15年攻关实现“从0到1”，这颗卫星创世界纪录

北京日报客户端 | 记者 刘苏雅 通讯员 张未 刘锦洋 王琬涵 张兰兰

记者从国家航天局获悉，于8月13日发射的世界首颗进入工程实施阶段高轨合成孔径雷达卫星陆地探测四号01星，经过4次变轨后，于近日顺利进入工作轨道，合成孔径雷达（SAR）天线成功展开，完成了卫星入轨初期飞控试验主要工作，卫星工况正常，状态良好，后续将继续开展在轨测试等工作。

卫星工作示意图

陆地探测四号01星从设想提出到发射历时15年，研制团队攻克高轨微波成像、大功率、精密定轨等一系列技术，实现了世界上高轨SAR卫星“从0到1”的突破。

世界高轨SAR卫星“从0到1”

研制陆地探测四号01星的想法，始于2008年我国发生的南方雪灾、汶川地震等突发灾害。灾害信息获取是世界各国防灾减灾的重要前提，而利用天基遥感手段进行观测则是绝佳方案，我国自然灾害种类多、分布地域广，防灾减灾工作十分重要。

合成孔径雷达工作不受光照、天气条件限制，是极端天气条件下观测的一把好手。航天科技集团五院研制团队想到，地球同步轨道SAR卫星能凭借高轨道带来的高重访、超大幅宽、强机动优势，填补低轨SAR卫星过境时间短、重访时间长、观测范围小的不足，同时具备全天时、全天候“随叫随到”特点，满足灾害观测要求。

不过，如何让合成孔径雷达在高轨顺利成像，可谓是“世界级难题”。此前许多国家都曾提出过高轨SAR的理论构想，但是囿于可实现性，仍未付诸工程实施。从设想提出到发射，研制团队一干就是15年，围绕高轨微波成像、大功率、精密定轨等技术开展攻关。

卫星研制人员检查产品数据情况

与光学卫星“咔嚓”拍张照不同，SAR卫星依靠数据反演进行成像。陆地探测四号01卫星副总设计师刘立平介绍，为确保成像，研制团队率先对成像算法精确性开展研究，对梳理出的诸多影响成像的因素逐一分析讨论，量身定做出一套可行算法。

高轨卫星位于“千里之外”，雷达信号在太空中传输呈指数型衰减。要确保成像质量，如果以同等分辨率的低轨微波雷达卫星发射的功率密度计算，陆地探测四号01卫星必须具备一个中型火力发电厂的能量——这显然行不通。于是，科研团队提出“时间换取功率密度”的思路，将卫星功率大幅压缩至万瓦级。当然，这一功率仍属国内SAR卫星榜首，为此，他们研制全新的功率合成系统，并针对卫星载荷、平台用电需求定制化升级电源技术方案，克服了散热等一系列问题。

研制人员在核对载荷数据

让卫星在距地面36000千米的茫茫宇宙中确定自己的位置有多难？由于其所在位置高于导航卫星，只能“捡”地球另一侧导航卫星“漏过来”的微弱信号，常用方法的精度只能达到百米左右，远不能满足需求。通过“导航卫星+地面测距”定轨方案及误差校正手段，科研团队最终将定轨精度由百米提升至米级，实现精密定轨技术跨代提升。

从设计到投产关关突破

当卫星进入工程研制阶段，如何让卫星背着国内在轨最大直径的大天线、举着又细又长的天线展开臂飞上天，又成为了研制团队要攻克的难点。他们巧妙优化了卫星布局，给大天线找到合适的家，再给天线的“胳膊”安装关节，让天线展开臂“U型”环抱着卫星“房子”，确保整星能顺利搭乘火箭上天。同时，高轨SAR“大功率”的特点对卫星的供电能力提出了极高要求，高品质电源技术的应用确保卫星能稳定工作。

产品从“设计”到“投产”并非易事，大到卫星天线，小到一根电缆，都有着重重关卡等待突破。当卫星各个零部件都生产出来，组合在一起试验时，却再次遇到了“绊脚石”——大功率单机产品发生微放电。面对全新的产品，研制团队逐一分析原因，精准定位至“材料放气干扰”的故障原因，经过近百次的调试，优化出微放电可能性最低的方案。在此基础上，研制团队继续提出在真空环境下增加静置期，最大限度避免放气干扰，确保万无一失。

新产品、新技术也对验证环境提出了新要求。为了找到合适的验证环境，研制团队跑遍了多个城市的多个试验场和实验室，通过一个个巧妙、精密的试验，前后历时2年终于完成新产品的研制和地面验证。

“减灾卫士”一眼看遍长江流域

陆地探测四号01卫星可服务防灾减灾及地震监测、国土资源勘察及海洋、水利、气象、农业、环保、林业等7个行业应用需求，是我国目前行业用户最多的遥感卫星。未来投入使用后，将进一步完善我国天基灾害监测体系，丰富我国重点区域观测手段，全面提升我国防灾减灾救灾综合水平，可谓是“减灾卫士”。

这位“减灾卫士”是如何工作的？航天科技集团五院遥感卫星总体研制人员张庆君介绍，它拥有普查、区域、凝视、应急四种应用模式。“站得高、看得远”使它普查模式单次成像覆盖面积近六分之一个中国，一眼望去几乎能获取整个长江流域的水文信息；区域模式成像面积约为普查模式的五分之一，但分辨率更高；凝视模式是研制团队专为国家灾害应急观测需求定制化的应用模式，可以1小时量级为间隔对受灾区域开展持续多次观测；应急模式则支撑多地灾害同时发生情况下的监测需求。

陆地探测四号01星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》中的遥感科研卫星。国家航天局对地观测与数据中心工程副总师孟令杰表示，过去一年，我国共发射200余颗卫星。我国以卫星遥感、通信、导航为主体的国家民用空间基础设施体系初步形成，后续将持续完善国家空间基础设施建设，推动遥感、通信、导航卫星融合技术发展，加快提升泛在通联、精准时空、全维感知的空间信息服务能力。