走近高分三號——高分家族唯一的雷達星

一則能讓國人歡欣鼓舞的最新航天消息來了，4月7日7時47分，我國又有一顆“高分三號”衛(wèi)星被長征火箭準(zhǔn)確無誤地送入了預(yù)定的近地軌道，這是我國“高分三號”衛(wèi)星的第三顆，名字為“高分三號03星”。

高分三號01星于2016年8月10日6時55分成功升空，高分三號02星于2021年11月23日成功升空，現(xiàn)在，高分三號03星又成功升空了，標(biāo)志著“高分三號”的三顆衛(wèi)星組網(wǎng)完成，地球任一個地區(qū)的重訪時間縮至1天。

“高分三號”衛(wèi)星攜帶了哪些黑科技，以及它能做什么？

“高分三號”01星、02星和03星都屬于是C頻段多極化合成孔徑雷達（SAR）成像衛(wèi)星。即便高度為700多公里，但高分三號衛(wèi)星的“眼睛”卻是格外明亮，最高分辨率可達1米，只要地面上的物體尺寸大于或等于1米，就能被高分三號衛(wèi)星的“眼睛”所看到，例如馬路上的汽車和海面上的船只。

高分三號衛(wèi)星SAR影像——天津

為什么高分三號衛(wèi)星有這樣的“千里眼”呢？

讓我們分解來看：

01，所謂“C頻段”意味著什么?根據(jù)功能和使命的不同，地球微波遙感探測衛(wèi)星可以劃分為L、S、C、X等頻段，頻率依次由低到高。頻率越低，穿透力越強，越高則穿透力越差。

打個比方，假如用這四種頻段看一棵樹，X頻段只能看到樹冠，L、S頻段只能看到樹根，C頻段則介于兩者之間，既能看到地表，也能看到樹干。因此，在對海洋、氣象、減災(zāi)等環(huán)境和目標(biāo)進行探測時，C頻段的優(yōu)勢更為突出。

02，“多極化”是指極化方式，與利用可見光觀測地球的兄弟姐妹相比，高分三號衛(wèi)星是“高分家族”中唯一一顆合成孔徑雷達衛(wèi)星，它不需要借助光線，而是利用微波給地球照相“體檢”。

電磁波發(fā)射分為水平波(H)和垂直波(V)，接收也分為H和V。單極化是指(HH)或者(VV)，就是水平發(fā)射水平接收或垂直發(fā)射垂直接收。雙極化是指在一種極化模式的同時，加上了另一種極化模式，如(HH)水平發(fā)射水平接收和(HV)水平發(fā)射垂直接收。全極化技術(shù)難度最高，要求同時發(fā)射H和V，也就是(HH)(HV)(VV)(VH)四種極化方式。而高分三號多極化包含上述所有極化方式，即單極化、雙極化及全極化。

不同極化下同一地物的回波強弱不同，圖像的色調(diào)也不一樣，增加了識別地物目標(biāo)的信息。相同極化（HH ，VV）和交叉極化（HV ，VH）的信息比較，也可以顯著地增加雷達圖像信息。所以，高分三號可根據(jù)不同需求選擇合適的極化方式，綜合利用多種極化方式有利于地物分類精度的提高。

03，“合成孔徑雷達”就是我們平時說的SAR的全稱，是利用一個小天線沿著長線陣的軌跡等速移動并輻射相參信號, 把在不同位置接收的回波進行相干處理,從而獲得較高分辨率的成像雷達。

作為一種主動式微波傳感器, 合成孔徑雷達具有不受光照和氣候條件等限制實現(xiàn)全天時、全天候?qū)Φ赜^測的特點,甚至可以透過地表或植被獲取其掩蓋的信息。

得益于以上“黑科技”，“高分三號”衛(wèi)星可以對陸地和海洋環(huán)境的變化進行觀測，例如及時提供野火、地震、洪水、海浪、海洋、滑坡泥石流、干旱、雪災(zāi)等災(zāi)情，甚至用于軍事偵察。

除了這些最主要的硬核能力之外，“高分三號”衛(wèi)星在其他各方面的性能也均有突破，例如：

多模式多功能

高分三號01星有12種工作模式，是世界上工作模式最多的合成孔徑雷達衛(wèi)星。它不但可以觀測陸地、也能觀測海洋；不但能夠大范圍地普查，也能夠?qū)μ囟ǖ哪繕?biāo)進行詳查；不但能夠看到目標(biāo)，還能夠精確測量目標(biāo)；具有全天候、全天時、全方位的特點。

功率大能力強

高分三號的功率達萬瓦級，可以獲取高性能的微波圖像。同時高分三號是我國首顆連續(xù)成像時間達到近小時量級的合成孔徑雷達衛(wèi)星，極大地提高了衛(wèi)星獲取數(shù)據(jù)的能力。

高可靠長壽命

高分三號是我國低地球軌道上第一顆設(shè)計壽命達8年的衛(wèi)星。此前，我國低地球軌道上的衛(wèi)星設(shè)計壽命最長為5年，而高分三號衛(wèi)星則增加了近一倍。長壽命使得衛(wèi)星可以獲取更多的觀測數(shù)據(jù)，極大地提升了衛(wèi)星效益。

大尺度大翼展

高分三號是我國低地球軌道上第一顆大尺度、大翼展衛(wèi)星，衛(wèi)星的天線有15米長，兩個太陽翼展開后，衛(wèi)星的翼展達18米。

大尺度、大翼展衛(wèi)星

全球雷達正射影像一張圖示意圖——高分三號拍攝

2016年發(fā)射的高分三號01星就創(chuàng)下了不少記錄，給了我們很多的驚喜。截止于2022年三月，01星已向各行業(yè)用戶分發(fā)數(shù)據(jù)超過195萬景，在鄭州暴雨、斯里蘭卡水災(zāi)、巴西森林大火等應(yīng)急事件中也分發(fā)超過2000景數(shù)據(jù)。那它與02星和03星齊心協(xié)力、組網(wǎng)運行時，在應(yīng)用領(lǐng)域又會有哪些提升呢？下面讓我們來看一看：

三星組網(wǎng)將大大縮短重訪周期

對某一區(qū)域重復(fù)觀測，

01星、02星、03星三星組網(wǎng)：

平均重訪周期：單星0.6天→三星0.2天

平均重復(fù)周期：單星15小時→三星5小時

如今，組網(wǎng)運行將大大縮減重訪的時間差，單日能夠?qū)δ骋粎^(qū)域成像5次，對于應(yīng)急減災(zāi)等高時效、高頻次的應(yīng)用場景有廣闊的應(yīng)用前景。

注：平均重訪周期：衛(wèi)星經(jīng)過同一個星下點（某一地區(qū)）的時間間隔

平均重復(fù)周期：衛(wèi)星星下點軌跡與上次完全重合的時間周期

三星組網(wǎng)將對海洋大面積成像能力大幅提升

高分三號01星：單次連續(xù)成像時間近小時量級，創(chuàng)世界紀(jì)錄。

02、03星單次連續(xù)觀測時間延長一倍，再創(chuàng)世界紀(jì)錄。

如今，三星組網(wǎng)將顯著提高我國雷達衛(wèi)星海洋觀測能力，能滿足在海洋權(quán)益維護、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋動力環(huán)境監(jiān)測、海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域應(yīng)用需求，能實現(xiàn)一次成像就能將全球近五分之一的海洋拍下來，給地球來一張“全家?！睂⒆兊酶尤菀?。

三星組網(wǎng)將更精確監(jiān)測重大災(zāi)害

高分三號系列衛(wèi)星的分辨率可達1m

具備全極化能力

最大成像幅寬650km

03星將成像工作模式擴展至20種

提升衛(wèi)星應(yīng)用效能是星座建設(shè)的初衷。國內(nèi)對民用SAR數(shù)據(jù)的需求很大，高分三號01星也長期處于成像任務(wù)飽和狀態(tài)?，F(xiàn)在，高分三號系列衛(wèi)星通過三星編隊飛行可大幅縮短任務(wù)周期，上述這些強大的功能也可廣泛應(yīng)用于地表沉降監(jiān)測、地震監(jiān)測、冰川運移監(jiān)測、公路鐵路形變監(jiān)測和山體滑坡監(jiān)測等。

三顆衛(wèi)星同時運行，能夠發(fā)揮出1+1+1>3的優(yōu)勢。五院科研人員表示，三星組網(wǎng)后，高分三號系列衛(wèi)星整體成像能力將大幅提升，標(biāo)志著我國民用高分辨率SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)由示范應(yīng)用階段正式跨入業(yè)務(wù)化應(yīng)用階段。

三星組網(wǎng)運行

“高分三號”衛(wèi)星的發(fā)射及其組網(wǎng)運行，對我國航空航天事業(yè)和遙感、測繪、災(zāi)害預(yù)警等相關(guān)領(lǐng)域都具有極其重要的意義：

最后，談了這么多，相信你對“高分三號”衛(wèi)星已經(jīng)有了一個大致的了解。如果你對高分家族的其他成員也產(chǎn)生了興趣，那不妨看一看下面的各個高分家族成員，或許會對你有一定幫助喲~