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高悬在太空的天眼

2016-05-30峻岭

阅读(科学探秘) 2016年5期
关键词:天眼高分辨率光学

峻岭

36000千米轨道高度、50米分辨率,这是我国在2015年12月发射的高分四号卫星,它填补了我国乃至世界高轨高分辨率遥感卫星的空白。

那么,什么是遥感卫星?利用遥感(探测)设备,从空间对地球及附近区域进行探测并获取信息的卫星称为遥感卫星。按功能分(民用还是军用),它可分为商业遥感卫星和侦察卫星。侦察卫星是指获取军事信息(情报)的遥感卫星,也叫间谍卫星,如照相侦察、电子侦察、导弹预警等卫星。其中,照相侦察卫星又可分为光学、雷达、(光学与雷达)混合侦察卫星三类。光学侦察卫星主要通过可见光相机,对地球目标照相侦察并提取相关信息。

低轨光学侦察卫星,一般都在高度为1600千米以下的低轨道,具有分辨率高、可变轨机动、发射难度小等优势。但由于轨道高度低,离地球距离近,低轨光学侦察卫星无法驻留在某一地区上空持续侦察。为克服低轨光学侦察卫星的不足,科学家让它运行到20000千米以上的高轨道,这就是高轨光学侦察卫星。

更进一步,科学家们还可让卫星升到36000千米的地球静止轨道上,即静止轨道光学侦察卫星。由于轨道非常特殊,所以它不但能有效克服低轨光学侦察卫星的致命缺点,而且还有着完全不同的其他优点。

首先是卫星与地球保持相对静止,能定点悬停在空间凝视目标地区——“永不眨眼”并全时段持续侦察,源源不断地获取变化信息,使任何目标都难逃它的天眼。其次是卫星“站得更高看得更远”,视野很大、覆盖区很广,单颗卫星就能全面监视地球42%的面积,如果等距离间隔放置三颗卫星,就能覆盖除南北两极之外的地球上所有地区,侦察效率超高。第三是卫星所受空气阻力小,寿命长,且轨道保持速度小,侦察稳定性好。最后是卫星不易被毁伤、生存能力强。现阶段,无论是地基还是天基、软杀伤还是硬摧毁反卫武器,都还不能有效威胁到静止轨道卫星的安全。

当然,静轨光学侦察卫星也有不足。比如,发射难度大,载荷的能力弱、类型少,调控要求高,数据传输处理复杂,最重要的是难以获取目标的高分辨率图像,造成对目标的识别能力弱。据推算,如果让静轨光学侦察卫星具备1米的分辨率,可见光相机的镜头口径至少要达到30米。如此大的镜头,传统的技术和工艺难以实现,何况其体积和重量也大大超过了目前的卫星发射水平。

正因为如此,各航天大国不约而同地都将其定为重要目标,为提高同等口径的光学物镜分辨率,纷纷加大在新材料、可展开光学、稀疏孔径成像、图像恢复与增强等技术上的研究力度,并发展大运载力的超级火箭,增强发射能力,以求尽快部署静轨光学侦察卫星。

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