高分四号卫星

高分四号是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，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。目前的高轨卫星主要是通信卫星，传送通讯信号，而高分四号是遥感卫星，通俗说，就是“天眼”看地球。高分四号卫星的发射和应用开辟了我国高轨高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提升我国天基对地遥感观测能力。

1、概况简介

2015年12月29日0时04分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。高分四号卫星是一颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，具有可见光和红外成像能力，其中光学分辨率为50米，红外分辨率为400米。将重点针对国内用户对高时间分辨率遥感图像数据的需求，为综合防灾减灾、气象预警预报、地质灾害调查、林业灾害监测等应用领域，以及海洋、农业、国土、水利等提供遥感数据服务。

2、高轨卫星

高分四号卫星由中国航天科技集团公司五院抓总研制，这是我国高分辨率光学遥感卫星研制首次向高轨道进军。与传统低轨遥感卫星相比，高分四号卫星主要有5个不同之处。

该卫星总指挥兼总设计师李果介绍，在空间环境方面，以往发射应用的遥感卫星，都运行在距地球500公里左右的低轨道和1000公里左右的中轨道，而高分四号卫星则运行在距地球36000公里高的地球同步轨道。该空间电磁环境恶劣，温差变化大，对卫星抗辐照能力和热控设计提出了更高要求。

在成像*方面，以往低轨遥感卫星采取的是线阵推扫方式，像复印机一样扫出一条条画面，再拼成一幅照片；高分四号卫星采取的是面阵凝视方式，拍照时更像家用照相机，一次拍出一整幅照片。李果说，面阵凝视方式易于实现“机动—凝视”的工作模式，可在短时间内对目标区域进行高频重复凝视观测，时间分辨率可达到分钟级，获取目标区域的动态变化过程数据。这对遥感卫星应用而言是全新的能力。

针对多方面任务需求和全新载荷成像方式，高分四号卫星设计了单景凝视、区域拼接、机动巡查等多种全新工作模式。通过采用我国自主研发的高精度敏感器和大力矩输出执行机构，可实现整星快速机动和高稳定控制，完成对运动目标持续监视、大范围区域目标快速成像，以及多个热点地区的交替巡查。

在相机规模方面，高分四号卫星配置目前我国口径最大的面阵凝视相机，首次采用了可见光近红外与中波红外共口径技术。该卫星相机分系统负责人练敏隆介绍，这台相机的可见光探测器达1亿像素，红外探测器达百万像素，规模均为国内最大；首次采用的共口径技术，实现了主镜头共用，可见光和红外通道可同时工作。同时该相机首次采用国产脉冲管制冷机、首次在工程上实现大口径静止轨道遥感相机热控方案，以保证图像质量。

此外，以往遥感卫星的设计寿命通常为3至5年，高分四号整星设计寿命为8年，是我国目前设计寿命最长的遥感卫星。

作为“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项的一颗重要卫星，高分四号卫星的研制发射，将大幅提高我国遥感卫星整体设计水平及高性能遥感光学有效载荷技术水平，开辟我国高轨高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提升我国天基对地遥感观测能力。

3、媒体解读

“高分”家族每个成员各怀本事，各担使命。高分四号既是我国高分专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，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。

新华社记者在西昌卫星发射中心现场采访专家，解码这颗世界上“视力最佳”的高轨遥感卫星。

50米分辨率

记者：我国２０１４年发射的高分二号卫星空间分辨率已达亚米级，为什么还要发射５０米分辨率的高分四号？

国防科工局系统工程司副司长赵坚：高分一号、二号都是距地６００至７００公里低轨卫星，绕地球运行。高分四号是我国向高轨道遥感领域进军的首发星，在距地约３．６万公里的地球同步轨道上。这个距离要比高分一号、二号远得多。

记者：空间分辨５０米如何形象理解？

中国航天科技集团高分四号卫星总设计师李果：空间分辨率２米的高分一号能看到地面的小轿车，空间分辨率达到亚米级的高分二号能看到地面的自行车。高分四号距地遥远，借助一台大口径面阵ＣＭＯＳ相机，它能获取５０米分辨率可见光、４００米分辨率中波红外遥感数据。打个比方，能看见大海里航行的油轮。

尽管与低轨卫星空间分辨率没法比，但高分四号已是目前世界上“视力最佳”的高轨遥感卫星。国际上高轨遥感卫星空间分辨率大多为数百米，甚至数公里。

记者：与其他高轨卫星相比，高分四号特点是什么？

赵坚：目前的高轨卫星主要是通信卫星，传送通讯信号。而高分四号是遥感卫星，通俗说，就是“天眼”看地球。

高分辨率卫星家族

记者：如何评价高分一号、二号、四号“三兄弟”？

国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东：这“三兄弟”都是我国十六个重大科技专项之一的高分辨率对地观测系统专项的重要组成部分。高分一号是高分专项的首发星，第一次在小卫星上实现了中高分辨率和宽幅成像能力的结合。高分二号将中国遥感卫星空间分辨率带进亚米时代，对提高我国对地观测数据自给率具有重要意义。高分四号开辟了我国高轨道高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提高了我国遥感卫星的整体设计水平。

记者：如何用一句话概括高分四号相较于一号、二号的特点？

中国航天科技集团科技委副主任、高分四号工程总师于登云：如果说高一、高二是在低轨绕地球运行——巡地、细看，高四则是在高轨，相对地球静止驻留凝望。它可以对某一目标区域持续观测，时间分辨率高。不像绕地卫星隔数小时、数天才能重访同一观测区域。

记者：高分卫星应用情况如何？

童旭东：高分专项实施以来，共分发数据约４０３万景，在国土、环保、农业、林业等领域广泛应用，有力支撑了国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理对高分辨率观测需求。

中国国土资源航空物探遥感中心专家方洪宾：每年度，国土资源部约有１９００万平方公里的高分数据需求。高分一号、二号数据逐步替代了近８０％的国外同等分辨率卫星数据。

高分卫星能‘敏锐’发现哪里有人违规开采矿山，２０１５年，利用高分数据我们开展了１９２个重点矿区动态监测，效果显著。

国家林业局调查规划设计院黄国胜处长：高分四号的“凝视”实时观测能力，有望在林业火灾预警、发现、扑救中发挥重要作用，因为它能持续监测火情变化。

技术难点

记者：高分四号如何成像？

李果：高分四号载有我国口径最大的面阵ＣＭＯＳ相机。它和手机拍摄一样，得到一个方形的图像。只不过，它是在３．６万公里之外，相当于无穷远。它的幅宽大，一张照片能装下整个河南省。

高分四号可以在数分钟之内完成任务机动响应，并对用户指定目标区域高频重复凝视观测，获取目标区域变化过程信息。此外，能按用户需求，快速对某一区域进行拼接成像，或对某几个区域进行巡查成像。

记者：３．６万公里外的凝望，高四跨越了几道“坎”？

李果：高分四号为实现高轨道、高时间分辨率（两次观测同一对象间隔的时间）、高空间分辨率（清晰度），高分四号突破了诸多技术难点。

首先，地球同步轨道工作面临复杂空间条件，太阳辐射强、温度变化剧烈，这就需要高四具备长期可靠的抗辐射和温控能力。其次，相隔遥远，星上偏差一角秒，地面偏差了数公里。为确保高精度指向，高四配备了先进的星敏感器。第三，为确保高稳定控制，对卫星进行了一体化结构设计，采取了很多防振动措施。第四，突破了材料、活动部件等的长寿命制约因素，使高四设计寿命达到８年。

研制团队

记者：这样一颗复杂“天眼”，是什么样的团队研制出来的？

于登云：人们很难想象，来自中国航天科技集团空间技术研究院的高分四号卫星研制团队仅用了４年多的时间。更难想象，这支高水准研制团队平均年龄仅３１岁。

记者：这些明“星”后的科技新星是如何成长的？

李果：青年才俊的不断涌现得益于国家对航天事业发展的高度重视，得益于空间技术研究院的人才战略。敢于给青年人压担子，在任务中识才、养才、用才。让年轻人在思维最活跃、创新力最强的阶段跟着型号任务，从工程师、到设计师、到主任设计师，每隔几年就能上一个台阶。在这个过程中，实现个人梦、航天梦、中国梦。

4、首批影像图

2016年2月3日，国防科技工业局对外公布了高分四号卫星获取的首批影像图。首批影像图影像清晰，层次分明，包括50米全色、50米多光谱、400米中波红外三类，观测幅宽优于400公里。

高分四号卫星获取首批影像图

在综合考虑图像质量、地物类型、目标关注度等因素的基础上，首次发布的图片选取了北京、*火焰山、*纳木错、甘肃敦煌、珠穆朗玛峰、黄河三角洲、珠江三角洲、湖北丹江口、黄河小浪底、澳大利亚等卫星影像。“反映了不同地貌影像特点及生态环境监测、林火监测等情况。”国防科工局有关负责人说。

高分四号卫星于2015年12月29日成功发射，随即转入卫星工程在轨测试阶段，经过4次变轨于2016年1月4日成功定点地球同步轨道，并于当日首次开机成像并下传数据。国家卫星气象中心北京气象卫星地面站准时捕获并成功接收全部数据后，中国资源卫星应用中心对获取的原始数据进行了处理。

截至2016年1月31日，高分四号卫星已获取并处理数据8.3TB，生产1级标准产品4637景，覆盖面积2620万平方公里。其中，国内覆盖851.5万平方公里，国外覆盖1768.5万平方公里。

5、后续应用

高分四号卫星后续还将开展图像辐射定标和几何定标等星地一体化指标测试，数据处理能力和任务规划能力等地面系统测试工作。应用测试期间，高分四号卫星主用户民政部、气象局、地震局、林业局及其他用户部门和有关区域，将利用高分四号卫星获取的数据，开展卫星图像质量和应用评价。

高分四号卫星是我国首颗地球同步静止轨道高分辨率光学成像遥感卫星，利用定点赤道上空的优势，能够高时效地实现地球同步静止轨道可见光50米分辨率、中波红外400米分辨率遥感数据获取。这可为我国减灾、林业、地震、气象等应用提供快速、可靠、稳定的光学遥感数据，为灾害风险预警预报、林火灾害监测、地震构造信息提取、气象天气监测等业务补充了全新的技术手段，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测的新领域。高分四号卫星在环保、海洋、农业、水利等行业及区域应用也有巨大潜力和广阔空间。