从2014年开局看日本环境探测遥感卫星发展

· 文|北京空间科技信息研究所 刘韬

从2014年开局看日本环境探测遥感卫星发展

· 文|北京空间科技信息研究所 刘韬

日本是一个善于学习模仿并超越对手的国家，在半导体技术、汽车制造等领域如此，在卫星环境探测载荷技术上也不例外。

日本在20世纪80年代末研制地球资源卫星-1（JERS-1）携带的光学遥感系统（OPS）时，曾经对美国陆地卫星-4/5（Landsat）所携带的主题制图仪（TM）和法国斯波特-1卫星所携带的高分辨率可见光相机（HRV）进行了仔细的研究。通过消化吸收相关技术，日本1992年发射JERS-1时所搭载的OPS不但具有比TM更高的空间分辨率，而且具有同轨立体成像能力，这是TM不具备的，其性能又超越HRV的立体成像能力。OPS的在轨运行证明，其在矿产资源勘查方面的效率比TM高。

在OPS的基础上，日本研制了先进星载热辐射与反射辐射计（ASTER）。它包含3台相机系统，因性能优异而被NASA选中，由组成美国地球观测系统（EOS）之一的“土”卫星（Terra）搭载，于1999年发射。ASTER耗费了很大财力，由日本电气（NEC）公司、三菱电气、富士通和东芝公司共同研制，当时日本航天界以此为豪。

2009年，日本成功发射“温室气体观测卫星”（GOSAT），携带了热和近红外碳观测遥感器-傅里叶变换光谱仪（TANSO-FTS），其光谱分辨率比美国轨道碳观测卫星（OCO）携带的同类载荷还要高。OCO也于2009年发射，但未能成功。日本又一次超越美国，在温室气体观测领域占据世界领先地位。

基于光机电工业的坚实基础，日本不仅在环境探测光学遥感器，也在环境探测微波遥感器上，取得了很多成就，创造了多次世界第一。

日本1997年成功发射的“热带降雨测量任务”（TRMM）所搭载的降水雷达（PR）曾经是世界首台星载降水观测雷达。预计于2014年2月28日在日本种子岛航天发射中心发射的 “全球降水测量核心观测平台”（GPM Core Observatory）携带的双频降水观测雷达（DPR）续写了日本在该领域的成就，它是世界首台星载双频段相控阵降水测量雷达。DPR幅宽比PR增加了30km，最重要的是降水测量精度由TRMM的0.7mm/h提高到0.2mm/h。降雨在全球水循环中起到重要作用，DPR观测范围和降水测量精度的提升使日本对气象水文观测的精细化程度进一步加强。PR和DPR这两台日本首创的降水雷达使其在降水观测领域占据国际领先地位。

2012年日本成功发射全球水循环变化观测卫星（GCOM-W1），搭载的先进微波扫描辐射计-2（AMSR-2）是装载在2002年美国NASA发射的“水”卫星（Aqua）上的AMSR-E的升级版，NASA曾想开发该类遥感器但未见成果，原因是未能将高精尖设计与精密机械制造技术融合起来。

未来，欧洲航天局“地球云、气溶胶和辐射探测者”（EarthCare）卫星将要携带日本研制的云型雷达（CPR）。尽管TRMM、GPM、Terra、Aqua、EarthCare卫星的平台由美国或欧洲研制，但主要有效载荷都由日本独立研制。这些美、欧、日间的国际合作项目，充分证明日本在光学、微波环境探测载荷研制上的实力。

日本遥感能力已经进入快速发展的阶段，系统水平向美、欧看齐，具备了较为完善的环境探测观测体系，尤其在环境探测卫星载荷技术上的创新实力不容小觑。其他国家在发展环境探测卫星时应该从日本努力创新的精神中得到一些启示。