走近高分三号——高分家族唯一的雷达星
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2022-04-23 04:07
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一则能让国人欢欣鼓舞的最新航天消息来了，4月7日7时47分，我国又有一颗“高分三号”卫星被长征火箭准确无误地送入了预定的近地轨道，这是我国“高分三号”卫星的第三颗，名字为“高分三号03星”。
高分三号01星于2016年8月10日6时55分成功升空，高分三号02星于2021年11月23日成功升空，现在，高分三号03星又成功升空了，标志着“高分三号”的三颗卫星组网完成，地球任一个地区的重访时间缩至1天。
“高分三号”卫星携带了哪些黑科技，以及它能做什么？
在谈及具体问题之前，让我们先来看看“高分三号”卫星因何诞生：
合成孔径雷达卫星由于不受光照、云层和天气的约束与影响，可以全天候、全天时工作，且具有对地下物体的穿透能力，解决了光学遥感观测不到或观测不足的问题，因此，一经问世，就备受瞩目，成为航天大国竞相逐鹿的领域。我国研制的海洋二号雷达成像卫星、环境一号C合成孔径雷达卫星在应用上取得了极大的成功，但随着资源调查、减灾救灾、环境保护等众多领域需求的激增，研制性能更为先进、多用途的合成孔径雷达卫星，成为加快我国信息化建设的当务之急，因此，高分三号系列卫星应运而生。
“高分三号”01星、02星和03星都属于是C频段多极化合成孔径雷达（SAR）成像卫星。即便高度为700多公里，但高分三号卫星的“眼睛”却是格外明亮，最高分辨率可达1米，只要地面上的物体尺寸大于或等于1米，就能被高分三号卫星的“眼睛”所看到，例如马路上的汽车和海面上的船只。
高分三号卫星SAR影像——天津
为什么高分三号卫星有这样的“千里眼”呢？
让我们分解来看：
01，所谓“C频段”意味着什么?根据功能和使命的不同，地球微波遥感探测卫星可以划分为L、S、C、X等频段，频率依次由低到高。频率越低，穿透力越强，越高则穿透力越差。
打个比方，假如用这四种频段看一棵树，X频段只能看到树冠，L、S频段只能看到树根，C频段则介于两者之间，既能看到地表，也能看到树干。因此，在对海洋、气象、减灾等环境和目标进行探测时，C频段的优势更为突出。
02，“多极化”是指极化方式，与利用可见光观测地球的兄弟姐妹相比，高分三号卫星是“高分家族”中唯一一颗合成孔径雷达卫星，它不需要借助光线，而是利用微波给地球照相“体检”。
电磁波发射分为水平波(H)和垂直波(V)，接收也分为H和V。单极化是指(HH)或者(VV)，就是水平发射水平接收或垂直发射垂直接收。双极化是指在一种极化模式的同时，加上了另一种极化模式，如(HH)水平发射水平接收和(HV)水平发射垂直接收。全极化技术难度最高，要求同时发射H和V，也就是(HH)(HV)(VV)(VH)四种极化方式。而高分三号多极化包含上述所有极化方式，即单极化、双极化及全极化。
不同极化下同一地物的回波强弱不同，图像的色调也不一样，增加了识别地物目标的信息。相同极化（HH ，VV）和交叉极化（HV ，VH）的信息比较，也可以显著地增加雷达图像信息。所以，高分三号可根据不同需求选择合适的极化方式，综合利用多种极化方式有利于地物分类精度的提高。
03，“合成孔径雷达”就是我们平时说的SAR的全称，是利用一个小天线沿着长线阵的轨迹等速移动并辐射相参信号, 把在不同位置接收的回波进行相干处理,从而获得较高分辨率的成像雷达。
作为一种主动式微波传感器, 合成孔径雷达具有不受光照和气候条件等限制实现全天时、全天候对地观测的特点,甚至可以透过地表或植被获取其掩盖的信息。
得益于以上“黑科技”，“高分三号”卫星可以对陆地和海洋环境的变化进行观测，例如及时提供野火、地震、洪水、海浪、海洋、滑坡泥石流、干旱、雪灾等灾情，甚至用于军事侦察。
除了这些最主要的硬核能力之外，“高分三号”卫星在其他各方面的性能也均有突破，例如：
多模式多功能
高分三号01星有12种工作模式，是世界上工作模式最多的合成孔径雷达卫星。它不但可以观测陆地、也能观测海洋；不但能够大范围地普查，也能够对特定的目标进行详查；不但能够看到目标，还能够精确测量目标；具有全天候、全天时、全方位的特点。
功率大能力强
高分三号的功率达万瓦级，可以获取高性能的微波图像。同时高分三号是我国首颗连续成像时间达到近小时量级的合成孔径雷达卫星，极大地提高了卫星获取数据的能力。
高可靠长寿命
高分三号是我国低地球轨道上第一颗设计寿命达8年的卫星。此前，我国低地球轨道上的卫星设计寿命最长为5年，而高分三号卫星则增加了近一倍。长寿命使得卫星可以获取更多的观测数据，极大地提升了卫星效益。
大尺度大翼展
高分三号是我国低地球轨道上第一颗大尺度、大翼展卫星，卫星的天线有15米长，两个太阳翼展开后，卫星的翼展达18米。
大尺度、大翼展卫星
全球雷达正射影像一张图示意图——高分三号拍摄
2016年发射的高分三号01星就创下了不少记录，给了我们很多的惊喜。截止于2022年三月，01星已向各行业用户分发数据超过195万景，在郑州暴雨、斯里兰卡水灾、巴西森林大火等应急事件中也分发超过2000景数据。那它与02星和03星齐心协力、组网运行时，在应用领域又会有哪些提升呢？下面让我们来看一看：
三星组网将大大缩短重访周期
对某一区域重复观测，
01星、02星、03星三星组网：
平均重访周期：单星0.6天→三星0.2天
平均重复周期：单星15小时→三星5小时
如今，组网运行将大大缩减重访的时间差，单日能够对某一区域成像5次，对于应急减灾等高时效、高频次的应用场景有广阔的应用前景。
注：平均重访周期：卫星经过同一个星下点（某一地区）的时间间隔
平均重复周期：卫星星下点轨迹与上次完全重合的时间周期
三星组网将对海洋大面积成像能力大幅提升
高分三号01星：单次连续成像时间近小时量级，创世界纪录。
02、03星单次连续观测时间延长一倍，再创世界纪录。
如今，三星组网将显著提高我国雷达卫星海洋观测能力，能满足在海洋权益维护、海洋防灾减灾、海洋动力环境监测、海洋科学研究等领域应用需求，能实现一次成像就能将全球近五分之一的海洋拍下来，给地球来一张“全家福”将变得更加容易。
三星组网将更精确监测重大灾害
高分三号系列卫星的分辨率可达1m
具备全极化能力
最大成像幅宽650km
03星将成像工作模式扩展至20种
提升卫星应用效能是星座建设的初衷。国内对民用SAR数据的需求很大，高分三号01星也长期处于成像任务饱和状态。现在，高分三号系列卫星通过三星编队飞行可大幅缩短任务周期，上述这些强大的功能也可广泛应用于地表沉降监测、地震监测、冰川运移监测、公路铁路形变监测和山体滑坡监测等。
三颗卫星同时运行，能够发挥出1+1+1>3的优势。五院科研人员表示，三星组网后，高分三号系列卫星整体成像能力将大幅提升，标志着我国民用高分辨率SAR卫星数据由示范应用阶段正式跨入业务化应用阶段。
三星组网运行
“高分三号”卫星的发射及其组网运行，对我国航空航天事业和遥感、测绘、灾害预警等相关领域都具有极其重要的意义：
加快了我国“高分”系统建设进程，为“数据中国”建设提供技术支撑。
卫星用户众多，市场应用前景广阔。
丰富了我国“高分”系统卫星数据源，推动了我国卫星遥感水平跨越发展。
实现了我国雷达成像卫星技术的重大跨越，推动了空间技术的发展。
实现了微波图像数据自主，为国家信息安全提供可靠保证。
丰富了卫星微波遥感基础数据，进一步推动了技术进步和相关学科研究领域的发展。
高分三号03星成功发射，提升我国雷达卫星海陆观测能力。
最后，谈了这么多，相信你对“高分三号”卫星已经有了一个大致的了解。如果你对高分家族的其他成员也产生了兴趣，那不妨看一看下面的各个高分家族成员，或许会对你有一定帮助哟~
本文转载自“ 智绘科服”，原标题《走近高分三号——高分家族唯一的雷达星》。
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