2014年世界遙感衛星回顧

劉佳（北京空間科技信息研究所）

2014年，國外共計發射了100顆遙感衛星，其中，軍用遙感衛星9顆，民商用遙感衛星91顆，而高分辨率光學衛星數量達到8顆，高分辨率雷達衛星僅3顆，光學衛星數量占明顯優勢，質量小于100kg的衛星78顆，環境觀測和氣象衛星共11顆。

2014年，世界遙感衛星技術迅速發展，美國、歐洲、中國、日本、以色列、韓國、印度的衛星都具備拍攝亞米級全色分辨率的能力；美、歐、日具備優于2m多光譜分辨能力。在高分辨率光學成像方面，美國獨占鰲頭，其民用衛星能力達到甚至超過其他國家軍用光學成像偵察衛星水平。隨著高分－2衛星的發射，我國民用遙感衛星也進入亞米級“高分時代”。高分辨率遙感衛星已帶來巨大的經濟和軍事效益，廣泛應用于國防、基礎設施和工程建設、自然資源監測、能源監測、位置服務、海事和災害管理等領域。

1 美國—提升高分辨率衛星性能，大力發展高分辨率微納衛星星座

美國高分辨率遙感衛星已全面進入亞米級分辨率時代，均具備較高的姿態敏捷能力，圖像定位精度也很高。

2014年7月1日，美國用德爾他－7320（Delta－7320）火箭將軌道碳觀測－2（OCO－2）衛星發射升空。該衛星采用軌道科學公司（OSC）的低軌道星－2（LEOStar－2）衛星平臺，質量455kg，載有3臺高分辨率光譜儀，是美國首個檢測大氣二氧化碳的衛星，以便更好地了解碳循環以及自然過程和人類活動對溫室氣體二氧化碳含量和分布的影響，跟蹤并量化全球二氧化碳源及其隨時間的變化情況，使科學家更好地進行氣候變化預測。

美國軌道碳觀測－2衛星在軌飛行示意圖

2014年7月8日，美國用聯盟－2.1b火箭將天空衛星－2（Skysat－2）發射升空。該衛星是天空盒子成像公司（Skybox Imaging）研制和運營的第2顆試驗光學對地觀測衛星。美國天空盒子成像公司是該領域的領頭企業，其研制的“天空衛星”系列是創新型商業視頻（高頻成像）對地觀測小衛星，最終將建成由24顆衛星組成的星座，星座重訪時間優于8h。“天空衛星”質量約91kg，運行在高600km的太陽同步軌道，采用由碳化硅制造的里奇-克萊琴（R-C）反射光學成像系統。同時，“天空衛星”具有俯仰、滾動、偏航3個方向的高敏捷側擺能力。“天空衛星”是全球首顆100千克級亞米級分辨率衛星，其首顆衛星的成本為5000萬美元。

為了大規模批量制造“天空衛星”，并推進全球數據分發，2014年2月，天空盒子成像公司與勞拉空間系統公司（SS/L）簽訂了衛星制造合同。根據合同要求，勞拉空間系統公司將利用天空盒子成像公司提供的衛星設計方案，為后者制造13顆商業高分辨率對地觀測衛星。

2014年8月13日，美國數字地球公司（DigitalGlobe）的世界觀測－3（WorldView－3）衛星搭乘宇宙神－5（Atlas－5）火箭成功發射，標志著美國再一次刷新了商用光學成像衛星空間分辨率的世界紀錄。世界觀測－3的主承包商為鮑爾航空航天技術公司（BATC），其全色分辨率為0.31m，多光譜分辨率為1.24m，短波紅外分辨率為3.7m，幅寬為13.2km，其空間分辨率為30m，平均重訪周期小于1天，從而提升了在環境監測和災害快速響應方面的應用能力，無地面控制點圖像定位精度接近航空遙感圖像水平。世界觀測－3能極大地增強美國地理信息情報收集能力和美國在商業遙感市場的競爭力，該衛星不但在全色和多光譜分辨能力上得到很大提升，而且光譜更加細分，具備了更加細致的光譜分辨能力，且增加了短波紅外觀測譜段，使之具備一定的夜間軍事偵察能力。

2014年，美國在1月9日、6月19日、7月13日和10月28日先后4次發射“鴿群”（Flock）系列衛星，其中前3次成功，最后1次失敗，共發射了93顆衛星，成功發射了67顆。“鴿群”為3U立方體對地觀測衛星，分辨率為3～5m，由行星實驗室公司（Planet Labs）制造和運營。第1次發射的28顆由“天鵝座”（Cygnus）貨運飛船帶入“國際空間站”后釋放，運行軌道為415km/419km，軌道傾角為51.6°，由28顆衛星組成對地觀測星座。主要載荷是光學望遠鏡，可獲得高分辨率圖像，通過S頻道下傳。2014年2月11日由日本“希望”實驗艙（JEM）小衛星軌道釋放器（JSSOD）首次放出。第二次由火箭直接發射的11顆“鴿群”星座衛星運行在高630km、傾角98°的極軌道上。第三次發射的28顆“鴿群”衛星由“天鵝座”貨運飛船帶入“國際空間站”后釋放，運行軌道與第1次發射的衛星相同，主要載荷為孔徑90mm的光學望遠鏡。第4次發射因火箭爆炸而失敗。

在軍用遙感衛星方面，2014年4月3日，國防氣象衛星計劃－5D3－19（DMSP－5D3－19）衛星由宇宙神－5火箭發射升空。該衛星是第4顆第7代“國防氣象衛星計劃”衛星，功率2200W，在軌測試時間2個月。“國防氣象衛星計劃”系統用于戰略和戰術氣象預測，有助于軍方規劃海面、陸地和空中行動。與上一代衛星相比，第7代“國防氣象衛星計劃”系列衛星裝有更先進的敏感器載荷和姿控系統、更強大的星載計算機、更多存儲空間、更高的數據率和更大的電池容量。（詳情請看《國際太空》2014年第7期）

歐洲空客防務與空間系統公司的4顆光學對地觀測衛星組網

2014年4月10日，美國用宇宙神－5火箭成功發射了水星－F/O－1（Mercury－F/O－1）衛星。該衛星載荷秘密，根據已知信息推斷，此秘密載荷可能是電子偵察衛星（ELINT），也有可能是下一代電子偵察衛星。

2014年7月24日，美國用德爾他－4M火箭將2顆“地球同步空間態勢感知計劃”（GSSAP）衛星和1顆“局部空間自主導航制導試驗”（ANGELS）衛星發射升空。“地球同步空間態勢感知計劃”衛星是由美國空軍運營，由一系列衛星組成，用于觀測其他衛星的計劃。“地球同步空間態勢感知計劃”衛星通過空間偵察網絡（SSN）傳感器收集空間態勢感知數據，用于精確確定人為空間目標的特性。單顆衛星質量650～700kg，載有電光學敏感器，能夠通過跟蹤衛星的行為獲得地球靜止軌道衛星的特性，記錄衛星的頻繁機動。衛星還載有無線電敏感器，跟蹤衛星的無線電發射，獲得衛星的身份和行動，同時傳回軌道跟蹤數據，避免地球靜止帶上的衛星碰撞。（詳情請看《國際太空》2014年第11期）

2 歐洲—光學雷達雙管齊下，全面提升觀測能力

歐洲利用低軌中、高分辨率衛星組網，提高重訪能力。目前，歐洲空客防務與空間系統公司（EADS）在軌的4顆商用光學成像衛星已組網運行，這4顆衛星是斯波特－6（SPOT－6），以及昴宿星－1A 、1B（Pleiades－1A、1B）和2014年6月30日發射的斯波特－7衛星。4顆光學衛星星座位于同一軌道平面，彼此相隔90°。該星座具備每日2次的重訪能力，由“斯波特”衛星提供大幅寬普查圖像，“昴宿星”針對特定目標區域提供0.5m的詳查圖像。

斯波特－7是高分辨率寬幅成像衛星，采用天體衛星－250（AstroSat－250）衛星平臺，發射質量720kg，功率1200W，壽命10年。它載有新型“天體衛星”光學成像模塊儀（NAOMI），獲取光學圖像，確保“斯波特”衛星的數據連續。該光學成像模塊儀覆蓋60km地面幅寬，單程鑲嵌成像時幅寬達120km，可見光和近紅外頻段全色成像模式下分辨率達2m、多光譜模式下分辨率達8m。

在高分辨率成像衛星技術上，歐洲光學衛星技術稍遜于美國，但在雷達成像衛星技術上相較于美國毫不遜色。

2014年4月3日，在法屬圭亞那發射場由聯盟－S T B/弗雷蓋特－M T火箭發射了哨兵－1 A（Sentinel－1A）衛星，它是歐洲“哥白尼”計劃的首顆衛星。該衛星發射質量2300kg，由歐洲航天局（ESA）研制。衛星采用“意大利多用途可重構衛星平臺”（PRIMA），總功率4800W，壽命末期功率4400W。哨兵－1A在太陽同步軌道有2顆衛星，提供連續的C頻段合成孔徑雷達數據供歐洲使用，并有助于全球對地觀測系統任務，可全天候成像，提供高分辨率數據。其干涉寬幅模式覆蓋250km地面幅寬，分辨率5m，方位分辨率20m。它也可以工作在雙極化模式，帶條模式數據產品分辨率1.7m×4.3m～3.6m×6.9m，干涉模式分辨率2.7m×22m～3.5m×22m，超寬幅模式分辨率7.9m×42m～14.3m×43m，波形模式分辨率2.0m×4.8m～3.1m×4.8m。（詳情請看《國際太空》2014年第5期）

西班牙采用引進和合作研制的方式發展民商高分辨率成像衛星。西班牙與韓國合作，整星引進了韓國研制的德莫斯－2（Deimos－2）光學衛星，與德國合作研制“帕斯”（Paz）雷達衛星。德莫斯－2于2014年6月19日由“第聶伯”（Dnepr）火箭成功發射，其質量310kg，全色分辨率達到0.75m，多光譜分辨率4m，幅寬12km，能夠側擺30°～45°。德莫斯－2平臺采用韓國開創（SI）公司研制的SI－300平臺，有效載荷是開創公司研制的地球觀測系統－D （EOS－D）光電相機。

3 俄羅斯—民用遙感衛星領域止步不前，重點發展軍用成像偵察系統

西班牙德莫斯－2光學衛星

近兩年，俄羅斯航天發展屢遭重挫，作為其重點發展的遙感衛星也是舉步維艱。俄羅斯民用遙感衛星以“資源”（Resurs）系列為主，目前只有2顆衛星在軌工作，即2013年6月成功發射的資源－P1和2014年12月26日聯盟－2.1b火箭發射的資源－P2衛星。資源－P2運行在高度475km、傾角97.28°的太陽同步軌道，設計壽命5年。其主有效載荷為1m全色/4m多光譜高分辨率相機，包含4個通道，幅寬38km，另外還帶有寬覆蓋多光譜相機和高光譜相機。其高光譜相機焦距200mm，全色分辨率11.9m，5通道多光譜分辨率23.8m，幅寬97.2km，共有216個通道，空間分辨率25～30m，光譜分辨率5～10nm，幅寬30km；其寬覆蓋多光譜相機焦距200mm，全色分辨率59.4m，5通道多光譜分辨率118.8m，幅寬441.6km。2臺相機同步工作，共同完成多光譜成像任務。

2014年7月8日，俄羅斯用聯盟－2.1b火箭將流星－M2（Meteor－M2）衛星發射升空。該衛星是俄羅斯第4代氣象衛星中的第2顆，質量2700kg，載荷質量1200kg，載有光學和微波遙感載荷。

盡管民用遙感衛星發展緩慢，但俄羅斯對軍用遙感衛星的發展卻毫不含糊。2014年5月6日，俄羅斯用聯盟－2.1a火箭發射了宇宙－2495（Kosmos－2495）衛星。這是一顆大型軍用光學偵察衛星，由進步中央特種設計局研發，采用琥珀－4 K 2 M（Yantar－4K2M）衛星平臺，發射質量6600kg。衛星包括服務艙、儀器艙和有效載荷艙。服務艙長1.2m，包括衛星推進系統；儀器艙長約1m，包括所有的支持系統、電池、導航設備、圖像系統和姿控系統；有效載荷艙包括光學成像系統，最高可實現0.3m地面分辨率。2014年9月27日，在拜科努爾發射場由質子－M/微風－M火箭發射了宇宙－2501，又稱奧林帕斯－K1（Olymp－K1）。這是一顆由信息衛星系統-列舍特涅夫公司研制，俄羅斯國防部和俄聯邦安全局運營的，專門用于政府安全通信和電子偵察的衛星。2014年12月19日，俄羅斯“飛箭”（Strela）火箭成功發射了禿鷹－E1（Kondor－E1）衛星。

采用“先進觀測衛星”平臺的日本對地觀測衛星

4 日本—積極發展遙感衛星，支持外交及軍事偵察能力提升

2014年2月27日，在日本種子島由H－2A火箭發射了“全球降水測量”（GPM）的主衛星。該衛星是由美國航空航天局（NASA）和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）牽頭、多機構參與的全球降水測量任務，目標是建立每隔2～4h獲得全球降水數據的星座，獲得全球降雨分布、動態云圖、降雨過程和相關物理過程的信息。衛星上載有2臺儀器，雙頻降雨雷達和微波成像儀，可獲得精確的雨量測量、動態云圖信息、降雨過程。（詳情請看《國際太空》2014年第4期）

2014年10月7日，由三菱重工業公司的H－2A－25火箭將向日葵－8（Himawari－8）成功發射。該衛星是利用三菱電機公司（Melco）采用DS－2000衛星平臺為日本氣象廳研制的新型氣象衛星，也是日本的首顆第3代氣象衛星。向日葵－8長約8m（含單太陽電池翼），發射質量約3500kg，設計壽命為15年，執行飛行任務壽命長于8年。該衛星搭載了世界上最先進的下一代氣象觀測遙感器（AHI）—可見光紅外紅外輻射計，與以往氣象觀測遙感器相比，不僅大幅度地提高了空間分辨率，觀測頻段數翻番，觀測能力也大幅度提高，數據處理能力也明顯加強。（詳情請看本期另文）

2014年，日本擁有了2顆自己的民用高分辨率遙感衛星，一顆是2014年5月24日發射的先進陸地觀測衛星－2（ALOS－2）雷達成像衛星，另一顆是2014年11月6日發射的具備新系統結構的先進觀測衛星－1（ASNARO－1）光學成像衛星。日本在對地成像方面已經處于世界先進行列。光學成像分辨率優于0.5m，雷達衛星分辨率最高達1m。同時，日本積極發展小衛星高分辨率成像技術，其500千克級新衛星平臺驗證星已發射成功，未來極可能用于軍事偵察。

日本積極發展“先進觀測衛星”系列商業光學成像衛星，以增強和補充本國的軍事偵察能力，并試圖憑借這類衛星在國際衛星出口市場占據一席之地。先進觀測衛星－1是日本新型“先進觀測衛星”對地觀測衛星平臺的首發星，由日本電氣公司（NEC）和無人空間實驗系統研究開發機構（USEF）共同開發。“先進觀測衛星”衛星平臺具有極高的任務適應性，可搭載4種有效載荷，包括高分辨率光學成像載荷、高分辨率合成孔徑雷達、超光譜遙感器和紅外遙感器。該衛星質量小于500kg，以全色分辨率優于0.5m、多光譜分辨率優于2m的較高分辨能力與美歐等國家的大型昂貴成像衛星展開競爭。

先進陸地觀測衛星－2雷達成像衛星主要用于調查自然災害、評估災后重建、監測熱帶雨林變化、環境保護等諸多民用領域。三菱電機公司作為主承包商，負責建造先進陸地觀測衛星－2衛星平臺、成像載荷地面系統，以及提供數據處理和衛星運管服務。（詳情請看《國際太空》2014年第5期）

500千克級的“先進觀測衛星”平臺在性能方面可與幾噸量級的大型成像衛星相媲美，且先進觀測衛星－1成本約7400萬美元，約為美國世界觀測－2的1/5。“先進觀測衛星”系列衛星具有高分辨率能力、高敏捷能力、低成本和小型化的特點。

日本先進陸地觀測衛星－2在軌飛行示意他

5 韓國—強化軍民兩用遙感衛星能力，商用遙感衛星已打開國際市場

韓國以“韓國多用途衛星”（KOMPSAT）系列衛星為主要發展項目，帶動韓國航天技術和產業的發展，為韓國軍民用戶以及國外商業用戶提供衛星圖像產品。“韓國多用途衛星”涵蓋光學和雷達兩種類型，通過引進國外技術發展高分辨率衛星能力。目前，其光學最高分辨率達0.7m，雷達最高分辨率達1m。在為韓國政府和軍方提供衛星圖像服務的同時，還積極推動“韓國多用途衛星”的衛星圖像產品的商業運作，向全球用戶銷售高分辨率圖像。

韓國通過開創公司在國際遙感衛星出口市場占據一席之地。開創公司是從韓國科學技術高級研究院（KAIST）下屬的韓國衛星技術研究中心（SaTReC）以技術轉移方式獨立出來的商業遙感小衛星公司，該公司已研制了“天眼”（SpaceEye）系列衛星系統級產品、“開創”系列衛星平臺產品和“地球觀測衛星”系列光學成像載荷產品，其地球觀測衛星－D具有高分辨率成像能力，甚至打開了歐洲市場的大門。

阿聯酋的迪拜衛星－2（Dubaisat－2）和西班牙的德莫斯－2都是基于天眼－1建造的。天眼－1是韓國開創公司第三代系統級產品，采用SI－300平臺和地球觀測衛星－D光電相機，為300千克級、分辨率1米級/4米級的對地觀測小衛星。德莫斯－2于2014年6月19日由“第聶伯”火箭成功發射，質量310kg，全色分辨率達到0.75m，幅寬12km，能夠側擺30°～45°。（詳情請看《國際太空》2014年第9期）

6 中國—“高分”系統穩步升級，民用遙感應用發展迅速

2014年，中國遙感衛星按照原定計劃穩步發展，遙感圖像應用范圍和領域進一步擴大。2014年3月31日，在酒泉發射中心用長征－2C火箭順利將實踐－11的06星送入太空，10月27日，實踐－11的08星升空，這2顆衛星主要用于空間科學與技術試驗。

2014年8月9日，在酒泉發射中心用長征－4C火箭將遙感－20A、20B和20C成功發射升空。此后，又在11月14日、11月20日、12月10日、12月27日，分別發射了遙感－23，遙感－24，遙感－25A、25B、25C，遙感－26，這些遙感衛星為我國的科學試驗、國土資源普查、農作物估產和防災減災發揮重要的作用。

2014年8月19日，高分－2衛星在太原衛星發射中心由長征－4B火箭成功發射，標志著我國遙感衛星進入亞米級“高分時代”。高分－2是我國高分專項工程的第2顆光學遙感衛星，對于我國遙感衛星技術及應用產業發展具有重要的意義。高分－2配置了2臺相同的分辨率為1m全色/4m多光譜組合而成的相機。相機采用了小相對孔徑的設計理念，質量和體積為傳統方案的1/3，達到國際先進水平，是我國目前焦距最長、分辨率最高的民用航天遙感相機，也是國際上同等分辨率幅寬最大的遙感相機。高分－2獲取的高分辨率數據將為在國土資源調查與監測、城市精細化管理、綜合交通服務、林業調查與監測等領域發揮重要作用，最大限度滿足用戶需求，給人們的生產生活帶來便利。（詳情請看《國際太空》2014年第8期）

2014年12月7日，“中巴地球資源衛星”的04星在太原發射場成功發射，確保了“中巴地球資源衛星”系統長期連續的穩定運行，對促進航天領域的國際合作具有重要的意義。該衛星采用三軸穩定，運行在太陽同步軌道，總質量小于2000kg，電源功率2300W,采用鎘-鎳電池2×50A·h，指向精度為0.1°，測量精度為0.03°，數據傳輸速率為304Mbit/s。星體采用分艙設計，包括有效載荷和衛星平臺兩部分。星上配置了4臺光學遙感載荷：1臺分辨率為5m/10m的全色多光譜相機、1臺分辨率為40m/80m的紅外相機、1臺分辨率為20m的多光譜相機和1臺分辨率73m的寬視場相機。（詳情請看《國際太空》2014年第12期）

12月31日，我國在西昌衛星發射中心用長征－3A火箭成功發射了風云－2G衛星，這是地球靜止軌道衛星工程的第2顆業務應用衛星，也用于獲取可見光、紅外云圖和水汽分布圖，收集氣象、海洋、水文監測數據，從而為我國農業、水利、林業、海洋、交通等提供持續的全球及區域氣象信息，為政府決策、防災減災和經濟社會發展提供服務。

7 其他國家

除美、歐、俄、日、韓外，在其他航天國家中，2014年以色列發射了其自主研發的遙感衛星，而埃及、阿聯酋、哈薩克斯坦等均通過國際合作，從他國引進衛星。

2014年4月9日，以色列在帕爾瑪奇姆空軍基地用沙維特－2（Shavit－2）火箭成功發射了地平線－10（Ofeq－10）雷達成像偵察衛星。該衛星由以色列航空工業公司研制，載有與“技術合成孔徑雷達”（TecSAR）衛星相似的合成孔徑雷達（SAR），質量約100kg，功率1600W，包括大型陣饋和可展開網狀天線，采用X頻段，中心頻率9.59GHz。其雷達可運行在寬測繪帶掃描合成孔徑雷達模式，分辨率8m，聚束模式可獲得最高的分辨率（優于1m），帶條模式成像沿飛行方向分辨率3m，鑲嵌模式下獲取多個目標區域畫面，組合形成給定區域的一幅較大圖像，分辨率1.8m。以色列利用“地平線”光學成像偵察衛星技術發展軍商兩用的“地球遙感觀測衛星”（EROS）系列，向全球客戶提供高分辨率商業衛星遙感圖像。

哈薩克斯坦對地觀測衛星－1示意圖

2014年4月16日，俄羅斯用聯盟－U火箭在拜科努爾發射場成功發射了埃及衛星－2（EgyptSat－2），該衛星由埃及與俄羅斯合作研制，其全色分辨率1m，多光譜分辨率4m。俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團（RSC Engergia）作為主承包商負責衛星平臺研制、方位有限責任公司（OAO Peleng）和地球信息系統科學與工程國家單一制企業（NIRUP Geoinformatsionnye Sistemy）作為分包商負責有效載荷的研制，阿斯特留姆公司也參與了載荷的研制。該衛星發射質量1050kg，最大功率3000W，運行壽命11年。

哈薩克斯坦與歐洲空客防務與空間系統公司合作研制了哈薩克斯坦對地觀測衛星－1（KazEOSat－1），于2014年4月30日在拜科努爾發射場由質子－M/微風－M火箭發射成功。其全色分辨率1m，多光譜分辨率4m，幅寬20km。哈薩克斯坦對地觀測衛星－1與斯波特－6采用相同的天體衛星－500MK2衛星平臺，載荷為空客防務與空間系統公司研制的“新型天體衛星平臺光學模塊化設備”（NAOMI）。