陸冰路衛星航天 協助雙龍探極地
大陸南極科考船「雪龍」號，停泊於南極考察站中山站所在的普里茲灣陸源冰區。（中新社資料照片）
「三極遙感星座觀測系統」首顆試驗衛星──冰路衛星近日在深圳打包裝箱，將運往發射場。圖爲工作人員檢測包裝冰路衛星。（中新社）
日前工作人員在深圳將冰路衛星包裝入箱。（中新社）
大陸「三極遙感星座觀測系統」首顆試驗衛星──冰路衛星（又名「京師一號」）近日已在深圳包裝入箱，預計9月就發射升空。通過每天對極地區域的全覆蓋觀測，資料將服務於全球氣候與環境變化研究和北極航道開發。預計打造由24顆小衛星組成的星座網，有望在今年南極考察中初試身手，與雙「龍（雪龍號、雪龍2號）」共探極地。
2014年1月，大陸「雪龍」號和俄羅斯「紹卡利斯基」號破冰船被困南極冰海。程曉當時所在的北京師範大學極地遙感團隊提出的脫困方案被採納，後來也證明是有效方案。「最終支持我們及時拿出方案的是美國衛星資料。」在程曉看來，這也凸顯了大陸現有衛星體系在極地觀測能力上的嚴重不足。
南北極是全球變化的指示器與放大器。但由於太陽高度角低、冰雪反照率高，兩極也是衛星遙感觀測的難點。放眼全球，美國、歐洲和加拿大的極地衛星已實現了對極地的大範圍連續觀測，基本實現了千公尺級解析度的每日重複（如美國MODIS衛星）和10公尺級解析度的每旬重複。此外，歐洲和美國還分別發展了測高衛星，能實現對極地冰層公分級精度的高程變化測量，對理解極地冰川和海冰變化具有重要意義。
「雖然上述衛星實現了大範圍連續觀測，但無法捕捉到極地冰－海－氣間強烈且快速的相互作用過程，而這是極地研究的核心和前沿領域。」程曉說，爲提高對極地連續遙感觀測能力，國際上目前有兩種解決方案：一是發展極地同步衛星，但這種衛星造價極高且需要大推力火箭將衛星推至3萬公里以上太空；另一種是美國「鴿羣」衛星思路，建立低成本的微小型遙感衛星星座。單星重量僅爲一些傳統大型衛星的千分之一，成本僅爲幾十甚至幾百分之一，但能夠實現衛星系統的快速技術更新。大陸的冰路衛星採用的是「鴿羣」發展模式。
「冰路衛星是一顆探路星，通過它將組建星座打下基礎。」程曉說，按照規畫，星座由24顆小衛星組成，一定程度上可實現全天時觀測。
2030年前完成部署
此外還規畫了高軌極地SAR衛星和迷你SAR衛星星座，希望2030年前完成最終部署。
在此之前，程曉和團隊已通過國際合作，在北極地區部署地面接收站以接收衛星資料。下一步計劃在南半球高緯地區建設衛星地面接收站，進一步縮短衛星在南極觀測資料的下傳時延。總體來說，相對美國、丹麥和日本，大陸小衛星技術尚有差距。
在程曉看來，大陸高校從事微小衛星研究太少了。但他同時強調，不能「爲了放衛星而放衛星」，比如發展極地遙感小衛星，最終目的是獲取儘可能多的極地遙感觀測資料支援科學研究。
採用「鴿羣」發展模式，在載荷配置上有獨特設計，如超寬幅中解析度相機、高解析度相機和AIS接收機。寬幅相機解析度設定爲80公尺，幅寬達800公里，將是國際通用的千公尺級和十公尺級解析度極地衛星資料的重要補充，單星能夠實現5天內對兩極地區全覆蓋，有望提升對冰山漂移、冰架崩解等現象的監測能力，組成星座後則能實現對上述快速變化過程的小時級觀測。此外，還搭配了星載AIS接收機，可爲極區船舶規畫航行線路，做出航道風險評估，支撐北極航道開發。（李鋅銅）