中国海洋卫星事业发展20年神秘内幕

来源:新华网   发布时间:2015-05-20 22:35:52 

海洋财富网综合消息 我国是管理海域辽阔,海岸线漫长,资源丰富的海洋大国。大力发展海洋事业,事关国家的长治久安和经济社会的可持续发展。加强对海洋的观测和了解,准确预报海洋灾害,合理开发利用海洋资源,努力保护海洋生态环境,有效维护国家海洋主权与权益,是广大海洋工作者和海洋管理部门的神圣使命和战略任务。国家海洋局从建局以来,就一直积极发展海洋科学技术,着力强化海洋观测系统建设,不断提高对海洋的持久观测能力,为海洋事业实现跨越式发展提供了强有力的支撑。

当今世界,海洋观测已进入立体观测时代。利用卫星、飞机、船舶、浮标、水下自航器、海床基观测系统及岸基台站观测系统,从空间、海面、水中、海床、沿岸对海洋环境进行多平台多层次的长时序连续立体观测,显著提高了对全球海洋的观测能力,深刻改变和加深了人们对全球海洋的认识,有效地预报了海洋灾害,大大提高了海上生产作业、军事活动、旅游娱乐的海洋环境保障能力。海洋卫星观测和水下自航器的移动观测是海洋环境立体观测的主要手段。20世纪70年代,以海洋卫星SeaSat-A的发射为标志使海洋观测进入了现代空间遥感时代。海洋卫星和卫星遥感海洋应用已成为现代海洋观测的主要手段。

虽然我国从上世纪70年代就开始将卫星遥感应用于海洋研究和海洋环境预报,并憧憬着有中国自己的海洋卫星,但一直到本世纪初的2002年,中国人才真正圆了自己的梦,把自主研制的第一颗海洋卫星“海洋一号A”卫星准确地送入太空预定轨道,并建立了较为完善的多功能卫星地面应用系统,使我国从此进入空间遥感海洋观测时代,并跻身包括美、俄、法、日等在内的世界海洋观测能力强国之列。我国第一颗海洋卫星“海洋一号A”卫星的成功发射和运行,不仅是我国海洋卫星遥感事业发展史上的一座里程碑,而且在海洋系列卫星的研制、发射、控制、运行、管理及水色数据的应用等方面积累了较为丰富的经验,为我国海洋卫星事业的后续发展奠定了坚实的基础。

中国在太原卫星发射中心用“长征二号丙”运载火箭,成功将中国第二颗海洋环境监测卫星“海洋一号B”发射升空。

中国在太原卫星发射中心用“长征二号丙”运载火箭,成功将中国第二颗海洋环境监测卫星“海洋一号B”发射升空。

海洋一号B卫星

海洋一号B卫星

“海洋一号A”卫星于2004年完成了它的使命后,海洋科技工作者没有停止前进的脚步,又会同国家有关部门团结协作,奋力攻关,经过近三年的顽强拼搏,又研制成功了“海洋一号B”卫星。这是中国海洋水色卫星系列中的第二颗星,它将接替“海洋一号A”卫星去执行预定的海洋水色遥感观测使命。在“海洋一号B”卫星即将发射之际,回顾中国海洋卫星事业艰难而又曲折的发展历程,展望中国海洋卫星事业光辉的发展前景,进一步激励广大海洋工作者献身祖国海洋事业的壮志豪情,有着极为重要的现实和长远意义。

一、中国海洋卫星之梦

1.海洋卫星的特点与优势

卫星是发达国家的国家目标和国际竞争的产物,是现代科技水平和国家综合实力的重要标志。应用于海洋环境和资源调查观测的卫星通常分为陆地(资源)卫星、气象卫星、海洋卫星。由于海洋的广袤性、连通性、时变性、复杂性和要素的多样性(如风、浪、流、温、盐、深、水色等)与特有性,决定了海洋卫星具有区别于陆地卫量和气象卫星的诸多特点,例如,海洋卫星要求全天候全天时探测;卫星地面覆盖周期要短;对半球乃至全球的探测能力要强;要能定性探测与定量探测相结合;轨道定位精度比常规测定轨精度要高出几个量级等。同时,虽然气象卫星和陆地卫星与海洋卫星上的主要探测器都属于光学探测器,但海洋水色探测器的接收灵敏度要比陆地探测器高约10倍,而且探测器的波段要多而窄,并需要多个探测器配合进行多变量的测量。从探测器上看,气象卫星和陆地卫星的探测器主要是光学探测器,而海洋动力环境卫星和海洋地形卫星主要使用微波探测器。海洋卫星的这些独特优势,决定了我们过去虽然由于多种因素制约长期应用陆地和气象卫星开展海洋应用研究,但始终没有停止专门研制发射海洋卫星的执著追求。

就海洋调查观测本身而言,海洋卫星遥感也是其他海洋调查观测手段所不能替代的:第一,它不受地理位置、天气和人为条件的限制,可以覆盖地理位置偏远、环境条件恶劣的海区及政治敏感海区。第二,能提供大面积的海面图像,有利于海洋资源普查、大面积测绘制图及污染监测。第三,能周期性地监视大洋环流、海面温度场的变化、鱼群的迁移、污染物的运移等。第四,可以实现多参数同步测量,获取海量信息。例如,美国1978年发射的海洋卫星SeaSatA搭载了五种遥感器,卫星发回的数据通过处理可获得包括海面风速、风向、波高、波长、波谱、海面温度、大气水含量、海冰、海面地形、海洋水准面和高分辨率雷达图像,而且测量精度达到实用要求。如测高精度为8厘米,风速绝对偏差达到1.3/秒。第五,能全球大洋同步观测风、流、污染、海气相互作用和能量收支的情况等等。第六,探测效率高,可大大节省海洋观测的成本,这是任何其他观测手段不可能达到的。例如,SeaSatA虽然在轨有效运行时间只有105天,但所获得的全球海面风向风速资料,相当于上一个世纪以来所有船舶观测资料的总和;海洋卫星对全球大洋做了100多万次海面温度测量,其获得的数据相当于过去50年来常规方法测量的总和,而用获得的数据绘制的全球海面温度场与传统方法得出的结果相同。

正是缘于海洋卫星日益显现的巨大作用,发达的海洋国家一直竞相发展海洋卫星事业,纷纷发射海洋卫星。美国于1978626成功发射了第一颗实验型海洋卫星,此后,苏联、日本、欧盟、加拿大等国家和我国台湾地区也相继发射或搭载发射自己的海洋卫星,至今全球已发射了几十颗海洋卫星或以海洋观测为主要目的的其他卫星。

2.中国海洋水色卫星的立项

正是由于海洋卫星在海洋观测中的战略地位及其不可替代性,促使我国海洋界和航天界从20世纪80年代起就联手致力于发展中国的海洋卫星事业,并为此做出了不懈的努力,而国家海洋局的历任主要领导则都把发射中国海洋卫星作为重大事项来抓。

我国第一颗海洋卫星的立项工作始于1985年。随着国家的改革开放,我国的海洋科技事业和航天事业蓬勃发展,为赶超世界海洋科技先进水平,提高国家的海洋观测能力,在老一代科学家的倡导下,国家海洋局开始组织海洋卫星的可行性论证工作。1985年至1987年间,国家海洋局会同航天部、中国科学院组织相关专家召开了系列研讨会。19871月,王大珩、汪德昭等26位著名科学家联名写信给党中央和国务院,提出尽快发展中国的海洋卫星技术。同年10月,国家海洋局、航天部、中国科学院3个部门联合完成了《海洋卫星立项研制工作报告》和《海洋卫星技术经济综合论证专题报告》,并上报国务院。自此,我国海洋卫星工作开始进入基础调研和技术准备阶段。

20世纪90年代初期,我国海洋事业进入快速发展阶段。为适应海洋事业发展的需要,1993年在国防科工委、国家科委、中国航天总公司、中国科学院等部门和广大海洋界、航天界著名科学家的大力支持下, 1994年,国家海洋局在已有工作基础上,进一步加强了对海洋卫星工作的总体规划,以需求带动应用,采取分步走的策略,把近期工作重点放在发射海洋水色卫星上。同年12月,我们将《海洋卫星和卫星海洋应用“九五”计划和2010年长远规划》《发射系列海洋环境卫星的初步论证报告》《发射系列海洋水色卫星的初步论证报告》《海洋卫星地面应用系统立项论证报告》等规划与报告上报国家计委和国防科工委,并得到国家计委和国防科工委的大力支持。

为了做好海洋卫星立项论证,我们将此任务列为“九五”期间国家海洋局“六个一”重点工程之一,并专门成立了国家海洋局海洋卫星工作领导小组和海洋卫星总体部,从全局调集科技精兵强将,倾注全力,确保海洋水色卫星立项综合论证工作。经过8个月的艰苦奋斗,在与卫星有效载荷研制单位、卫星总体设计单位及卫星搭载相关单位进行技术协调后,海洋卫星总体部(现为国家卫星海洋应用中心)终于在19971月完成了海洋水色卫星的综合论证报告和立项的准备工作,并于130通过了由陈芳允、任新民、陈述彭院士任主任、副主任委员等29位国内航天、遥感和海洋界知名专家组成的论证报告评审委员会的评审,从而为海洋卫星的正式立项铺平了道路。

1997630是一个值得纪念的日子。就在这一天,国防科工委正式下达了“关于海洋水色卫星立项研制的批复”,从而开启了中国海洋卫星事业的大门!根据海洋卫星系列的总体规划,作为第一颗海洋水色卫星,国家海洋局将其命名为“海洋一号”卫星,并按其后续“海洋一号”系列卫星发射的次序,定名为“海洋一号A”卫星。随后,国家海洋局又组织制定了海洋卫星及卫星海洋应用发展长远规划,并纳入中国航天事业发展规划。在200011月发布的《中国的航天》白皮书中,明确了海洋卫星系列是我国长期稳定的卫星对地观测体系的重要组成部分。根据总体规划,我国将以“海洋一号”水色卫星系列为起点,陆续发射海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星系列,逐步形成以我国卫星为主导的海洋空间监测网。争取到2015年,使我国在海洋卫星研制、发射、测控技术和地面应用技术方面,最大限度地缩小与先进国家的差距,并在某些方面还要赶上和超过世界先进水平,同时推动海洋卫星与气象卫星、资源卫星、环境减灾小卫星星座等构成我国长期稳定运行的卫星对地观测体系。

3.“海洋一号”卫星地面应用系统建设

海洋卫星地面应用系统是海洋卫星的重要组成部分,是连接卫星与用户之间的桥梁,是卫星应用价值的直接体现,也是卫星能否发挥作用的关键所在。我国建设海洋卫星地面应用系统的定位是,建成天地协调、布局合理、功能完善、产品丰富、信息共享、服务高效的国家级海洋卫星地面应用系统。

“海洋一号”卫星地面应用系统的主要任务是,负责接收“海洋一号”卫星下传的实时和延时遥感数据,经地面处理后制作成各级产品,向全国的海洋用户进行分发和服务,其中境外遥感数据是延时数据。为使“海洋一号”卫星项目顺利进行,1998330,成立了“国家海洋局卫星海洋应用中心”,负责海洋卫星的地面应用系统建设和地面应用研究工作,有力地推进了海洋卫星地面应用系统的立项。19995月,“海洋一号”卫星地面应用系统建设工程得到国家计委的立项批复。经过广大海洋科技人员的共同努力,在两年时间内完成了系统建设和星地对接试验任务,建成了具有自主知识产权的海洋卫星地面应用系统,它包括接收预处理、数据处理、产品存档与分发、应用示范、辐射校正与真实性检验、通信和运行控制等7个分系统,并建设了北京、三亚两个卫星地面接收站和一个海洋水色遥感辐射校正实验室及一套小口径卫星数据通讯系统。

“海洋一号”卫星地面应用系统具有自动化运行、集中调度、多星数据接收、数据实时通信传输、分布式处理、多种产品制作、大容量存档、快速网络分发等先进功能,区别于国内已有的其他卫星地面站。该系统不仅能够实时接收我国自己的海洋卫星数据,还能实时接收国外海洋卫星数据及气象卫星数据,从而缓解了国内对卫星海洋遥感实时资料的供求矛盾。它可以自主控制“海洋一号”卫星境内外探测计划,获得境外其他重点海域的水色环境信息,提高卫星的全球探测能力。在海冰预报、海温预报、大洋渔业、污染监测、海岸带应用和全球初级生产力方面开展的定量化业务应用试验,取得了良好的应用效果。

二、中国第一颗海洋卫星的发射和业务化试运行

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