航天“十二五”收官：高分四號發射 同類型衞星中“視力最佳”
在距離地球數百公里以外的浩瀚宇宙中有這樣一羣特殊的守護者，他們個個都是“千里眼”，一道守望着中國的太空疆土。他們就是被譽為“中國天眼”的高分辨率對地觀測衞星。12月29日，“天眼”團隊迎來“視力最佳”的新隊員——“高分四號”。
據新華社消息，12月29日0時04分，中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射高分四號衞星。高分四號衞星的成功發射是高分辨率對地觀測系統重大專項工程建設的又一重大成果，將顯著提升我國對地遙感觀測能力。至此，2015年19次航天發射全部成功，將45顆中外航天器成功送入太空，中國航天發射“十二五”任務圓滿收官。
按照計劃，“高分四號”衞星於29日發射後，將在4日後進入地球同步軌道，進行五六個月的在軌測試後投入應用。
中國成功發射“高分四號”衞星
高分四號系中國首顆地球同步軌道高分辨率光學成像衞星
“‘天眼’看地球，‘慧眼’識九州。”國防科工局局長、國家航天局局長許達哲將國家十六個重大科技專項之一的高分辨率對地觀測系統專項（高分專項）稱為創新工程、“天眼”工程和應用工程。通過系列高分辨率衞星的發射，到2020年形成我國全天候、全天時、全球覆蓋的陸地、大氣、海洋對地觀測能力。
高分專項由國防科工局牽頭組織實施。高分四號衞星由中國航天科技集團空間技術研究院研製。長征三號乙運載火箭由中國航天科技集團運載火箭技術研究院研製。這是長征系列運載火箭第222次發射。
“高分四號是我國首顆地球同步軌道高分辨率光學成像衞星，也是目前世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衞星，堪稱最牛“天眼”。它的發射和應用將顯著提升我國天基對地遙感觀測能力。”許達哲説。 同時，該衞星還是目前我國時間分辨率最高、設計使用壽命最長的遙感衞星。
高分四號衞星工作想象圖
高分四號能長期“凝視”目標區域獲取動態數據
“高分家族”一直把服務國民經濟發展作為分內事。比如針對華北華東地區的霧霾現象，“高分一號”獲取了大量的觀測數據，為有效開展霧霾污染形成、發展、消散、治理等地基礎研究提供了信息。“高分一號”與“高分二號”聯手，基本實現了高分辨率遙感數據的自給自足。高分一號衞星還列為空間與重大災害國際憲章值班衞星，為尼泊爾地震等國際救災活動提供了數據支撐。
“高分四號”這顆新星的本領不容小覷。作為世界首顆地球同步軌道高分辨面陣遙感衞星，高分四號可利用長期駐留固定區域上空、快速指向調整能力、靈活的任務編排、成像積分時間可調等優勢，實現對中國及周邊地區的高精度觀測。
高分四號的觀測範圍和成像模式
通俗來説，高分四號與前輩們採用的“巡邏守護”方式不同，它採用的是“貼身緊跟”式戰術，可以牢牢鎖定在中國領土上空，實現隨叫隨到、信手拈來、快速處理各種突發情況的遙感任務。
高分四號定點於3.6萬公里高的地球同步軌道上，位於赤道上空，觀測範圍覆蓋我國及周邊地區、約三分之一的地球表面。利用與地球同步、相對於地球靜止的優勢，高分四號能夠對目標區域長期“凝視”，獲取動態變化過程數據，執行諸如森林火情監視等近實時應急任務。
高分四號重5噸設計壽命8年
“高分四號‘體重’5噸，設計壽命8年。它的‘大眼睛’——大口徑面陣凝視相機兼具可見光和紅外線全天候成像能力。可見光譜段分辨率50米，中波紅外譜段分辨率400米，相當於從3.6萬公里外看見大油輪，代表目前我國地球同步軌道遙感衞星最高分辨率水平。”中國航天科技集團高分四號衞星總設計師李果説。
“高分四號”首次採用可見光近紅外與中波紅外共口徑技術。這種相機的研製開闢了我國高軌高分辨率對地觀測技術的新領域，大幅提高了我國遙感衞星的整體設計水平，對於掌握新一代遙感平台的長壽命、高可靠、高精度定位及快速機動等核心技術，提高我國高性能遙感光學有效載荷技術水平具有重要意義。
國防科工局重大專項工程中心主任、高分專項工程總設計師童旭東表示，高分四號將為綜合防災減災、地質災害調查、林業災害監測和氣象預警預報等提供高時間分辨率遙感數據，併為海洋、農業、國土、水利等行業提供遙感數據服務。主用户是民政部、國家地震局、國家林業局和國家氣象局。
中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射“高分四號”衞星。這是中國首顆地球同步軌道高分辨率遙感衞星。記者留下火箭在發射前開塔時的影像。
“高分數據”替代80%的國外衞星數據
“高分一號、二號衞星發射後，替代了近80%的同等分辨率的國外衞星數據，在國土領域得到了廣泛應用。”中國國土資源航空物探遙感中心的專家方洪賓29日説。
2013年4月26日，“高分一號”成功發射。2014年8月19日，“高分二號”成功發射。作為這兩顆衞星的牽頭主用户，中國國土資源部累計獲取“高分一號”有效數據69.5萬景，獲取“高分二號”有效數據23.9萬景。
國土資源部每年約有1900萬平方公里的高分衞星觀測需求，以往幾乎全部依靠國外衞星數據，“兩三年前，法國SPOT衞星的一景數據就要約3萬元人民幣，在國外衞星數據價格高昂的情況下，相對固定的項目經費只能開展有限面積的調查”，方洪賓説。
隨着中國高分辨率對地觀測系統重大專項逐步實施，國產數據有力支撐業務開展。比如利用703景“高分一號”16米分辨率數據製作了中國境內全覆蓋的影像圖本底，摸清中國山水林田湖等自然資源的“家底”。再如利用高分數據為土地礦產衞片執法提供依據。
此外，利用高分數據先後開展西藏昌都地震、陝西山陽滑坡、新疆公格爾九別峯冰川移動監測等突發地質災害遙感應急調查。“近期發生的深圳滑坡災害調查，高分一號、二號衞星也用得比較多。”方洪賓説。
“由於高分數據的應用，使得近年國內市場上國外衞星數據價格大幅度降低，分辨率低於2米的國外衞星數據已基本退出國內市場。”中國國家國防科技工業局重大專項工程中心主任童旭東説。
高分專項還促進中國在衞星遙感領域進行雙邊、多邊國際交流與合作，特別是開展“一帶一路”空間信息走廊。方洪賓説，高分一號二號境外累計覆蓋3998萬平方公里，利用這些衞星數據，再輔以其他遙感數據和信息，編制了“全球地質礦產與資源環境衞星遙感數據解譯圖集”。
方洪賓稱，最新發射的高分四號衞星將在國土資源主體業務起到輔助作用。“明後年發射的‘高分三號’、‘高分五號’，國土資源部是其主用户。”他説，在高分專項後續支持下大力推廣國產衞星，確保高分數據在國土資源行業應用效益最大化。
截至2015年11月底，高分專項共分發數據約403萬景，廣泛應用於18個行業、1100家單位，在國土、環保、農業、林業、測繪等領域應用中取得了重要成果，有力支撐了國家國土資源調查、海域監察、農作物估產、環境治理等需要。在區域應用方面，高分專項設立了21個省級高分數據與應用中心。各省級數據與應用中心積極向區域用户分發數據，多方調動各種社會資源擴大應用領域，取得了一大批應用成果，為促進區域經濟發展、提升地方政府現代化治理能力等提供了服務支撐。
組裝測試中的高分四號
2020年中國對地觀測具備全天時、全天候、全球精細觀測能力
中國航天科技集團公司第五研究院(下簡稱五院)的專家告訴記者，“高分辨率對地觀測系統是建立我國戰略性空間基礎設施的重大工程，對確保我國空間信息資源的自主權有重要意義。也是我國在航天國際合作中，提升參與程度、提高話語權，履行大國責任，提升國際競爭力的重要平台”。
“高分辨率對地觀測系統重大專項，對於推動我國國家海洋開發、西部大開發、環境災害監測與防災減災等國家戰略的實施，加快國防現代化建設，帶動和促進新能源、新材料、信息網絡、先進製造、現代農業、健康科學、生態環保、海洋工程等產業的發展都將具有重大的戰略意義，能承擔、參與這一工程，是五院人的使命，更是榮光。”五院院長張洪太説。
記者獲悉，中國高分辨率對地觀測系統的建設步伐將不斷加快。五院專家透露，2016年將發射“高分三號”並進一步加快推動高分六號、七號衞星的研製工作，力爭到2020年使中國對地觀測系統具備全天時、全天候、全球精細觀測的能力，形成完備的空間信息產業鏈，達到世界先進水平。
“十二五”期間，中國航天圓滿完成各項任務，取得了顯著成績。衞星研製與發射能力步入世界先進行列，長征系列運載火箭“十一五”期間發射48次，“十二五”86次；突破了先進航天動力、新型衞星有效載荷等一大批關鍵技術；國家重大科技專項成果顯著，載人航天、探月工程、高分專項、北斗導航等取得重大突破；衞星應用及產業化發展成效顯著，已成為經濟社會發展不可或缺的手段，逐步與傳統產業和新興互聯網產業相融合，成為新的經濟增長點。
中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射“高分四號”衞星。這是中國首顆地球同步軌道高分辨率遙感衞星。記者留下火箭在發射前開塔時的影像。
釋疑
高分四號在世界同類衞星中“視力最佳”
“高分”家族每個成員各懷本事，各擔使命。高分四號既是中國高分專項首顆高軌道高分辨率、設計使用壽命最長的光學遙感衞星，也是目前世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衞星。
亞米時代，為何還發射50米分辨率高四？
**記者：**我國2014年發射的高分二號衞星空間分辨率已達亞米級，為什麼還要發射50米分辨率的高分四號？
國防科工局系統工程司副司長趙堅：高分一號、二號都是距地600至700公里低軌衞星，繞地球運行。高分四號是我國向高軌道遙感領域進軍的首發星，在距地約3.6萬公里的地球同步軌道上。這個距離要比高分一號、二號遠得多。
記者：空間分辨50米如何形象理解？
**中國航天科技集團高分四號衞星總設計師李果：**空間分辨率2米的高分一號能看到地面的小轎車，空間分辨率達到亞米級的高分二號能看到地面的自行車。高分四號距地遙遠，藉助一台大口徑面陣CMOS相機，它能獲取50米分辨率可見光、400米分辨率中波紅外遙感數據。打個比方，能看見大海里航行的油輪。
儘管與低軌衞星空間分辨率沒法比，但高分四號已是目前世界上“視力最佳”的高軌遙感衞星。國際上高軌遙感衞星空間分辨率大多為數百米，甚至數公里。
記者：與其他高軌衞星相比，高分四號特點是什麼？
**趙堅：**目前的高軌衞星主要是通信衞星，傳送通訊信號。而高分四號是遙感衞星，通俗説，就是“天眼”看地球。
“高一高二巡地細看，高四駐留凝望”
記者：如何評價高分一號、二號、四號“三兄弟”？
**國防科工局重大專項工程中心主任、高分專項工程總設計師童旭東：**這“三兄弟”都是我國十六個重大科技專項之一的高分辨率對地觀測系統專項的重要組成部分。高分一號是高分專項的首發星，第一次在小衞星上實現了中高分辨率和寬幅成像能力的結合。高分二號將中國遙感衞星空間分辨率帶進亞米時代，對提高我國對地觀測數據自給率具有重要意義。高分四號開闢了我國高軌道高分辨率對地觀測技術的新領域，大幅提高了我國遙感衞星的整體設計水平。
記者：如何用一句話概括高分四號相較於一號、二號的特點？
**中國航天科技集團科技委副主任、高分四號工程總師於登雲：**如果説高一、高二是在低軌繞地球運行——巡地、細看，高四則是在高軌，相對地球靜止駐留凝望。它可以對某一目標區域持續觀測，時間分辨率高。不像繞地衞星隔數小時、數天才能重訪統一觀測區域。
記者：高分衞星應用情況如何？
**童旭東：**高分專項實施以來，共分發數據約403萬景，在國土、環保、農業、林業等領域廣泛應用，有力支撐了國土資源調查、海域監察、農作物估產、環境治理對高分辨率觀測需求。
中國國土資源航空物探遙感中心專家方洪賓：每年度，國土資源部約有1900萬平方公里的高分數據需求。高分一號、二號數據逐步替代了近80%的國外同等分辨率衞星數據。
高分衞星能‘敏鋭’發現哪裏有人違規開採礦山，2015年，利用高分數據我們開展了192個重點礦區動態監測，效果顯著。
國家林業局調查規劃設計院黃國勝處長：高分四號的“凝視”實時觀測能力，有望在林業火災預警、發現、撲救中發揮重要作用，因為它能持續監測火情變化。
“它的幅寬大，一張照片能裝下整個河南省”
記者：高分四號如何成像？
**李果：**高分四號載有我國口徑最大的面陣CMOS相機。它和手機拍攝一樣，得到一個方形的圖像。只不過，它是在3.6萬公里之外，相當於無窮遠。它的幅寬大，一張照片能裝下整個河南省。
高分四號可以在數分鐘之內完成任務機動響應，並對用户指定目標區域高頻重複凝視觀測，獲取目標區域變化過程信息。此外，能按用户需求，快速對某一區域進行拼接成像，或對某幾個區域進行巡查成像。
記者：3.6萬公里外的凝望，高四跨越了幾道“坎”？
**李果：**高分四號為實現高軌道、高時間分辨率（兩次觀測同一對象間隔的時間）、高空間分辨率（清晰度），高分四號突破了諸多技術難點。
首先，地球同步軌道工作面臨複雜空間條件，太陽輻射強、温度變化劇烈，這就需要高四具備長期可靠的抗輻射和温控能力。其次，相隔遙遠，星上偏差一角秒，地面偏差了數公里。為確保高精度指向，高四配備了先進的星敏感器。第三，為確保高穩定控制，對衞星進行了一體化結構設計，採取了很多防振動措施。第四，突破了材料、活動部件等的長壽命制約因素，使高四設計壽命達到8年。
記者：這樣一顆複雜“天眼”，是什麼樣的團隊研製出來的？
**於登雲：**人們很難想象，來自中國航天科技集團空間技術研究院的高分四號衞星研製團隊僅用了4年多的時間。更難想象，這支高水準研製團隊平均年齡僅31歲。
12月29日0時04分，中國在西昌衞星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射高分四號衞星。高分四號衞星的成功發射是高分辨率對地觀測系統重大專項工程建設的又一重大成果，將顯著提升我國對地遙感觀測能力。