近日有消息說中科院長(zhǎng)春光機(jī)所日前在高精度大口徑輕質(zhì)碳化硅反射鏡研制中取得新進(jìn)展，預(yù)計(jì)在今年上半年完成光學(xué)鏡片的精細(xì)加工。如果工程進(jìn)展順利，將會(huì)推進(jìn)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)同步軌道高分相機(jī)系統(tǒng)技術(shù)如期完成。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

高精度大口徑輕質(zhì)碳化硅反射鏡是同步軌道高分相機(jī)最重要組成部分，直接決定著分辨率等關(guān)鍵性能。因此該鏡片研制成功為中國(guó)研制新一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星掃清了障礙，鋪平了道路。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲同步軌道衛(wèi)星可以“始終”盯住地球某個(gè)區(qū)域
FPo曹操讀書網(wǎng)

同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相近，從地面上來看，衛(wèi)星始終停留在宇宙空間某個(gè)位置。FPo曹操讀書網(wǎng)

這樣好處就是衛(wèi)星可以連續(xù)對(duì)地面進(jìn)行通信和觀測(cè)，不需要考慮衛(wèi)星過頂問題。理論上三顆這樣的衛(wèi)星就能實(shí)現(xiàn)對(duì)全球目標(biāo)連續(xù)、實(shí)時(shí)通信和觀測(cè)。FPo曹操讀書網(wǎng)

當(dāng)然達(dá)到這樣效果難度非常大，同步軌道距離地球非常遠(yuǎn)，軌道高度3.6萬公里，需要多次變軌才能進(jìn)入。另外從這么遠(yuǎn)距離精確識(shí)別出地面目標(biāo)是一個(gè)非常大挑戰(zhàn)。要求衛(wèi)星具備高精度姿態(tài)保持和指向能力，系統(tǒng)能夠承受宇宙空間惡劣環(huán)境，能夠抑制本身振動(dòng)等方面不利影響。FPo曹操讀書網(wǎng)

星載信號(hào)/數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以迅速對(duì)信息進(jìn)行處理。正是因?yàn)樯鲜鰡栴}，世界各國(guó)和地區(qū)對(duì)于同步軌道高分辨率衛(wèi)星有點(diǎn)望而生畏，即便美國(guó)、歐洲和俄羅斯到現(xiàn)在都沒有發(fā)射同步軌道高分辨率衛(wèi)星。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲國(guó)家高分四號(hào)同步軌道衛(wèi)星
FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲珠海航展公開的高分四號(hào)可視范圍
FPo曹操讀書網(wǎng)

中國(guó)高分四號(hào)是當(dāng)今第一顆同步軌道高分辨率衛(wèi)星，它于2015年12月從中國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，成功進(jìn)入同步軌道，經(jīng)過6個(gè)月測(cè)試，星載系統(tǒng)工作正常，2016年6月高分四號(hào)正式投入使用。FPo曹操讀書網(wǎng)

根據(jù)相關(guān)單位在2016年珠海航展公開資料，高分四號(hào)配備有可見光/紅外共口徑光學(xué)相機(jī)，這個(gè)相機(jī)既可以在白天工作，也能在夜晚惡劣氣候條件下工作，具有凝視、區(qū)域、機(jī)動(dòng)巡查三種工作模式，可見光紅外通道分辨率優(yōu)于50米，成像寬度優(yōu)于500*500公里，紅外通道分辨率優(yōu)于400米，成像幅寬優(yōu)于400*400公里。FPo曹操讀書網(wǎng)

衛(wèi)星數(shù)據(jù)主要用于海洋監(jiān)測(cè)與評(píng)估、氣象天氣監(jiān)測(cè)、林業(yè)調(diào)查與監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)與應(yīng)急等領(lǐng)域?qū)Ω邥r(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)的需求，為相關(guān)部門決策提供重要參考和依據(jù)。FPo曹操讀書網(wǎng)

通過高分四號(hào)衛(wèi)星的研制，國(guó)內(nèi)相關(guān)單位攻克了一系列技術(shù)難關(guān)，包括高軌光學(xué)遙感衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、高軌衛(wèi)星姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)、高穩(wěn)定控制、星載綜合信息處理等等關(guān)鍵技術(shù)，為下一步研制更高分率衛(wèi)星打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲歐洲或者在赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡基礎(chǔ)上研制新一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲美國(guó)準(zhǔn)備采用可收放光學(xué)孔徑系統(tǒng)
FPo曹操讀書網(wǎng)

前面說過鏡片是高步軌道高分辨率衛(wèi)星關(guān)鍵和基礎(chǔ)。鏡片直徑越大，分辨率越高。不過鏡片越大，制造難度也就越大，任何微小突起或者裂紋都會(huì)降低鏡片性能。FPo曹操讀書網(wǎng)

根據(jù)相關(guān)資料，現(xiàn)代衛(wèi)星相機(jī)光學(xué)片精度要求達(dá)到納米級(jí)，而一個(gè)原子直徑大約為0.1納米，換句話說鏡片突起不能超過數(shù)十個(gè)原子高度，難度可想而知。長(zhǎng)春光機(jī)所經(jīng)過努力，成功制成直徑為4米的高精度碳化硅非球面反射鏡，這是當(dāng)今口徑最大的單體碳化硅反射鏡。FPo曹操讀書網(wǎng)

目前歐洲赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星光學(xué)鏡片最大，它的鏡片直徑大約是3.5米，有消息說歐洲就準(zhǔn)備在赫歇爾基礎(chǔ)上研制新一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲歐空局認(rèn)為鏡片直徑在4米的話，分辨率大約在5-10米左右
FPo曹操讀書網(wǎng)

海外資料據(jù)此認(rèn)為中國(guó)下一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星鏡片直徑大約在4米左右。歐洲航天局曾經(jīng)提出一個(gè)類似同步軌道高分辨率衛(wèi)星計(jì)劃，后者在主鏡片直徑為4米情況下，空間分辨率大約可以達(dá)到5-10米左右。FPo曹操讀書網(wǎng)

這個(gè)指標(biāo)已經(jīng)能夠?qū)Υ笮湍繕?biāo)進(jìn)行詳細(xì)識(shí)別，例如海上大型艦船，不但可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，還能夠識(shí)別目標(biāo)型號(hào)，甚至可以觀察甲板艦載機(jī)型號(hào)和數(shù)量。FPo曹操讀書網(wǎng)

限制同步軌道高分辨率衛(wèi)星另外一個(gè)瓶頸是運(yùn)載火箭整流罩空間和運(yùn)載能力。此前國(guó)內(nèi)這兩方面能力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭是長(zhǎng)征3乙運(yùn)載火箭，它的整流罩直徑為4米,同步軌道運(yùn)載能力為5.5噸，這個(gè)指標(biāo)無法發(fā)射鏡片直徑為4米的大型衛(wèi)星。隨著國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)征5號(hào)遠(yuǎn)載火箭投入使用，這個(gè)問題迎刃而解。FPo曹操讀書網(wǎng)

長(zhǎng)征5號(hào)整流罩直徑大約在5米左右，同步軌道運(yùn)載能力超過10噸，這些指標(biāo)發(fā)射大型同步軌道高分辨率衛(wèi)星沒有太大問題。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)

▲胖五是新一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星的物質(zhì)基礎(chǔ)之一
FPo曹操讀書網(wǎng)

可以預(yù)測(cè)中國(guó)新一代同步軌道高分辨率衛(wèi)星發(fā)射之后，中國(guó)對(duì)地觀測(cè)能力將邁入當(dāng)今頂尖行列。FPo曹操讀書網(wǎng)

FPo曹操讀書網(wǎng)