· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

從2014年開局看日本環(huán)境探測遙感衛(wèi)星發(fā)展

· 文|北京空間科技信息研究所 劉韜

日本是一個善于學(xué)習(xí)模仿并超越對手的國家，在半導(dǎo)體技術(shù)、汽車制造等領(lǐng)域如此，在衛(wèi)星環(huán)境探測載荷技術(shù)上也不例外。

日本在20世紀(jì)80年代末研制地球資源衛(wèi)星-1（JERS-1）攜帶的光學(xué)遙感系統(tǒng)（OPS）時，曾經(jīng)對美國陸地衛(wèi)星-4/5（Landsat）所攜帶的主題制圖儀（TM）和法國斯波特-1衛(wèi)星所攜帶的高分辨率可見光相機（HRV）進行了仔細的研究。通過消化吸收相關(guān)技術(shù)，日本1992年發(fā)射JERS-1時所搭載的OPS不但具有比TM更高的空間分辨率，而且具有同軌立體成像能力，這是TM不具備的，其性能又超越HRV的立體成像能力。OPS的在軌運行證明，其在礦產(chǎn)資源勘查方面的效率比TM高。

在OPS的基礎(chǔ)上，日本研制了先進星載熱輻射與反射輻射計（ASTER）。它包含3臺相機系統(tǒng)，因性能優(yōu)異而被NASA選中，由組成美國地球觀測系統(tǒng)（EOS）之一的“土”衛(wèi)星（Terra）搭載，于1999年發(fā)射。ASTER耗費了很大財力，由日本電氣（NEC）公司、三菱電氣、富士通和東芝公司共同研制，當(dāng)時日本航天界以此為豪。

2009年，日本成功發(fā)射“溫室氣體觀測衛(wèi)星”（GOSAT），攜帶了熱和近紅外碳觀測遙感器-傅里葉變換光譜儀（TANSO-FTS），其光譜分辨率比美國軌道碳觀測衛(wèi)星（OCO）攜帶的同類載荷還要高。OCO也于2009年發(fā)射，但未能成功。日本又一次超越美國，在溫室氣體觀測領(lǐng)域占據(jù)世界領(lǐng)先地位。

基于光機電工業(yè)的堅實基礎(chǔ)，日本不僅在環(huán)境探測光學(xué)遙感器，也在環(huán)境探測微波遙感器上，取得了很多成就，創(chuàng)造了多次世界第一。

日本1997年成功發(fā)射的“熱帶降雨測量任務(wù)”（TRMM）所搭載的降水雷達（PR）曾經(jīng)是世界首臺星載降水觀測雷達。預(yù)計于2014年2月28日在日本種子島航天發(fā)射中心發(fā)射的 “全球降水測量核心觀測平臺”（GPM Core Observatory）攜帶的雙頻降水觀測雷達（DPR）續(xù)寫了日本在該領(lǐng)域的成就，它是世界首臺星載雙頻段相控陣降水測量雷達。DPR幅寬比PR增加了30km，最重要的是降水測量精度由TRMM的0.7mm/h提高到0.2mm/h。降雨在全球水循環(huán)中起到重要作用，DPR觀測范圍和降水測量精度的提升使日本對氣象水文觀測的精細化程度進一步加強。PR和DPR這兩臺日本首創(chuàng)的降水雷達使其在降水觀測領(lǐng)域占據(jù)國際領(lǐng)先地位。

2012年日本成功發(fā)射全球水循環(huán)變化觀測衛(wèi)星（GCOM-W1），搭載的先進微波掃描輻射計-2（AMSR-2）是裝載在2002年美國NASA發(fā)射的“水”衛(wèi)星（Aqua）上的AMSR-E的升級版，NASA曾想開發(fā)該類遙感器但未見成果，原因是未能將高精尖設(shè)計與精密機械制造技術(shù)融合起來。

未來，歐洲航天局“地球云、氣溶膠和輻射探測者”（EarthCare）衛(wèi)星將要攜帶日本研制的云型雷達（CPR）。盡管TRMM、GPM、Terra、Aqua、EarthCare衛(wèi)星的平臺由美國或歐洲研制，但主要有效載荷都由日本獨立研制。這些美、歐、日間的國際合作項目，充分證明日本在光學(xué)、微波環(huán)境探測載荷研制上的實力。

日本遙感能力已經(jīng)進入快速發(fā)展的階段，系統(tǒng)水平向美、歐看齊，具備了較為完善的環(huán)境探測觀測體系，尤其在環(huán)境探測衛(wèi)星載荷技術(shù)上的創(chuàng)新實力不容小覷。其他國家在發(fā)展環(huán)境探測衛(wèi)星時應(yīng)該從日本努力創(chuàng)新的精神中得到一些啟示。