海絲星座小衛星：走！帶你追光瞰海

薛思涵 余小龍

看家本領：“千里眼”

在全球氣候變化背景下，為滿足近海及城市水源生態環境監測的需求，中國利用最新發展的低成本微小衛星技術，于2020年12月22日，發射了海絲一號合成孔徑雷達（SAR）小衛星，并計劃發射海絲二號多光譜水色小衛星。

海絲一號是國際首顆C 波段輕小型合成孔徑雷達衛星。什么是合成孔徑雷達呢？它就像一臺“相機”，這臺“相機”捕捉的不是人眼可見的光，而是由它本身發射并從目標散射回來的微波。當海絲一號掃過特定區域時，它會不斷運動，同時對某一特定目標進行拍攝，獲取一系列影像。這些影像只是半成品，海絲一號會對這些影像進行“數字”合成，最終獲得高清的遙感影像。

海絲一號的重量大約為180千克，不到傳統合成孔徑雷達（SAR）衛星的十分之一。別看它重量小，它可是有一雙“千里眼”：因為雷達波幾乎不受云層影響，即使是陰雨等惡劣天氣，也能穿透云層，進行全天候觀測。

與人眼熟悉的光學成像不同，合成孔徑雷達（SAR）圖像是黑白圖，陸地上，黑色的可能是淡水、公路、操場等，白色的可能是房屋、飛機、汽車等;在海上，白色的為船舶，黑色的為油膜、生活污水排放、河流入海口淡水等。

在太空中助力海洋

海絲一號可以對海面風、浪、流、內波等動力環境進行觀測。通過海絲一號的“千里眼”，能夠看到海面上風浪的大小、海流的運動方向。對于需要出海或者在海上搭建建筑時，這些信息非常關鍵。另外，海浪本身既是破壞力，也是潛在的新能源，借助海絲一號能看到這些能源的分布特點;海冰會影響船舶航行，從海絲一號獲取的海冰分布特征，可指導船舶在海冰中航行。

海絲一號不僅對人類活動有重要作用，還可以監測海洋的污染，為環境保護部門提供相關決策依據。比如，海洋中的溢油和生活污水在圖像中呈現較暗的顏色，如果海岸邊出現許多暗斑，則存在被污染的可能。

“察顏觀色”的海絲二號

海絲二號是一顆多光譜的水色小衛星，計劃2021年6月發射升空。與海絲一號黑白成像不同，海絲二號可以看到“五彩斑斕”的海洋。

海絲二號的工作原理是什么呢？簡單來說，太陽光照射進入水體后，因為水中的浮游植物和溶解物會選擇性地吸收一部分顏色的光，但對于它們不喜歡的光，最終就會通過散射離開水面而被海絲二號接收到。因為水中的每種物質都有自己特定的“喜好”，科學家通過對比出水光和入水光在不同顏色處的“剩余量”，也就是海絲二號拍攝照片中不同水體的顏色，就可分析出水中主要有哪些物質，以及它們的含量了。對于清澈的淺海，比如美麗的南沙島礁，這些顏色“剩余量”能夠了解海底的成分及其深度。

海絲一號和海絲二號是互補的關系，對兩者數據綜合分析能夠對區域生物地球化學過程做出更加精確的解釋，以服務于海洋“精細化預報”，對于海洋養殖、海岸帶旅游、養殖業執法以及保險賠付具有重要意義。