遥感卫星篇

1 概述

50年来，中国空间技术研究院（简称研究院）通过技术创新，在遥感卫星领域，形成了返回式遥感卫星、“资源”、“海洋”、“高分”等卫星系列，建成了“环境与灾害监测预报小卫星星座”。

2 发展历程

返回 式遥感卫星

1975年11月，研究院研制的返回式遥感卫星成功发射并回收，使中国成为继美国、苏联之后，世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家，是中国航天技术跻身于世界先进行列的显著标志之一。

研究院先后研制并成功发射了返回式卫星0号、1号、2号、3号、4号共5种型号的返回式卫星。

返回式卫星0号是中国第一代返回普查遥感卫星，采用胶片型相机。1975年11月，第一颗返回式卫星成功发射并成功返回。返回式卫星0号在1975～1987年间共成功发射9颗，飞行时间由3天增至5天，获得了大量对地摄影相片。

返回式卫星1号是中国第一代返回测绘卫星，采用了画幅式相机，并开始利用剩余的载荷能力搭载其他空间实验。返回式卫星1号在1987年至1993年共发射5颗，成功回收4颗。该型号卫星在计算机控制、舱压控制技术等方面有比较大的进步，卫星飞行时间也增加到8天。

返回式卫星2号是中国第二代返回普查遥感卫星，采用直接扫描式全景相机，分别于1992年8月、1994年7月和1996年10月共发射了3颗。卫星留轨时间延长至15天，返回落点精度也得到提高。

返回式卫星3号是第二代返回测绘卫星，以满足高精度摄影测绘需求，分别于2003年11月、2004年9月和2005年8月发射了3颗卫星，测绘精度比第一代有较大的提高，飞行时间延长到18天。

返回式卫星4号是返回详查遥感卫星，分别于2004年8月、2005年8月发射2颗卫星，获得了高分辨率的遥感卫星图像，飞行时间增加到27天。

通过返回式卫星0号、1号、2号的研制，研究院突破了返回式卫星的总体设计技术、三轴稳定控制技术、再入烧蚀技术和回收技术。通过返回式卫星3号、4号的研制，研究院在热环境控制技术应用、高精度舱压控制技术、窗口热门机构技术、星上能源技术、卫星湿度控制技术、回收落点控制技术等方面取得了显著的技术成果。

中国利用返回式遥感卫星成功进行了遥感、微重力实验和新技术试验，其成果广泛应用于国土普查、大地测量、矿产资源勘探等方面，并为中国掌握载人飞船返回技术提供了重要借鉴。

“资 源”系列卫星

“资源”系列卫星是地球资源探测卫星，是中国研制传输型遥感卫星的起点。中国的“资源”卫星于20世纪80年代开始研制，相继发射了资源一号、资源二号和资源三号3个系列。

1999年10月，研究院与巴西空间院联合研制的“中巴地球资源卫星”（CBERS）（也称资源一号01星）成功发射，它是中国第一颗资源卫星，也是中国第一颗国际合作研制的卫星，它改变了中国长期依赖国外资源卫星数据的局面，标志着中国传输型遥感卫星研制技术取得了突破性进展。

研究院先后研制并发射了资源一号01星、02星、02B星、03星和04星共5颗“中巴地球资源卫星”，并于2011年11月独立研制并发射了1颗资源一号02C卫星。

资源一号卫星在轨示意图

资源二号卫星在总装大厅

资源一号卫星/“中巴地球资源卫星”研制过程中突破了太阳同步回归与冻结轨道控制技术、千瓦级太阳电池阵制造和试验技术等多项瓶颈，代表着中国卫星研制水平上了一个新台阶。01星和02星的有效载荷主要有20m多光谱CCD相机、80m/160m红外相机、258m宽视场成像仪等。01星和02星涵盖可见光和红外的多个谱段，具有中等地面分辨率的遥感信息获取能力，体现了20世纪80年代国际先进水平。资源一号02B星、03星和04星具有可见光全色高分辨率、多光谱以及红外等多谱段的综合遥感信息获取能力，体现了20世纪90年代末至21世纪初国际先进水平。“中巴地球资源卫星”开创了发展中国家在航天领域开展合作的成功先例，被誉为“南南合作”的典范。目前，非洲、南美等地区多个国家均使用“中巴地球资源卫星”的相关数据，使中国的高分辨率遥感数据成功进入国际市场。同时，“中巴地球资源卫星”也成功开启了中国长寿命、三轴姿态控制、中低轨道太阳同步遥感卫星发展应用的新纪元。

资源二号卫星是中国新一代传输型遥感卫星，01、02和03星分别于2000年9月、2002年10月和2004年11月成功发射，并实现了三星组网。资源二号卫星采用新型高性能太阳同步轨道卫星平台，设计寿命2年。

资源三号卫星是高分辨率光学传输型立体测绘卫星。01星于2012年1月发射，配置了三线阵测绘相机和多光谱相机等有效载荷，采用三线阵成像方式，通过正视、前视、后视相机和多光谱相机，可同时获取优于2．1m的全色数据和优于6m的多光谱数据及其他辅助数据，可对地球84°(S）～84°(N）以内地区实现无缝影像覆盖，首次实现中国遥感卫星多角度、多光谱综合立体成像，并通过星地一体化设计，第一次使中国卫星遥感图像质量达到国际先进水平。02星于2016年5月成功发射，设计寿命5年，与01星实现组网运行，可使重访周期由5天缩短至3天之内，全球覆盖周期缩短一半。

资源三号02星首景影像（多光谱传感器校正产品）

资源三号02星首景正射纠正影像（融合产品）

资源三号02星首景数字表面模型

资源三号02星首景立体影像图

“资源”卫星系列见证了中国实时传输型遥感卫星的发展，在中国遥感卫星的发展历程中具有里程碑式的作用。其获取的遥感信息广泛应用于农业、林业、水利、海洋、环保、国土资源、城市规划和灾害监测等领域，特别是在南水北调、青藏铁路、三峡工程、汶川地震以及巴西热带雨林监测和森林砍伐的控制方面发挥了重要作用，在中国和巴西两国产生了巨大的社会效益和经济效益。

“海 洋”系列卫星

中国“海洋”系列卫星由海洋水色环境、海洋动力环境、海洋雷达观测3个卫星系列构成，是中国长期稳定运行的卫星对地观测体系的重要组成部分。截至2017年底，已发射海洋水色环境和海洋动力环境两个系列共3颗卫星。

研究院研制的海洋一号A星和B星分别于2002年和2007年发射成功并投入使用，结束了中国没有海洋卫星的历史，实现了中国实时获取海洋水色遥感资料零的突破，使中国海洋观测跨入卫星海洋时代。

海洋一号B星太阳帆板展开试验

海洋二号卫星是中国第一颗海洋动力环境卫星，于2011年8月发射成功。它集主、被动微波遥感器于一体，具有高精度测轨和定轨能力。其获得的观测数据不仅在海况预报、风暴潮监测、巨浪监测、重力场调查、海平面变化、厄尔尼诺监测和大洋极地航行保障等方面发挥了重要作用，而且使中国具备了独立获取全球海洋动力环境信息的能力。

“环 境与灾害监测预报小卫星星座”

海洋一号卫星拍摄的中国海洋初级生产力图

“环境与灾害监测预报小卫星星座”是中国自主研发的首个专门用于环境与灾害监测和预报的对地观测系统，由2颗光学小卫星和1颗合成孔径雷达小卫星组成，分别命名为环境减灾一号A星、B星和C星。环境减灾一号A星和B星于2008年9月以“一箭双星”方式发射，环境减灾一号C星于2012年发射，星座正式建立并成功运行。该小卫星星座三星配合，基本具备了全波段、全天候、全天时的观测能力，大大缩短了重访和覆盖周期，并使得整个星座对地面的观测时机均匀化。该星座填补了中国卫星动态监测与预报数据的空白，为提高中国的减灾和环境保护能力提供了有力的保障。

“环境与灾害监测预报小卫星星座”在中国洪涝、旱灾、森林火灾、雪灾、病虫害、大范围滑坡的监测及地震灾后恢复等方面发挥了重要作用。卫星向亚太空间合作组织成员国提供了大量图像，并为澳大利亚森林火灾等多起国际灾害事件提供了及时的服务。泰国建立的遥感数据接收站接收了A星发回的遥感数据，在国际上取得了较好的反响。环境减灾卫星的成功研制和发射，标志着中国开始独立拥有具有中高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、宽观测带宽性能，能综合运用可见光、红外与微波遥感等观测能力的先进的环境与灾害遥感监测手段，对中国环境与灾害遥感监测技术发展与应用具有重要意义。

“高 分”系列卫星

研究院积极参与中国高分辨率对地观测系统重大专项（简称“高分”专项）建设。截至2017年底，其研制的高分一号、二号、四号和三号4颗民用“高分”卫星先后发射，实现了高低轨结合、光学成像和雷达成像结合。2014年高分二号卫星的成功发射实现中国民用遥感卫星亚米级光学遥感探测。

研究院研制的高分一号卫星于2013年4月成功发射，它是“高分”专项的首发星，卫星配置了2台分辨率为全色2m/多光谱8m的高分辨率相机和4台分辨率为16m的多光谱中分辨率宽幅相机。卫星突破了高空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合的光学遥感技术，多载荷图像拼接融合技术，高精度高稳定度姿态控制技术，5～8年寿命高可靠低轨卫星技术，高分辨率数据处理与应用等关键技术。

高分二号卫星于2014年8月成功发射，卫星星下点像元分辨率为全色0．81m/多光谱3．24m，幅宽45km，实现了亚米级光学遥感探测。研制团队攻克了长焦距、大F数、轻型相机及卫星系统设计难题，提升了低轨道遥感卫星长寿命高可靠性能。

高分一号卫星在轨示意图

研制中的高分四号卫星

高分三号卫星示意图

高分四号卫星于2015年12月成功发射，是中国“高分”专项首颗高轨光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。高分四号卫星空间分辨率为50m，可观察的面积大，能长期对某一地区固定连续观察，在气象观测、应急救灾、环境保护、国土普查等动态实时监测方面都有很高的应用价值。

高分三号卫星于2016年8月成功发射，它是中国“高分”专项的首颗合成孔径雷达（SAR）成像卫星，也是中国首颗分辨率达1m的C频段多极化SAR卫星。高分三号卫星能够全天候和全天时实现全球海洋和陆地信息的监视监测，可服务海洋、环境、水利及气象等多个行业及业务部门。卫星具备12种成像模式，除了传统的条带成像和扫描成像模式外，还包括面向海洋应用的波成像和全球观测成像模式，是世界上成像模式最多的SAR卫星。

高分一号、二号、三号、四号卫星在轨相互配合，共同推动高分辨率数据应用。获取的卫星数据在国土资源调查、资源利用与环境保护、农业资源监测、灾情动态评估、海洋和陆地监视监测、国家统计调查以及测绘行业的地图修测等方面发挥了重要作用，对于促进中国空间基础设施建设、培育卫星应用企业集群和产业链、推动卫星应用和战略性新兴产业发展均有重大意义。

3 未来展望

研制院将持续研制“高分”、“资源”、“海洋”和环境减灾等系列的遥感卫星。将研制运行于高低不同轨道的、具备从可见光到微波不同谱段观测手段的多颗“高分”卫星，拥有高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率、高观测精度等观测能力。近几年，计划发射高分五号卫星；计划发射高分一号业务星—高分一号B、C、D三颗卫星，与高分一号卫星组网，形成2m/8m高分数据1天全球重访观测能力；发射高分六号卫星，同时与高分一号组网，形成16m数据2天的全球覆盖观测能力。发射环境减灾二号A、B光学卫星，进一步实现16m遥感数据全球1天的覆盖观测能力。2025年前，将发射资源三号03星、04星和高分七号业务星，为我国1：5万—1：1万测绘提供稳定的卫星数据源。海洋观测卫星领域，将持续研制发射新一代海洋一号和海洋二号后续星，建设海洋水色卫星星座和海洋动力卫星星座，并研制海洋监视监测卫星，不断提高海洋观测卫星综合观测能力。研究院将持续加强技术创新，满足国家在卫星遥感领域的相关需求。