保卫和开发海洋的福星

□ 杭添仁

据国家海洋局国家卫星海洋应用中心最近透露，2020年前，我国将发射8颗海洋系列卫星，其中包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海洋监测卫星系列(又叫海洋雷达卫星)，形成对我国全部管辖海域乃至全球海洋水色环境和动力环境遥感监测的能力，同时，也加强对我国黄岩岛、钓鱼岛以及西沙、中沙和南沙群岛全部岛屿附近海域的监测。

目前，我国已发射3颗海洋卫星，包括2颗海洋一号系列水色卫星和1颗海洋二号系列海洋动力环境卫星，实现了对包括黄岩岛在内的南海海域的海洋环境观测监测。海洋卫星可对海岛的环境进行监测，包括海洋的风场、浪场、海岸线、局部气象、海洋地形等，对海岛的生活及其附近的船只航行具有重要作用。

海洋一号A星进行太阳电池翼展开试验

慧眼识海

我国东临太平洋，是世界上重要的海洋国家之一。大陆海岸线长达 1.8 万多千米 ，沿海岛屿有6500 多个，岛屿岸线约1.4 万多千米。根据《联合国海洋法公约》规定，按我国主张，应划归我国管辖的海域包括大陆架和专属经济区近300万平方千米 ，它相当于我国陆地面积的 1/3 。我国有 40 %以上的人口居住在面积仅占全国总面积 13 %的沿海省、市、自治区。因此，海洋在我国社会经济和国防建设中的战略地位极为重要。

海洋一号A星海洋水色扫描仪拍摄图片所生成的海温图片

中国第一颗海洋卫星

21世纪被人类称为“海洋世纪”。然而，要想对这一占地球面积 70.8 %的不断运动着的水体进行全面、及时的了解，掌握其活动规律，探清其蕴藏的巨大资源，靠一般方法是很难的。就目前和可以预见的将来来看，海洋卫星是认识海洋真面目的最佳利器。利用它可以经济地、方便地对大面积海域实现实时、同步、连续的监测，它已经被公认是海洋环境监视监测的主要手段。

所以，利用空间技术监测海洋，在维护我国海洋权益、保护海洋环境、开发海洋资源、减轻海洋灾害和有效实施海洋管理等方面十分重要。

海洋一号B星海岸带成像仪拍摄的原始图像

三大法宝

我国海洋卫星的发展目标是建起一整套海洋卫星体系，它包括3个卫星系列，分别是海洋一号(海洋水色卫星系列)、海洋二号(海洋动力环境卫星系列)和海洋三号(海洋监测卫星系列)，我国正逐步形成以卫星为主导的立体海洋空间监测网。

海洋水色卫星系列以可见光、红外探测水色水温为主，其探测要素包括：叶绿素、悬浮泥沙、海面温度、污染物质等，我国海洋一号系列属于这类卫星。通过海洋一号系列卫星观测海水光学特性、叶绿素浓度、海面温度、悬浮泥沙含量、黄色物质和海洋污染物质，了解海洋水色、水温、污染物质以及浅海水深等环境要素，能掌握海洋初级生产力分布情况、海洋渔业及养殖业资源与环境质量状况，为海洋生物资源合理开发与利用提供科学依据；了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为沿岸海洋工程及河口港湾治理提供基础数据；监测海面赤潮、溢油、热污染、海冰冰情、浅海地形，为海洋环境监测、环境保护和执法管理提供基础信息；为海洋科研提供大洋水色环境资料。

海洋二号A星获取的海面高度产品

海洋动力环境卫星系列以主动微波探测全天候获取海面风场、海面高度和海面温度为主，我国海洋二号系列属于这类卫星。其探测要素包括：海面风场、海面高度、海面温度等，提高灾害性海况预报水平，为国民经济建设和国防建设提供服务，为海洋科学研究、全球气候变化提供实测数据。它可满足部分海洋预报应用要求，达到减灾、防灾的目的。海洋动力环境卫星跟海洋水色卫星有很大的不同。前者是利用主被动的微波遥感技术，实现对海洋动力环境要素的监测；而后者则是利用可见光和红外探测技术，实现对海洋水色环境要素的探测。海洋动力环境要素和海洋水色环境要素，对于人们了解和认识海洋而言，是相辅相成、互为补充的，并不能相互替代。二者的结合能够更加全方位地实现对海洋环境的监测，有利于加深对海洋的了解和掌握，提高海洋环境预报的时效性和准确性，为海洋防灾减灾和我国经济建设、国防建设提供服务。

海洋监视监测卫星从大的方面来讲也是应用微波探测技术，因为利用微波遥感技术还有一个优势是能够全天时、全天候地实现对海洋动力环境要素的监测和获取。但海洋监视监测卫星应用的是合成孔径雷达，所以它既可以成像，也能实现对海洋环境要素提取。我国未来的海洋三号系列属于这类卫星，它可全天候、全天时获取环境信息，每天在运行时间上与前两类卫星错开，以实现互补。

大洋神探

2002年5月15日，我国第一颗海洋卫星——海洋一号A星升空，它也是我国海洋水色卫星系列的第一颗卫星。

海洋一号A星通过对海洋水色要素的探测，为海洋生物资源开发利用、海洋污染监测与防治、海岸带资源开发和海洋科学研究等提供科学依据和基础数据。它的发射成功，结束了我国没有海洋卫星的历史。同国外同类型卫星比较，它体积小、质量轻，技术指标先进，可见光和红外遥感探测并存，谱段较全，对于提取海洋水色和海表温度等多种信息，能达到更佳的效果。

据国家海洋局统计，在海洋一号A星在轨运行的685天里，共实施了1805轨卫星境内外探测，获取了大量的海洋监测数据，用户达126个单位，覆盖了国内的海洋管理和生产作业、科研院所、大专院校等部门，在海洋科学研究和国民经济建设中发挥出十分重要的作用。它为海洋环境预报提供了实时数据和产品服务，在海洋资源开发与管理、海洋环境保护与灾害预警、海洋科学研究及国际与地区间海洋合作等多个领域取得了显著效益。

在没有海洋卫星之前，我国渔民只能凭经验出海作业。而利用海洋一号A星数据，有关部门制作了3月～9月份逐月平均的海温和叶绿素分布图，并及时向海洋渔业生产部门提供服务，增加产量，仅此一项直接经济效益就十分可观。利用海洋一号A星的相关资料，我国与美、法等国的海洋研究机构开展了学术交流与合作，提高了我国在海洋遥感领域的国际地位，推动了我国海洋立体监测体系和空间对地观测体系的建设。

2007年4月11日，我国发射第二颗海洋卫星——海洋一号B星，进入距地球798千米高的太阳同步近圆轨道。

海洋一号B星是海洋一号A星的后续星，基本延续了海洋一号A星的主要设计，但其各项指标和功能都有了较大提高，取得多项技术突破：星上的海洋水色扫描仪和海岸带成像仪的性能都大幅提高。与海洋一号A星相比，由于寿命延长、性能提高，海洋一号B星提供的信息量增加了3倍以上，使用价值成倍增长。它可对赤潮、悬浮泥沙等实施有效监测，其中赤潮是其水色探测的主要任务之一。同时，黄河、长江、珠江三大河口的悬浮泥沙也是该海洋卫星重点监测对象。

该星尚属业务试验型海洋水色卫星。用户将开展业务试运行。其后续星海洋一号C星、一号D星将正式实现业务化运行。

海洋二号A星在轨飞行示意图

海洋二号A星准备出厂

新星高照

2011年8月17日，我国用长征四号B火箭发射了我国第1颗海洋动力环境卫星——海洋二号A。该卫星使我国海洋卫星首次以厘米级定轨精度和微波探测方式，全天时、全天候的获取宝贵的海洋动力环境数据，能极大提升中国海洋监管、海权维护和海洋科研的能力。这也标志着中国海洋卫星向系列化、业务化方向迈出一大步。它于2012年3月2日正式投入使用，与已在轨运行的海洋一号卫星相互配合，分别以微波、光学两种观测手段，把海洋动力环境监测与海洋资源探测相结合，构成了空间立体监测系统，进一步完善我国海洋立体监测体系。

海洋二号A星主要使命是监测和调查海洋环境，获得包括海面风场、浪高、海流、海面温度等多种海洋动力环境参数，可直接为灾害性海况预警预报提供实测数据。卫星上装有雷达高度计、微波散射计、微波辐射计和校正辐射计，以及16副各种类型的天线，是目前国内天线最多的卫星，覆盖了8个频段，同时搭载了用于星地激光通信试验任务的激光通信终端。

目前，我国海洋二号A星已经能够实现对我国全海域，包括黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测全覆盖。不管是钓鱼岛、黄岩岛，还是我国的南海、东海，乃至全球海域，都能够监测。众所周知，任何船只在出海前总希望了解所要到的海域的海洋环境、海洋条件，适不适宜航行，适不适宜渔船在那儿捕鱼，所以海洋卫星对整附近海域的环境监测是非常重要的。海洋二号A星在海浪高度和海面风场精度的测量上均达到了国际先进水平。

海洋一号B星水色水温扫描仪拍摄的原始图像

星上的雷达高度计是通过向海面垂直发射脉冲信号，分析回波特征得到海面高度和有效波高、风速等信息，经过处理可获得全球大地水准面、重力场、海表面地形、海流、海浪、潮汐、海表面风等动力参数信息，同时还可获得海冰含量、湍流边界等海洋信息。它用于探测海面高度、有效波高、重力场、大洋环流、有效波高及风速等海洋基本要素，海洋雷达高度计测量数据的进一步反演结果，可以应用于海洋地球物理学、海洋动力学、海洋气候与环境监测、海冰监测等方面的研究。其测高精度优于5厘米～8厘米，有效波高测量范围为0.5米～20米，有效波高测量精度优于10%或0.5米（取两者之间大值）。

海洋二号A星是目前世界上唯一在轨运行的、具备全天候、全天时、大面积、高精度、全球连续探测海洋高度场、浪场、风场、流场和重力场等海洋动力环境信息能力的海洋遥感卫星，可在海洋环境监测与预报、资源开发、维护海洋权益及科学研究等方面发挥重要作用，可连续有效监测风暴潮和巨浪等极端海洋现象，提高海洋灾害预警的时效性和有效性；提供识别重要渔场信息，为大洋渔业资源开发提供技术保障；卫星获取的数据能够有效监测全球海平面变化和极地冰盖变化，为研究全球气候变化提供科学依据。

未来，我国还将建立海洋三号海洋监测卫星系列，以实现对海上目标的监视，满足在恶劣海况下对海上溢油等灾害应急、海洋权益维护保障、海域和海岛监管等监测和监视的需求。

准备进行热真空试验的海洋一号B星