冯刚

近日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分五号02星发射升空。卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。

据国家航天局相关人员介绍，这是生态环境部牵头研制建设的首颗具备大气和陆表环境综合观测能力的业务卫星。

这颗卫星将全面提升我国大气、水体、陆地的高光谱观测能力，满足我国在环境综合监测等方面的迫切需求，为大气环境监测、水环境监测、生态环境监测以及环境监管等环境保护主体业务提供国产高光谱数据保障。

高分五号02星也是我国生态环境“卫星家族”的第6位成员，它也将和其他5名“兄弟姐妹”一起，为我国的生态环境保护事业贡献力量。

多项载荷 功能强大

环境卫星是我国继气象、海洋、资源卫星系列之后发射的又一个新型民用卫星系列，其影像数据经过处理后可以产生与Landsat TM图像大致相同的效果。随着我国卫星传感器技术的不断改进，卫星影像的质量将逐步提高，这将促进该影像在生态监测、灾害监测中的广泛应用，从而推动我国遥感应用事业的快速发展。

我国民用卫星可分为四大体系——分别是气象卫星、资源卫星、海洋卫星和环境卫星。相比于其他系列，环境卫星虽起步较晚，但发展较快。

自2008年環境一号A、B星成功发射，到2012年环境一号C星发射上天，标志着我国的环境监测有了“天眼”相助。随后，2020年9月，环境二号A、B星一箭双星发射成功，加上刚刚发射的高光谱观测卫星，生态环境“卫星家族”如今已有6位“家庭成员”在轨服役。

据专家介绍，高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域。地球上不同的元素及其化合物都有独特的光谱特征，是识别和分析不同物体特征的一种重要“身份证”。

相比光学成像卫星只能看到物质的形状、尺寸等信息，高光谱卫星具备的光谱成像技术，可使光谱与图像结合为一体，探测各类物质的具体成分。

高光谱观测卫星采用上海航天技术研究院成熟的SAST3000卫星平台，运行于太阳同步轨道上。卫星共装载了7台探测仪器，覆盖了从紫外到长波红外谱段，融合了成像技术和高光谱探测技术，可实现空间信息、光谱信息和辐射信息的综合观测。

凭借4000余个高光谱遥感探测通道，高光谱观测卫星将实现从几何形状、彩色感知到光谱信息的拓展，为我国遥感观测开启新的视角。

早在1998年，国家相关部门便意识到为实现对我国生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时动态监测，全面反映生态环境质量变化的过程和对趋势进行预测，必须要发展我国自己的环境卫星系统。因而原环境保护部（现生态环境部）与国家减灾委员会共同提出“环境与灾害监测预报小卫星星座系统”建设方案，2002年原国防科工委正式将“环境与灾害监测预报小卫星星座”命名为“环境一号卫星”（代号HJ-1），并列入民用航天“十五”计划和《中国航天白皮书》民用卫星发展重点。

环境一号卫星系统建设的主要任务是利用我国自主小卫星星座，形成对我国生态环境和灾害遥感监测的能力，为我国环境保护与防灾减灾提供遥感信息与技术支撑，全面提高我国环境和灾害信息的获取、处理和应用的水平。

2021年9月11日，中国科学院空天信息创新研究院中国遥感卫星地面站成功接收了高光谱观测卫星首次传回的数据。先后两次接收任务时长分别为10分15秒和8分24秒，数据容量共计117GB，所有数据均处理正常。

卫星家族 齐心协力

据生态环境部卫星环境应用中心卫星发展研究所所长游代安介绍，卫星的功能与其所搭载的探测仪器有着密切关系。比如环境二号A、B星，主要搭载了16米光学相机、红外相机、高光谱成像仪和大气校正仪，主要用于中、大尺度的地表生态环境、水生态环境和大气环境等遥感监测。

最新发射成功的高光谱观测卫星搭载的7台探测仪器中，包括可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪等，可同时实现高光谱、全谱段、多角度、偏振等多种观测数据的融合应用，支撑颗粒物、气态污染物、温室气体等大气环境要素遥感监测，以及生态系统评估、生物多样性监测、水生态环境监测等生态环境重点工作。

“简单来说，此次发射的卫星会看得更清晰，功能更强大，时间、空间范围覆盖更广，观测数据也更准确。”游代安说，无论是秸秆焚烧、违规排放，还是地表破坏、海面溢油等环境问题，都逃不过卫星的火眼金睛。

有人也会发出这样的疑问，既然已经有了5颗生态环境卫星，那此次发射的卫星意义何在，会不会功能重复呢？

游代安解释说，每颗卫星肩负的主任务都各不相同。比如，高光谱观测卫星搭载的5台探测仪器是用于大气环境监测的，两台陆地观测载荷可用于生态系统精细化分类、水质参数反演、热污染源探测等。而之前发射的环境二号A、B星在高光谱和红外空间分辨率上，会略低于新的高光谱观测卫星，它们会被更多应用于大范围的自然生态、水生态环境监测等。

“卫星不怕多，在轨越多一方面可实现组网运行，大幅提升数据获取和覆盖能力，提高重访性能，另一方面不同卫星也可以起到互补的作用。”游代安说。

生态环境部卫星环境应用中心卫星工程首席专家刘思含对此也解释说：“一颗卫星或多颗同类型卫星不能监测所有的环境问题，往往需要协同多颗卫星，通过多要素、多手段、多尺度、多相位的多星多载荷协同应用，支撑实现‘高精度、全方位、短同期’的生态环境遥感监测，构建天地一体化生态环境立体监测体系。这是生态环境部对卫星遥感监测提出的整体规划。”

比如中分辨率大幅宽的卫星数据适合开展大范围快速巡查，发现疑似生态环境问题后，再利用高分辨率卫星进行精细化探测。

通过多星的协同使用，可以提高卫星遥感在生态环境监管方面主动发现问题的能力，支撑生态环境遥感监测从过去以事后查证为主向事后查证与主动发现并重转变，提高多源卫星的综合应用效能，助力深入打好污染防治攻坚战，这也是新时期生态环境管理对卫星遥感应用提出的新要求。

国际领先 服务未来

虽然卫星的功能十分强大，但有人不免也产生这样的担心：这些“天眼”距离我们如此遥远，能将地面上的物体全部分辨清晰吗？

对此，刘思含解释说，卫星数据其实是通过卫星上的数传天线，将数据传输到卫星地面接收站的数据接收系统，再到数据预处理系统，经辐射处理、几何校正等处理流程后，生成1-2级初级数据产品，最后再传输给应用系统，用于生产高级专题和应用产品。因而清晰度完全不用担心。

生态环境部卫星环境应用中心卫星发展研究所工程师滕佳华也表示：地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征，光谱因此被视为辨别物质的“指纹”，是用来分析不同物体特征重要的“身份证”。高光谱相机，能够更精细地探测地表物体的光谱特性，识别物体的特征。

不仅如此，高光谱观测卫星上搭载的全谱段光谱成像仪，其空间分辨率为40米，达到了国际民用卫星的最高程度，可以更好地支撑核电厂温排水、城市热污染监管等生态环境保护工作。

另外，刘思含还强调，在颗粒物探测方面，高分五号02卫星搭载的大气气溶胶多角度偏振探测仪和高精度偏振扫描仪两台载荷，在国际上首次通过“偏振交火”的方式进行联合观测，实现了全球大气气溶胶和云的光学及微物理参数探测及近地表颗粒物（PM2.5和PM10）的定量化监测。

“大气气溶胶多角度偏振探测仪是目前国际上谱段最多、观测角度最多、偏振探测能力最强的气溶胶偏振探测载荷。这也意味着，利用高光谱卫星，不仅能清晰地看到全中国的情况，全世界的温室气体浓度和分布也都能尽在掌握。有了这些数据，我们就可以更好地了解掌握全球大气环境，助力碳达峰碳中和目标早日实现。”