一“眼”看400公里！我国地质灾害监测又添利器

刘艳阳 中青报·中青网记者 邱晨辉

一“眼”最大观测幅宽可达400公里，最高分辨率3米——随着陆地探测一号01组A星的成功发射，我国地质灾害监测领域再添利器。

1月26日，由中国航天科技集团第八研究院抓总研制的陆地探测一号01组A星在酒泉卫星发射中心发射升空。该星填补了我国L波段合成孔径雷达卫星领域的多项空白，可在千里之外的太空实现地表毫米级的形变测量，对地质灾害隐患的早期识别、灾后评估与救援具有重要意义。

?卫星演示动画。视频来源：中国航天科技集团八院

穿云透雾：服务国计民生

地质灾害是人类面临的共同问题，我国地质灾害种类繁多，每年山体滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等都给人民带来生命安全威胁和财产损失。同时，地质灾害的监测又是世界科学家面临的共同难题。

“地质灾害往往会造成通讯、道路的中断。比如汤加火山喷发后，地面通讯全部中断，卫星观测数据就成为救灾工作的第一手资料。”陆地探测一号01组卫星总设计师陈筠力说。

他告诉记者，地质灾害发生的同时，往往伴随降水、云雾等现象。雷达卫星的特点使其可以穿透云层和地表植被，实现全天候、全天时、高精度的观测，在灾害监测中具有得天独厚的优势。

卫星示意图。中国航天科技集团八院供图

此次发射的陆地探测一号卫星，采用了L波段合成孔径雷达差分干涉探测体制。具体来看，L波段雷达的波长在23厘米左右，对植被具有更好的穿透力，适应我国山地多、林木覆盖较广的特点；差分干涉，其实就是应用了物理学上波的干涉原理，通过卫星雷达获取同一个地区的遥感数据，然后进行演化和计算，形成差分干涉图。

“比对后，就可以获取地表精确到毫米级精度的形变，能为地质学家开展地质灾害隐患早期识别、地震监测、火山运动、构造运动、城市沉降等研究提供重要的技术支撑。”陈筠力说。

据他介绍，此次卫星搭载的L波段合成孔径雷达（SAR）天线总面积超过33平方米，是目前国内在轨口径最大的SAR卫星。地面观测分辨率达到米级，形变测量精度达毫米级。

精准控制：在轨飞行不偏航

卫星在地球轨道上不断绕飞运动，而差分干涉的原理，要求卫星在多次飞行后，必须能在同一位置进行观测，这给卫星的轨道设计及控制提出了前所未有的挑战。

卫星副总设计师王文妍解释，卫星在太空飞行，实际上也是有一条“车道”的，但受到各种因素的影响，其飞行轨迹会有上下左右的变化，久而久之会形成一个类似“管道”的模型。严格回归轨道设计与控制，就是确保卫星在飞行中尽量要运行于这个管道之中，不偏航。

“如果把卫星比作太空专车，姿轨控分系统就是它的驾驶系统。驾驶系统如何设计，完全取决于‘乘客'的个性化需求。”王文妍打了个比方，“有的‘乘客'需要拍摄地球某一部分的远景图像，这就需要姿轨控分系统对得准、足够稳；有的‘乘客'喜欢拍特写，这就需要姿轨控分系统足够灵活，始终跟不丢。对于陆地探测一号01组A星而言，‘乘客'最大的要求，是能够对拍摄目标点进行高精度的时空重访。”

张阳 摄/中国航天科技集团八院供图

所谓高精度时空重访，是指卫星经过一个回归周期后，能够严格的回到初始目标点上空。“这里的严格包括了时间、空间的双重约束，这是陆地探测一号01组A星能够完成地表形变监测，从而支撑地质灾害预测的重要前提。”王文妍说。

为了满足任务需求，这辆太空专车预装了一条回归精度达到米级的目标参考轨道，也就是“导航路线”，能够指引卫星准时准确到达预定地点。

“而姿轨控分系统的任务就是通过轨道保持控制技术保证卫星在真实复杂的空间环境影响下，能够始终严格按照‘导航路线'驾驶。”姿轨控主任设计师杜耀柯说。

研制团队基于精准的地球高阶重力场模型，提出了严格回归轨道设计新方法，创新性地采用立体空间自主确定与控制技术，使卫星回归精度可达亚米级。

王文妍说，重复观测时，卫星轨道管道控制半径可精确控制在350米以内，达到国际先进水平。

多极化：多彩描绘秀美山河

多极化和全极化是当前SAR遥感发展的主要方向。

“简单来理解，单极化就是一幅黑白图像，而多极化的图像则包含更丰富的地物信息，可以多彩地描绘我们锦绣的山河。”卫星总指挥李瑞祥说。

文章来源：《中国地质灾害与防治学报》 网址: http://www.zgdzzhyfzxb.cn/zonghexinwen/2022/0126/1260.html