历时22 年，环境减灾小卫星星座打造成形

文/ 胡蓝月

9月27日11时23分，我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭，以一箭双星的方式成功发射环境减灾二号A、B卫星。

作为国家民用空间基础设施规划中首批启动的遥感业务卫星，此次发射的环境减灾二号A、B 星，将接替在轨运行12 年的环境一号A、B 卫星，以180 度的相对位置环绕于太阳同步轨道面，俯瞰华夏960 万平方公里河山。

▲ 环境减灾二号A、B 星成功发射

22 年，两步走

中国地域辽阔，气候、地形环境复杂，处于多个地质板块交汇处，是地震、台风、洪水、干旱、冰雪、森林火灾、泥石流、滑坡、农林病虫害、海洋灾害等多种自然灾害频发地区。

据研究显示，中国70%以上的大城市、50%以上的人口、75%以上的工农业产值分布在灾害风险区，是世界上自然灾害最为严重的国家之一。

遥感卫星系统是应用于灾害监测、减灾方面的最主要空间系统。1998 年环境保护部与国家减灾委员会共同提出“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”建设方案，2002 年原国防科工委正式将“环境与灾害监测预报小卫星星座”命名为“环境一号卫星”，并列入民用航天“十五”计划和《中国航天白皮书》民用卫星发展重点。

“环境一号”卫星系统是国务院批准的专门用于环境和灾害监测的对地观测系统，由两颗光学卫星一颗雷达卫星组成，拥有光学、红外、超光谱多种探测手段，具有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。

考虑到中国的技术基础、未来的技术发展及财政支撑能力，该星座采用分步实施战略进行建设，先期发射两颗光学小卫星和一颗合成孔径雷达小卫星，组成环境一号“2+1”星座，初步形成对我国环境与灾害监测能力；在此基础上再扩大规模，建立由4 颗光学小卫星和4 颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座。

2008 年9 月，环境一号A、B 星以一箭双星的方式在太原卫星发射中心启程，与4 年后升空的环境一号C 星，共同组成我国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座。

随后，国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出，要构建星座和专题卫星组成的遥感卫星系统，形成“高中低”分辨率合理配置、空天地一体多层观测的全球数据获取能力；加强地面系统建设，汇集高精度、全要素、体系化的地球观测信息，构建“大数据地球”。

根据对地观测的领域，可以将遥感卫星分为陆地、大气和海洋三大系列，目前，中国已建成由陆地观测、海洋、气象等卫星组成的空间对地观测体系，卫星数据逐步实现业务化应用，数据自主保障和服务能力大幅提升，有力地推动了中国卫星规模化和产业化应用。

▲ 环境减灾一号A、B 卫星模拟图

24 小时不休息的“眼睛”

2020 年汛期突袭，甘肃陇南的强降雨相较来得格外迅猛，甘肃省应急管理厅紧急协调对地观测遥感卫星对灾区进行密集观察成像，与灾前卫星影像数据精准对比、研判灾情。

遥感卫星像24 小时不休息的“眼睛”，活跃在灾害预报、救援处置、灾害损失评估测算各环节，成为自然灾害管理体系中的一员“得力干将”。老百姓可以在国家减灾网上看到对地遥感卫星在全国各地的灾害遥感监测情况，包括风险监测、应急监测、恢复重建。

在遥感卫星上天之前，我国环境监测主要采用基于地面布点采样的分析测量方法进行，缺乏时空连续性，且费用较高，难以全面、快速和准确地监测预警生态环境状况及其发展趋势。

环境一号A、B 卫星升空后，及时满足了我国重点城市及区域环境监测的数据信息需求，卫星主要用户单位为国家减灾委、环境保护部，目的是加强我国环境保护工作、提高防灾减灾水平。

12 年后，环境减灾二号A、B 卫星用户单位变更为应急管理部、生态环境部，我国遥感卫星的数量和质量也有了质的飞跃。

据国家应急管理部公开资料介绍，环境减灾二号A、B 卫星将进一步拓展我国应急减灾监测技术手段，对于构建空天地一体化全域覆盖的灾害事故监测系统，全面提升我国防灾减灾救灾和应急管理能力水平具有重大战略意义。

地平线升起新双星

2008 年9 月升空的环境一号A、B 卫星设计寿命为3 年，最终在轨超期服役9 年。

星纪周天运,微阳气候新。时隔12 年，同样在秋高气爽的9 月，环境减灾二号A、B 星从地平线上升起，进入太阳同步轨道。

国家航天局负责环境减灾二号A、B 星工程组织实施与管理，应急管理部、生态环境部为牵头用户部门，卫星系统、运载火箭系统分别由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院、上海航天技术研究院抓总研制。

卫星将主要用于支撑应急管理业务应用，补充应急管理卫星资源，进一步提升应急管理业务监测能力。

两颗卫星技术状态相同，具备可见多光谱、高光谱和红外遥感成像能力，与高分一号、高分六号卫星协同观测，对地观测覆盖周期可缩短至一天。两颗卫星同时支撑生态环境部业务需求，为我国生态环境、自然资源、水利、农业农村、森林草原、地震等领域提供持续业务应用服务。

与环境一号A、B 星相比，环境减灾二号A、B 星有了飞跃式提升。两颗新星采用CAST2000 公用卫星平台技术和产品体系，每颗卫星配置有16 米相机、高光谱成像仪、红外相机、大气校正仪4 类光学载荷。

从卫星平台看，新双星使用的平台具备较宽的载荷适应性，姿态控制、轨道机动灵活，精度、稳定度、寿命都更高。环境一号A、B 星使用的是CAST968 平台，这是中国空间技术研究院的第一个小卫星公用平台，于20世纪末首次升空。随后，该院组织开展了CAST2000 平台的研发工作。

基于新平台，该院先后研制发射了高分一号、环境一号C 卫星、高分六号等型号卫星，本次发射的环境减灾二号A、B 卫星采用的也是此平台。

环境一号A、B 星载荷略有不同，A 星光学有效载荷为2 台宽覆盖多光谱可见光相机和1 台超光谱成像仪，B 星光学有效载荷为2 台宽覆盖多光谱可见光相机和1 台红外相机，双星可形成对国土两天的快速重访能力。

接替工作的环境减灾二号A、B 星，是两颗技术状态相同的光学对地遥感卫星，16 米相机载荷由4 台可见光CCD相机组成，比环境一号星的CCD 相机数量增加一倍，可见、红外、高光谱数据空间分辨率提高了1～2 倍，同时在星上采用多种手段提升遥感数据精度。

▲ CAST 系列小卫星平台谱系

▲ 环境减灾二号A、B 星携带载荷示意图

星座组成“大家庭”

在环境监测与减灾保护方面，我国已经建成了具有一定规模的灾害监测预报系统，中国目前已有气象卫星系列、海洋卫星系列、资源卫星系列等遥感卫星系统，可实现多种性能的对地观测，在灾害与环境监测方面发挥了很好的作用。

术业有专攻，面对复杂多样的自然灾害及环境问题，风云、资源、海洋等卫星不具备全天候观测能力，无法获取云层下的灾情信息，在空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率及监测时间尺度上，难以完全满足灾害和环境监测与预报的需求。

环境一号C 星与环境一号A、B 星一同构成“环境与灾害监测预报小卫星星座”，这是我国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一新型的民用卫星系统。

环境一号A、B 星为光学遥感卫星，环境一号C 星为合成孔径雷达卫星，“2+1”星座可形成光学与雷达卫星统筹的综合卫星数据资源，大大提高数据的空间解析能力。

按照“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”两步走方案中，第一步“2+1”星座已经验证了我国在对地遥感观测领域的能力，第二步由环境减灾二号A、B 星和“高分一号”“高分六号”组成的“4+4”卫星星座已经初具雏形。

高分一号卫星是高分专项的首发星，主要用户部门为环境保护部以及国土资源部、农业部。高分一号卫星携带了具有高空间分辨率和宽覆盖特征的CCD 相机，曾与环境一号A 星、B 星、C 星等卫星数据在京津冀、长三角、珠三角等地区开展气溶胶、颗粒物遥感监测，可谓是环境减灾星座的老朋友了。

高分六号卫星于2018 年升空，设计寿命8 年，现在正值“青壮年”。作为我国首颗用于精准农业观测的低轨光学遥感卫星，高分六号与高分一号卫星组成行程“2 米/8 米光学成像卫星系统”，大幅提高对农业、林业、草原等资源监测能力。

据环境减灾二号A、B 星总指挥白照广介绍，环境减灾二号A、B星入轨后，将与“高分一号”“高分六号”协同组网运行，这是环境减灾卫星首次开展卫星项目间的融合协同，星座协同将提高卫星利用率，整体提升我国对地遥感观测效率。

▲ 环境减灾二号A、B 卫星工作示意图

参谋官，也是外交家

发生自然灾害时，时间就是生命，这要求遥感卫星反应迅速，并生产连贯的数据，为灾害后续工作打基础。

环境一号A、B 卫星通过对灾害全过程的跟踪，进行连续的灾害监测与评估，在汶川地震及大规模次生灾害、青海玉树地震、舟曲特大山洪泥石流等重大自然灾害中，环境一号A、B 卫星都为后续抗灾和减灾活动提供了数据依据。环境一号A、B 卫星服役5 年后，据测算，卫星投入使用后我国灾害监测时效性提高3 ～6 倍，监测范围扩大6 ～10 倍，应用效益显著。环境减灾卫星数据目前已有效纳入到灾害管理业务，成为减灾业务体系的重要组成部分。

正所谓“绿水青山才是金山银山”，生态环境保护功在平常，利在千秋。环境一号A、B 卫星为环境监测、环境影响评价、自然生态环境管理、环境应急管理、核电厂核查等业务提供数据支撑，还广泛应用于农业、林业、水利、矿业、城市、气象、海洋、测绘、国土等领域。

环境一号A、B 卫星不仅是国内环境保护领域的“参谋官”，还是国际空间技术减灾领域的“外交家”。

2007 年5 月，我国以国家航天局的名义加入空间与重大灾害国际宪章组织，为全球灾害监测提供服务，国家减灾委作为该机制在中国的授权用户，为减灾合作宪章进行遥感监测服务。

发射升空后，环境一号A、B 卫星在接下来几年得到了受灾国家和国际组织高度赞扬，澳大利亚森林草原大火、海地地震、智利地震、危地马拉火山喷发、巴基斯坦洪涝、委内瑞拉洪涝等重大国际灾害事件中，都有我国卫星提供遥感数据支持。

中国在自主提升对地遥感卫星应用水平的同时，也与其他国家协同合作，共同利用空间资源，构建人类命运共同体。

自提出“一带一路”倡议以来，卫星遥感大数据服务高技术、低成本、接地气，卫星遥感服务“一带一路”建设，不仅给相关国家带来了实实在在的合作红利，也为世界贡献了防灾减灾、生态环境监测保护、应对全球气候变化挑战的智慧与力量。

中国的航天实力有目共睹，2018年度、2019 年度我国航天发射次数连续两年位居世界第一，从酒泉、太原、西昌再到文昌，各大发射场能力不断提升；从民用遥感卫星到商业遥感卫星出现了国企和民企百舸争流的局面。

2020 年中国还将续写航天传奇，环境减灾二号A、B 星将延续建设航天强国的战略目标，充分发挥卫星遥感资料的应用效益，服务于国计民生，为全球自然灾害、生态环境和气候变化监测贡献中国科技力量。