印度对地观测卫星最新发展

吴延龙（中国空间技术研究院）

1　引言

印度于20世纪80年代开始着手独立自主地发展对地观测卫星技术，以获得长期、连续的天基观测能力，建立了“国家自然环境资源管理系统”（NNRMS）。印度利用有限的航天预算通过国际合作和自主研发建设了两大系统，其中低地球轨道部分主要为“印度遥感卫星”（IRS）系列，地球静止轨道部分为“印度卫星”（INSAT）系列，后来又因本国应用需要发展了“雷达成像卫星”（RISAT）系列等。随着卫星种类和型号日益繁多，印度将IRS系列分为“制图卫星”（CartoSat）、“资源卫星”（ResourceSat）和“海洋卫星”（OceanSat）三大系列。这些对地观测卫星广泛应用于农业、城市规划、海洋制图、灾害监测、考古测量等多个领域，对印度的国防安全和国民经济发展起到了巨大的推动作用。

为了促进航天领域的可持续发展，印度制定了连续的五年航天发展规划，将航天作为提升印度国际地位和航天竞争力的重要战略领域，将对地观测作为重点发展领域；建立了完备的航天研究机构，不断加大航天预算投入，通过寓军于民、工业参与、国际合作等方式，全方位提升其航天竞争能力，对地观测能力不断提升，缩短了与美国、欧洲等世界航天强国的差距。

2　印度对地观测卫星现役能力及未来发展

整体来看，印度目前的对地观测卫星均由印度航天部出资和所有，由ISRO负责发展和运管，印度对外并不承认有军用卫星，但从系统能力和应用来看，印度发展的CartoSat和RISAT卫星系列能应用于军事领域，因此具有军事属性，但从卫星的所有方和投资方来看，印度至今发展的对地观测卫星均为民用对地观测卫星，但可应用于军事领域。

截至2018年6月底，印度共有23颗对地观测卫星在轨运行（14颗已经超期服役），约占国外在轨对地观测卫星总数的4.2%，与绝对领先的美国存在较大的差距，与俄罗斯、日本数量相当。印度目前发展的对地观测卫星主要包括CartoSat、OceanSat、ResourceSat、RISAT、INSAT等系列，同时还通过国际合作的方式发展了一些卫星，包括“萨拉尔”（SARAL）卫星、“热带云”（Megha-Tropiques）卫星等。

与美国、俄罗斯、欧洲等世界主要航天国家类似，印度也非常注重对地观测能力的连续性，预先规划了测绘制图、资源监测、海洋应用、气象应用等多类型、多手段的对地观测卫星，目前这些卫星项目正在稳步推进，能力比现役系统更为先进。

印度后续对地观测卫星发展计划

CartoSat系列

CartoSat是IRS系统的三大系列之一，是印度发展的专用测绘卫星系列，为印度军民用户提供卫星测绘和制图信息。印度2012年10月颁布《印度航天十二五规划》，提出研制下一代CartoSat－3专用测绘卫星。在印度航天部“2013—2014财年拨款需求注意事项”中，CartoSat－3卫星作为独立项目分配到200万美元。CartoSat－3系列卫星与CartoSat－2系列相比，图像质量更高，技术能力大幅提升，质量约600kg，将具有全色、多光谱、高光谱成像能力，最高分辨率达0.25m，达到世界先进水平。

RISAT系列

RISAT是印度发展的军民两用雷达成像卫星系列，能够全天时、全天候进行高分辨率成像侦察，与光学成像卫星互为补充，主要为印度政府和军方提供雷达图像数据。印度的天基雷达成像技术并不成熟，其自主研发的RISAT－1和向外采购的RISAT－2卫星在某些方面还是存在差距，例如卫星过于庞大，超过了近5倍，主要是因为二者的设计方案不同所致。但在成像模式和极化方式等方面略胜一筹，更全面一些，但分辨率过低。印度已经规划了RISAT－1A、3和4卫星。RISAT－1A为C频段卫星，是RISAT－1的后继星。据推测，RISAT－3卫星即为“十一五”期间规划的L频段SAR卫星，最高分辨率1.5m，幅宽10km。

ResourceSat系列

ResourceSat卫星系列的主要目标是为陆地和水域资源管理提供连续的图像数据，2016年印度新发射了ResourceSat－2A卫星，是ResourceSat－2的后续任务，主要为用户提供连续的数据服务。ISRO已规划了后续2颗ResourceSat卫星，即ResourceSat－3和3A卫星，两颗卫星基本相同。

OceanSat系列

OceanSat是印度发展的海洋观测卫星，主要用于探测海洋环境，之前发射的2颗卫星OceanSat－1和2已经退役，但后续卫星还未研发完成，因此印度于2016年发射了SCATSAT－1卫星，用于接替OceanSat－2卫星上的扫描散射计，在OceanSat－3卫星发射前提供连续服务。SCATSAT－1卫星载有Ku频段海洋散射计－2（OSCAT－2），是OceanSat－2星上散射计的改进型，用于获取海洋表面风测量数据。印度原计划2016年发射OceanSat－3卫星，但目前至少延迟到2018年。另外已经规划在2022年发射与OceanSat－3相同的OceanSat－3A卫星。

INSAT系列

印度发射了气象卫星INSAT－2013年，3D，用于替代2002年发射的MetSat－1卫星。与MetSat－1卫星相比，INSAT－3D卫星的成像系统显著改善，在可见光和热红外波段具有更高的空间分辨率。2016年，印度又发射了与INSAT－3D卫星相同的INSAT－3DR卫星。印度计划2022年发射INSAT－3DS卫星。INSAT系列专用气象卫星载有6通道成像仪和19通道探测仪气象载荷，获取的数据与美国国家海洋与大气管理局（NOAA）共享，换取美国的气象观测数据，加强印度的数据产品，缩短滞后时间。

SARAL系列

印度和法国还于2013年合作发射了“萨拉尔”（SARAL）海洋探测卫星，其上搭载了世界上首台Ka频段雷达高度计（AltiKa），代表了世界最先进水平，提高了测高精度和水平分辨率。总的来说，SARAL卫星属于新型雷达高度计的技术验证卫星，将为后续卫星和相关技术的开发提供宝贵经验和借鉴。

Environsat系列

环境是印度感兴趣的新领域，ISRO计划未来发射3颗“环境卫星”（Environsat），专用于监测温室气体和气溶胶的排放。国家气候与环境科学研究所（NICE）在印度空间研究组织及环境和森林部的倡议下，将提供4亿卢比（870万美元）的经费。NICE将安排100名科学家研究气候变化对环境的长期影响，特别是对农业和水资源的影响。

GISAT卫星

印度早在“印度航天十一五规划”（2007－2012年）中就提出要发展地球静止轨道成像卫星，并于2012年开始启动“地球静止轨道成像卫星”（GISAT）的研制工作。2012年，GISAT卫星项目获得5亿卢比（910万美元）的预算拨款，用于GISAT卫星的初步研究工作。

GISAT卫星用于提供感兴趣区域和印度大面积区域的近实时图像数据，加强对印度国防边界的侦察和持续监视能力。GISAT卫星将搭载静止轨道成像仪，具有可见光、近红外和热红外多个谱段，分辨率为50m～1.5km。GISAT卫星可以每隔5min对选定的小面积区域进行1次成像，也可以每隔30min对印度整个国土范围进行1次成像。发展地球静止轨道成像卫星是解决成像卫星在时间分辨率、空间分辨率、卫星规模之间矛盾的一个有效途径。

其他项目

此外，印度还规划了“技术试验卫星-高光谱”（TES-Hys），演示未来高光谱卫星的技术，以及用于灾害管理的“动态多基合成孔径雷达”（DMSAR）卫星项目。这两颗卫星已在印度空间研究组织新的对地观测任务预算范畴予以考虑，但2014年没有预算拨款。

2016年7月，印度ISRO与美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）宣布联合开发双频（L和S频段）合成孔径雷达成像卫星，命名为NASA-ISRO合成孔径雷达（NISAR）。NISAR卫星获取的L和S频段数据可应用于众多领域，包括自然资源测绘和监测，评估农作物整个生长周期，评估土壤湿度，监测洪水和浮油，监测海岸侵蚀、海岸线变化和沿海水域风的变化，评估红树林，研究地表变化等。

3　小结

印度的航天发展起步并不早，通过持续发布5年规划和稳定增长的预算投入，引导并促进航天事业稳步发展。至2017年，印度的“十二五”规划就圆满结束，印度已开始从5年规划模式转向更长远的规划方式，将制定长期愿景（15年路线图）、中期规划（7年国家发展计划）和短期计划（3年行动计划），将规划周期从5年扩展至15年，这种短、中、长相结合的规划方式更有利于实现航天发展的长远目标和航天技术能力的研发储备。目前，印度已经构建了较为完备的天基对地观测体系，但部分领域仍存在空白，如印度只有军民卫星系统，缺少纯商用系统，商业航天发展尚处起步阶段，在由美、欧垄断的国际对地观测市场中份额较少；高分、中低分卫星兼备，光学、雷达、海洋、气象卫星种类多样，但缺少电子侦察卫星和视频成像能力；在轨卫星规模不大，年度发射数量较少等。随着印度瞄准国际领先水平，加速高分辨率遥感能力建设，其对地观测体系完备度和能力都将进一步完善并提高。