天、空、地一體化的綜合對地觀測系統,它能聯合各自分散的遙感力量,構建全面的、協調的、可持續的綜合對地觀測系統,并提供運營服務,實現最佳應用效益。

EOS系統中使用的地球觀測-1衛星|

參考文獻/《世界航天器大全》



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