头灯摄像系统
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在长征三号乙运载火箭的托举下,一颗名为“陆地探测01星”的卫星缓缓升空,进入了浩渺宇宙。在众人期盼的目光中,
据悉,陆地探测01星是全球首颗SAR高轨卫星,意义重大。若想深入了解这颗卫星,就必须弄明白两个概念:SAR与高轨卫星。
SAR是英文“Synthetic Aperture Radar”的缩写,用中文翻译过来,便是“合成孔径雷达”。将这种无线电定位技术应用于航天领域,SAR卫星便诞生了。
我们可以将SAR卫星想象成一台相机。这台相机漫游于太空中,将镜头对准地球,能够对地球上的情况进行实时拍摄。但是,SAR卫星与普通相机的成像原理不同。普通相机靠可见光,SAR卫星则靠微波。
卫星将在地球外发射微波,这些微波将被地面接收,随后反射回去。如此一来,位于太空中的卫星便能接收到微波信号,经过一系列复杂处理后,信号就成为了图像。放眼宇宙,SAR卫星如同一个忠实的记录者,刻画着与地球有关的点点滴滴。
宇宙广袤,想要拍出清晰准确的照片,SAR卫星应当在什么位置上运行呢?这个问题的答案,便与卫星轨道高度息息相关。
顾名思义,轨道是卫星在太空中运行的路线,轨道高度是轨道到地球的距离,一般分为低轨、中轨与高轨三种。
不同的轨道上运行着不同的卫星,这些卫星有着各自的优势与短板,而此次中国率先发射的陆地探测01星,便是一颗高轨卫星。
与低轨与中轨卫星不同,高轨卫星的轨道周期能达到24小时,与地球的自转周期完全相同。因此,高轨卫星是与地球最“合拍”的卫星。
比如,北斗导航系统里的高轨道卫星名叫“吉星”,仅仅需要一颗吉星,就能覆盖地球40%的面积,只要有三颗吉星,就能将信号覆盖全球。
不仅如此,高轨卫星传输容量更大,使用周期更长,在航天事业中有着不可替代的地位。但是,在所有卫星里,高轨卫星的发射成本也是最高的。
由此可见,中国此次发射的卫星,是SAR卫星与高轨卫星的完美结合,既有强悍的图像生成系统,又具备全方位覆盖的辐射能力,的确是一款足以载入史册的卫星。
2008年,突如其来的雪灾与地震摧毁了无数中国人的生活,曾令整个国家短暂的陷入黑暗。而在抗震救灾的过程中,中国的科研工作者越发意识到了发展卫星的重要性。只要有卫星,便能在最短的时间内掌控全局,明确受灾情况,救出被困人员。
卫星,承载着灾难来临时生的希望。而在所有种类的卫星里,最适合防灾减灾工作的必然是SAR高轨卫星。
无论怎样恶劣的天气环境,都不会妨碍SAR卫星的监测工作。一旦监测到灾害动向,SAR卫星会在第一时间向地球发出预警,提醒人们及时撤离。发生灾害后,SAR卫星还能加快搜救进程,减少损失。
因此,早在上世纪70年代,国际上便曾出现过发射SAR卫星的潮流,不少国家都将其视为防灾的首选。但是,由于技术限制,这些国家只能发射低轨SAR卫星。
当SAR卫星处于低轨道上时,它监察灾害的能力便会大幅度减弱,不仅观测范围缩小,就连救灾的时效性也将大打折扣。
在此背景下,中国科研人员痛下决心,一定要研发出属于中国的SAR高轨卫星。但是,这无疑是一道难题。
SAR卫星对轨道的精度要求极高,低轨道的建设难度远小于高轨道。世界各国研究人员绞尽脑汁,都没能让SAR卫星在高轨道中顺利运行。可纵有千难万险,中国人也绝不会放弃。
2011年,伴随着国家新政策的出台,防灾减灾成为了全社会共同关注的话题。于是,SAR高轨卫星项目的研发工作正式启动。
为了解决这个世界级难题,科研人员从理论入手,一步步走向了实践。他们梳理出了SAR卫星成像的关键因素,在不断的试错过程中,挖掘出了一套可行的算法。有了算法之后,还需要进行多轮模拟实验,才能让这颗卫星初具雏形。
随后,科研团队又列出了一份清单,这份清单中罗列了12项关键技术,包括热控、电源、精密定轨等。只有攻克了这重重关卡,中国的SAR高轨卫星才有落地的可能。而这一步,足足耗费了科研团队十年的光阴。
在历经零件制造、组合试验与内部调试等多个阶段后,这款备受瞩目的卫星终于面世,引发了世界级的讨论。
中国SAR高轨卫星研制成功,这不光是中国的荣耀,更标志着全球航天事业的进步,是一件值得庆贺的好事。
然而,美国却在此时发出了反对的声音。美国认为,中国的SAR高轨卫星,对美国产生了极大的威胁。
一直以来,航母都是美国最引以为傲的军事武器之一。航母是一种大型舰艇,舰艇上可以搭载飞机,进行战斗。在海上作战中,航母发挥着不可或缺的关键性作用。
美国的航母遍布世界各地,配合美国的全球战略而行动,常常游荡在海上,干扰别国内政,仿佛霸权主义的幽灵。
此前,南海局势紧张,美国便派出了航母巡逻,悄无声息潜入南海,试图威慑中国。美国自以为神不知鬼不觉,在先进技术的加持下,中国无法追查到美国航母的最新动向。
曾经,中国只有沿着低轨道飞行的SAR卫星,面对美国航母时,处于不利地位。一方面,低轨卫星能够提供的情报有限,另一方面,低轨卫星不够安全,容易被击落。要知道,美国是一个极其擅长反卫星作战的国家,低轨卫星更是美国的头号攻击目标。
倘若战争打响,中国的SAR低轨卫星坠落,那么便会产生空窗期。到时候,美国航母便可以趁此机会隐藏行踪,增加解放军的追击难度。可是,一旦中国配备了高轨卫星,那么一切都将发生逆转,中国将在海战中占据绝对优势。
据悉,中国的这颗卫星将沿着亚太地区上空的轨道与地球同步飞行。这意味着,美国航母的一举一动都将被中国卫星尽收眼底。与此同时,卫星24小时都处于工作状态,不会给美国航母留下任何可乘之机。
有了SAR高轨卫星,中国便相当于在美国航母上空装了一个全天候的监控摄像头。这个摄像头不仅能超长待机,持续工作,而且反应异常灵敏,能够迅速对美国航母的异动做出反应。
只要航母长度超过300米,高轨卫星便能轻松搜索到航母的身影,找到航母后,卫星还可以利用20米级的成像分辨率,进一步探查敌情。
卫星进入轨道后,便成为了中国国防体系中的关键一环。在高轨卫星的帮助下,中队的反介入能力获得了质的飞跃。目前,中国已经具备了阻挡美国航母靠近中国本土的能力。而这种突破,离不开SAR高轨卫星所提供的情报。
美国无法击落中国的高轨卫星,也不能将自己的卫星送到同一高度,便只能捶胸顿足。而美国的表现,恰恰从侧面印证了中国高轨卫星的军事影响力。
这颗SAR高轨卫星影响力巨大,既能提升中国的灾害预警能力,又能对美国的军事战略造成冲击,完善我国的国防系统。实际上,SAR高轨卫星的能量远不止于此。相信在不久的将来,它会带给我们源源不断的新惊喜。
参考文献:1、张佳鑫,张兴编;邓中亮总主编. 卫星地面融合网络 技术、架构与应用[M]. 北京:北京邮电大学出版社, 2021.08.