本
文
摘
要
2022年1月26日，由中国航天科技集团有限公司第八研究院抓总研制的陆地探测一号01组A星在酒泉卫星发射中心成功发射。在轨后，陆地探测一号01组A星将为地质灾害、土地调查、地震评估、防灾减灾、基础测绘、林业调查等领域提供强有力的空间技术支撑。卫星突破了严格回归轨道设计与控制等关键技术，填补了我国L波段合成孔径雷达（SAR）卫星领域的多项空白，可在千里之外的太空实现地表毫米级的形变测量，对地质灾害隐患的早期识别、灾后评估与救援具有重要意义。
陆地探测一号卫星由国家航天局立项批复，是《国家民用空间基础设施中长期发展规划》“十三五”期间首个启动的卫星型号，由A、B两颗完全相同的L波段合成孔径雷达（SAR）卫星构成，在轨后将以跟飞、绕飞模式分别实现重复轨道差分干涉形变测量与干涉地形测绘。作为陆地探测一号01组的首颗星，陆地探测一号01组A星将与后续发射的B星长期工作于跟飞编队模式下，共同构建全球首个用于地表形变干涉测量应用的L波段双星星座。双星除长期跟飞编队构型外，还将以近距离绕飞编队协同观测，实现大范围地形测量，提高林下地形的获取能力，是进行自然资源调查体系构建、全球地理信息资源建设与更新、高精度地形数据更新的重要支撑。
陆地探测一号01组A星重量约3.2吨，SAR天线总面积超过33平方米，是目前国内在轨口径最大的SAR卫星。卫星运行于607公里高度的准太阳同步轨道，搭载了先进的L波段多极化多通道SAR载荷，具有全天时、全天候、多模式对地观测能力。
穿云透雾：服务国计民生
地质灾害是人类面临的共同问题，我国地质灾害种类繁多，每年因山体滑坡、泥石流、地震、地面塌陷等造成的人民生命安全和财产损失以百亿计。但同时，地质灾害的监测又是世界科学家面临的共同难题。
“地质灾害往往会造成通讯、道路的中断。比如汤加火山喷发后，地面通讯全部中断，卫星观测数据就成为救灾工作的第一手资料。” 陆地探测一号01组卫星总设计师陈筠力介绍，“地质灾害发生的同时，往往伴随降水、云雾等现象。雷达卫星的特点，使其可以穿透云层和地表植被，实现全天候、全天时、高精度的观测，在灾害监测中具有得天独厚的优势。”
此次发射的陆地探测一号卫星采用了L波段合成孔径雷达差分干涉探测体制。“L波段雷达的波长在23厘米左右，对植被具有更好的穿透力，适应我国山地多、林木覆盖较广的特点。”陈筠力介绍。“差分干涉其实就是应用了物理学上波的干涉原理，通过卫星雷达获取同一个地区的遥感数据，然后进行演化和计算，形成差分干涉图，比对后就可以获取地表精确到毫米级精度的形变。能为地质学家开展地质灾害隐患早期识别、地震监测、火山运动、构造运动、城市沉降等研究提供重要的技术支撑。”
据悉，此次卫星搭载的SAR天线总面积超过33平方米，是目前国内在轨口径最大的SAR卫星。地面观测分辨率达到米级，形变测量精度达毫米级。
精准控制：在轨飞行不偏航
卫星在地球轨道上不断绕飞运动，而差分干涉的原理要求卫星在多次飞行后，必须能在同一位置进行观测，这给卫星的轨道设计及控制提出了前所未有的挑战。
“卫星在太空飞行，实际也是有一根‘车道’的，但受到各种因素的影响，飞行轨迹会有上下左右的变化，把它形象化，就会形成一个类似‘管道’的模型。严格回归轨道设计与控制，就是确保卫星在飞行中尽量要运行于这个管道之中，不偏航。” 卫星副总设计师王文妍解释。
研制团队基于精准的地球高阶重力场模型，提出了严格回归轨道设计新方法，创新性地采用立体空间自主确定与控制技术，使卫星回归精度可达亚米级。重复观测时，卫星轨道管道控制半径可精确控制在350米以内，达到国际先进水平。
多极化：多彩描绘秀美山河
多极化和全极化是当前SAR遥感发展的主要方向。“简单来理解，单极化就是一幅黑白图像，而多极化的图像则包含更丰富的地物信息，可以多彩地描绘我们锦绣的山河。”卫星总指挥李瑞祥解释。
为了解决传统SAR卫星全极化可视范围小、应用受限的问题，卫星研制团队创新性地提出了混合极化星载SAR波束赋形等一系列成像新技术，将使全极化模式可视范围提高两倍，大幅提升卫星观测性能。“为了适应地质、土地、地震、减灾、测绘、林业等行业不同的观测需求，我们对卫星的观测模式进行了优化设计，并将在国内首次实现混合模式极化观测，将有力提升土地利用分类等定量遥感业务能力”。李瑞祥介绍。
陆地探测一号01组A星的发射，将实现我国差分干涉SAR数据的自主可控，显著降低地质、地震、应急等行业应用对国外SAR数据的依赖，并为可持续发展等全球目标的实现提供强大的空间观测技术支持。
长征四号丙运载火箭是由八院抓总研制的常温液体三级运载火箭，性能优良、用途广泛。针对不同类型的卫星，长征四号火箭可采取灵活的发射方式，具备发射多种类型、不同轨道要求卫星的能力，可实施一箭单星或多星发射，其太阳同步圆轨道运载能力可达3吨（轨道高度700公里）。
长征四号系列运载火箭总指挥仓飚介绍，本次发射任务是长征四号系列火箭2022年的开局之战，也是长四“冗余改进二”状态在酒泉卫星发射中心的首次任务；火箭控制系统采用“单十表光纤惯组”状态；全箭采用锂离子电池供电；采用通用型WRP002运载火箭地面测发控系统，实现了测发控系统的小型化、自动化和无人值守。
2022年长四试验队进场后执行七天宿舍到厂房“两点一线”的防疫政策，期间完成多轮次核酸检测；型号队伍与发射场系统完成了全面的技术交底和接口协调工作，针对双方重点关注的火箭技术状态和工作流程变化、新产品新设备的使用进行了多层次、多专业、多角度的深入交流，确保产品质量受控、工作流程受控、状态全面把控。
本发长四任务采用成熟的发射场质量确认制，将现场记录表和质量确认过程融入“数字化管理系统”，实现工作无纸化的同时可以实时掌握工作进度。此外，试验队坚持工作日清制度，保证每一项工作持续推进、按时完成，确保每一项待办及时闭环。
正值寒冬腊月，此时的酒泉也是一年中最冷的时候，针对低温发射工况，型号队伍提前制定冬季发射保障方案，与发射场系统共同采取多种措施，保障火箭测试和发射条件满足要求；试验队也为队员们准备了棉衣、棉帽、保暖贴等防寒物资，为队员们提供强有力的后勤保障。
本次发射是长征四号系列运载火箭第86次发射，是八院抓总研制的长征系列运载火箭第152次发射，也是长征系列运载火箭第407次发射。
