中國驕傲丨世界首顆，中國創造！陸地探測四號01星順利入軌 中國天基災害監測又添利器

【導語】世界首顆進入工程實施階段高軌合成孔徑雷達衛星陸地探測四號01星于8月13日成功發射，經過4次變軌后，于近日順利進入工作軌道。該衛星搭載的合成孔徑雷達(SAR)天線成功展開，完成了衛星入軌初期飛控試驗主要工作，衛星工況正常，狀態良好，后續將繼續開展在軌測試等工作。這位“減災衛士”兼具看得廣、看得細、盯著看、看得快等多項技能，將進一步完善中國天基災害監測體系，對全面提升中國防災減災救災綜合水平具有重要意義。

世界首顆高軌SAR衛星從無到有

陸地探測四號01星發射。（圖源：國家航天局）

災害信息獲取是世界各國防災減災的重要前提，而利用天基遙感手段進行觀測則是絕佳方案。對于我國來說，由于自然災害種類多、分布地域廣，因此防災減災工作十分重要。而研制陸地探測四號01星的想法，正是始于2008年我國發生的南方雪災、汶川地震等突發災害。

陸地探測四號01星所搭載的合成孔徑雷達工作時不受光照、天氣條件限制，是極端天氣條件下觀測的“一把好手”。自20世紀七八十年代起，多國先后研制發射合成孔徑雷達衛星，用于災害監測等領域。但是，目前國際上合成孔徑雷達衛星都運行于低軌，衛星過境時間短、重訪周期長、觀測范圍小，難以滿足應急、搶險和救災的時效性需求。

不同于低軌衛星，地球同步軌道衛星運行于距離地球36000公里的高空，繞地飛行周期與地球自轉周期相等，從地面看，衛星相對固定在地面上空，可以有效彌補低軌衛星在觀測時間上的不足。同時，高軌衛星以其“站得高、看得廣”的優勢，在觀測范圍上也能對低軌衛星進行良好補充。

然而，如何讓合成孔徑雷達在高軌上順利成像一直是“世界級難題”。由于高軌衛星位于“千里之外”，雷達信號在太空中傳輸呈指數型衰減，同時合成孔徑雷達對于軌道精度要求很高，高軌微波成像一直是“空白領域”，世界主要航天國家雖有研究，但均未進入工程研制。

面對合成孔徑雷達高軌成像難題，研制團隊實現了精密定軌技術跨代。陸地探測四號01星若要成像，必須知道成像時的軌道位置。由于高軌衛星比導航衛星所處軌道高，只能“撿”地球另一側導航衛星“漏過來”的信號，常用的定軌方法精度只能達到百米左右，遠不能滿足需求。研制團隊耗費4年時間通過“導航衛星+地面測距”定軌方案及誤差校正手段，最終將定軌精度由百米提升至米級。

從設計到投產突破多項關鍵技術

衛星研制人員討論技術細節。（圖源：央視新聞）

陸地探測四號01星是一顆可以在太空中對地球進行觀測的衛星，但觀測用的載荷設備不是相機，而是合成孔徑雷達。這種雷達的工作原理和其他光學遙感衛星的相機不同，它通過向地球發射電磁波，然后接收從地球反射回來的電磁波并對其進行解析，從而獲取具有大量信息的雷達圖像。

航天科技集團五院遙感衛星總體研制人員張慶君介紹，正是由于采用了合成孔徑雷達來成像，衛星可以不需要借助光線的幫助就可以成像，并且能夠穿透云層觀測云層之下的世界，所以陸地探測四號01星可以不受氣候限制、不受光照限制，全天候、全天時地對地觀測，非常適用于防災減災等應用場景。

除了采用合成孔徑雷達技術，陸地探測四號01星還有一個特點，那就是運行的軌道特別高，距離地球近四萬公里。飛得越高，看得也就越遠，陸地探測四號01星運行在距離地球近四萬公里的傾斜地球同步軌道，這條軌道上運行的衛星就像在天上重復畫著一個“8”字，這樣可以對固定的一大片區域進行相對持續的觀測，觀測重訪周期短、成像幅寬大。

據介紹，一般運行在500或700公里較低軌道的衛星，對某一塊區域的駐留時間大約是十幾分鐘，等到下一次再對這片區域進行觀測時要幾天后了，時效性相對較低，而陸地探測四號01星飛得高，看的區域也就更大，對同一個區域重復觀測的效率也就更高，可以和低軌衛星的功能形成互補。

此外，在陸地探測四號01星工程研制中，首次創新提出了大口徑環形反射面天線加相控陣饋源方案并實現工程化，同時帶動了相關基礎理論、系統設計和精密制造等方面技術進步。

進一步完善我國天基災害監測體系

衛星工作示意圖。（圖源：航天科技集團五院）

陸地探測四號01衛星可服務防災減災及地震監測、國土資源勘察及海洋、水利、氣象、農業、環保、林業等7個行業應用需求，是我國目前行業用戶最多的遙感衛星。未來投入使用后，將進一步完善我國天基災害監測體系，豐富我國重點區域觀測手段，全面提升我國防災減災救災綜合水平，可謂是“減災衛士”。

為了讓陸地探測四號01星更好地服務于防災減災工作，研制團隊利用衛星高軌和微波兩個特點，緊扣災害發生特點和觀測需求，為衛星設計了普查、區域、凝視、應急四種應用模式。

在普查模式下，陸地探測四號01星可以將宏觀信息“一眼盡收”。由于“站得高、看得廣”，衛星單次成像覆蓋面積近六分之一個中國，一眼望去幾乎可以獲取整個長江流域的水文信息。相比普查模式看得“大而全”，區域模式成像面積大約是普查模式的五分之一，但分辨率更高，看得“小而精”。

陸地探測四號01星的凝視模式是研制團隊專門根據國家災害應急觀測需求定制的。開啟該模式后，衛星能憑借駐留地球上空的優勢，以1小時量級為間隔，對受災區域開展持續多次觀測，相比低軌衛星，觀測效率大幅提升，可以支撐應急管理部門連續動態地掌握災情、作出決策。

除了看得廣、看得細、盯著看，陸地探測四號01星還能做到看得快，統籌兼顧多地災情，其應急模式可以支撐多地災害同時發生情況下的監測需求。比如，當南北方同時發生災害時，研制團隊可以將衛星高軌道優勢和強機動能力進行強強聯合，通過高精準的快速指向調整，讓衛星可以“左右兼顧”、哪里需要看哪里。

陸地探測四號01星是《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015-2025年)》中的遙感科研衛星。國家航天局對地觀測與數據中心工程副總師孟令杰表示，過去一年，我國共發射200余顆衛星。我國以衛星遙感、通信、導航為主體的國家民用空間基礎設施體系初步形成，后續將持續完善國家空間基礎設施建設，推動遙感、通信、導航衛星融合技術發展，加快提升泛在通聯、精準時空、全維感知的空間信息服務能力。

(資料來源：中新網、人民網、央視新聞、中國航天科技集團)