□ 東方星

衛(wèi)星海洋遙感對觀測與研究全球海洋環(huán)境和海洋資源具有重要作用，其特點是快速、連續(xù)、大范圍和能同時觀測多個參數(shù)。目前，全球已發(fā)射了40多顆探測海洋的衛(wèi)星，包括專用海洋衛(wèi)星和裝載多種遙感器具有大氣、海洋、陸地等環(huán)境監(jiān)測能力的綜合型遙感衛(wèi)星。海洋衛(wèi)星是專門用于觀測和研究海洋的人造地球衛(wèi)星。雖然利用氣象衛(wèi)星和資源衛(wèi)星也可以獲得一些海洋現(xiàn)象的信息，但由于海洋現(xiàn)象和變化的特殊性，對其觀測和研究需要專門的海洋衛(wèi)星。這類衛(wèi)星主要攜帶紅外和微波遙感器，以便接受海洋輻射和反射的電磁波信息，并將這些信息發(fā)送給地面，經(jīng)處理就能獲得反映海洋現(xiàn)象和變化的各種重要信息。

日本海洋觀測衛(wèi)星-1

分類的方法

與中國海洋衛(wèi)星一樣，國外海洋衛(wèi)星也分三類，但分類方法有所不同。其具體分類方法如下：

美國海洋衛(wèi)星-1海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，是世界上第一顆海洋衛(wèi)星

一類是海洋水色衛(wèi)星。這類衛(wèi)星與中國的海洋一號系列衛(wèi)星一樣的，主要用于探測海洋水色要素，如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、有色可溶有機(jī)物等，此外也可獲得淺海水下地形、海冰、海水污染以及海流等有價值的信息。它的主遙感器是海洋水色儀，即可見光多光譜掃描輻射計，特點是采用定量遙感儀器，靈敏度和信噪比高，光譜分辨率高，含大氣校正波段。其典型代表是美國“海星”衛(wèi)星和印度遙感衛(wèi)星-P3等。此外，還有其他多顆這樣的衛(wèi)星。

印度海洋衛(wèi)星-2

第二類是海洋地形衛(wèi)星。它主要用于探測海表面拓?fù)?，即探測海平面高度的空間分布、海冰、波高、海面風(fēng)速和海流等。其在地球物理、海洋大中尺度動力過程等學(xué)科研究上的科學(xué)價值以及在海洋災(zāi)害預(yù)報和海底油氣資源勘探開發(fā)方面的經(jīng)濟(jì)價值是顯而易見的。這類衛(wèi)星一般只配置2臺遙感器，即雷達(dá)高度計和微波輻射計，主遙感器是雷達(dá)高度計，微波輻射計僅作為水汽遙感器使用，為雷達(dá)高度計的水汽訂正服務(wù)。其典型代表是的美國和法國合作研制的“托佩克斯/海神”和“賈森”1、2等。

第三類是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星。它主要用于探測海洋動力環(huán)境要素，如海面風(fēng)場、浪場、流場、海冰等，此外，還可獲得海洋污染，淺水水下地形、海平面高度信息。其通常裝載有合成孔徑雷達(dá)、微波散射計、雷達(dá)高度計和微波輻射計等（微波輻射計僅作為水汽遙感器使用）。這些微波遙感器組合后可提供全天時、全天候的海況實時監(jiān)測資料，能獲得波向、波浪功率譜和流場及海溫等方面的信息，實時監(jiān)測的高覆蓋率，大面積測量和高分辨率海面資料對改進(jìn)海況數(shù)值預(yù)報模式，提高預(yù)報效果，包括短期、中期乃至長期預(yù)報具有極其重要的意義。其典型代表是的歐洲遙感衛(wèi)星-1、2和環(huán)境衛(wèi)星-1。歐洲遙感衛(wèi)星-1、2裝有微波散射計、雷達(dá)高度計和微波輻射計等遙感器，主要目的是開展衛(wèi)星測量海洋動力基本要素，為用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)服務(wù)及為世界大洋合作研究項目提供業(yè)務(wù)服務(wù)參數(shù)（包括海面風(fēng)場、大地水準(zhǔn)面、海洋重力場、極地海冰的面積、邊界線、海況、風(fēng)速、海面溫度和水氣等）。

歐洲遙感衛(wèi)星-1用于測量海洋動力基本要素

美法合作研制的“托佩克斯/海神”（左）和“賈森”2對海洋進(jìn)行聯(lián)合探測

這三類衛(wèi)星是監(jiān)測全球海洋變化研究的重要手段。例如，已用歐洲遙感衛(wèi)星-1、2加強(qiáng)了對海洋動力過程的科學(xué)認(rèn)識，尤其是北極海域的各類海洋現(xiàn)象；已用“托佩克斯/海神”衛(wèi)星研究了大洋環(huán)流及其在長期氣候演變中的效應(yīng)等。

探海三步曲

至今，國外海洋衛(wèi)星的發(fā)展現(xiàn)已經(jīng)歷了探索試驗（1970～1978）、試驗研究（1978～1985）和應(yīng)用研究（1985～至今）三個階段。

在探索試驗階段，早在1962年美國進(jìn)行了載人水星號試驗飛行，第1次從160米高空觀測海洋，拍攝了海洋照片，開創(chuàng)了從太空探測海洋的新紀(jì)元。此后，美國先后用氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和空間站等航天器搭載海洋探測儀器，進(jìn)行探索試驗。

剛剛退役的歐洲環(huán)境衛(wèi)星-1

在試驗研究階段，美國于1978年6月22日發(fā)射了海洋衛(wèi)星-1海洋動力環(huán)境衛(wèi)星，它是世界第一顆海洋衛(wèi)星。雖然由于電源故障，該衛(wèi)星僅工作了106天，但它仍傳回了非常有價值的數(shù)據(jù)，特別是首次提供了民用合成孔徑雷達(dá)的數(shù)據(jù)，為以后發(fā)展民用合成孔徑雷達(dá)打下了基礎(chǔ)。星上雷達(dá)高度計及傳回的數(shù)據(jù)也為“托佩克斯/海神”衛(wèi)星打下了基礎(chǔ)。該衛(wèi)星還裝有探測風(fēng)場的微波散射計、探測海面溫度和大氣水分的多譜段微波輻射計等。

在應(yīng)用研究階段，美國、蘇聯(lián)／俄羅斯、日本、歐洲、加拿大、印度和韓國等國先后把形形色色的海洋衛(wèi)星送上太空。

在海洋水色衛(wèi)星方面，現(xiàn)在能研制和發(fā)射此類衛(wèi)星的國家有中國、美國、俄羅斯、印度、韓國等。

1997年8月1日，美國發(fā)射了世界上第一顆專用海洋水色衛(wèi)星——“海星”。該衛(wèi)星只裝有海洋寬視場遙感器，用于海洋水色探測和海洋生產(chǎn)力研究。該遙感器由一個光學(xué)掃描儀和一個電子設(shè)備模塊組成，掃描裝置驅(qū)動一個離軸的折疊望遠(yuǎn)鏡和一個轉(zhuǎn)動的半角望遠(yuǎn)鏡，兩者相位上同步，望遠(yuǎn)鏡速率比反射鏡大一倍。其應(yīng)用目標(biāo)包括科學(xué)和技術(shù)兩方面內(nèi)容?？茖W(xué)目標(biāo)包括：確定海洋浮游生物大量繁殖的空間和時間分布，以及全球尺度上的海洋浮游生物生產(chǎn)力規(guī)模和變化情況；量化分析海洋在全球碳循環(huán)和其他生物化學(xué)循環(huán)中的作用；認(rèn)識和量化分析海洋物理過程與大尺度生產(chǎn)力圖形之間的關(guān)系；了解河流滋養(yǎng)海洋的結(jié)果；促進(jìn)海洋水色數(shù)據(jù)處理技術(shù)的提高和應(yīng)用的推廣等。技術(shù)目標(biāo)包括：研究和驗證用于生物光學(xué)特性和大氣修正的算法；演示和校正星上海洋寬視場遙感器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作性能及測量精度，并評估其軌道特性等。

美法合作研制的“賈森”-2海洋衛(wèi)星

歐洲“土壤濕度與海洋鹽度”衛(wèi)星

1987年、1990年，日本先后發(fā)射了海洋觀測衛(wèi)星-1A、1B，它們帶有多種輻射計：多光譜輻射計、微波輻射計、熱紅外和可見光輻射計,還帶有CCD探測器，主要用于觀測海洋水色和海表溫度。

1999年，韓國發(fā)射了韓國多用途衛(wèi)星-1，裝有海洋水色成像儀，用于海洋水色探測。

在海洋地形衛(wèi)星方面，美國和法國合作研制的“托佩克斯/海神”和“賈森”-1、2等海洋地形衛(wèi)星，先后在1992年、2001年和2008年升空，目前在軌運行的“賈森”-2衛(wèi)星是目前最先進(jìn)的海洋地形衛(wèi)星，用于提供高精度的海面高度數(shù)據(jù)。

2008年6月20日上天的“賈森”-2耗資4.33億美元，采用多用途衛(wèi)星平臺，質(zhì)量只有約553千克，功率620瓦，運行在高約1336千米、傾角66°的軌道上，使用壽命為5年。該衛(wèi)星用于繪制海面地形圖、改進(jìn)颶風(fēng)等海洋天氣預(yù)報，探測精度達(dá)到2.5厘米～5厘米，幫助科學(xué)家更好地跟蹤洋流，了解地球環(huán)流和氣候變化的規(guī)律，改進(jìn)颶風(fēng)等海洋天氣預(yù)報，更好地認(rèn)識諸如厄爾尼諾、拉尼娜等海洋氣候現(xiàn)象，每10天完成一次對全球洋面高度的測量，從而確定海洋環(huán)流、氣候變化及海平面上升情況。它攜帶了海神-3高度計、改進(jìn)型微波輻射儀、多普勒追蹤系統(tǒng)接收儀、激光反射鏡陣列和全球定位系統(tǒng)等多種先進(jìn)觀測儀器，其中的海神-3雷達(dá)高度計可測量洋流、海浪特征和風(fēng)速，測量海平面的高度的誤差僅為3.3厘米左右，使得繪制海面地形圖成為可能。入軌后該衛(wèi)星一直向地面?zhèn)鬏斎蚝Ｆ矫娓叨?、洋流流速及方向、海洋?nèi)儲存的熱量等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有助于提高颶風(fēng)預(yù)測準(zhǔn)確度，并更準(zhǔn)確地為船舶提供海事氣象預(yù)報。其另一項重要任務(wù)是收集海洋變化的各種數(shù)據(jù)，從而對全球氣候變暖的規(guī)模及影響進(jìn)行評估?！百Z森”-2涉及的科研領(lǐng)域包括航海氣象、海況預(yù)報、氣候監(jiān)測、海洋與地球系統(tǒng)等。

在海洋動力環(huán)境衛(wèi)星方面，2002年3月1日發(fā)射的歐洲環(huán)境衛(wèi)星-1是歐洲遙感衛(wèi)星-1、2的后續(xù)衛(wèi)星，今年剛停止工作。它上仍裝載了歐洲遙感衛(wèi)星-1、2上的海洋遙感器，其技術(shù)性能有所改進(jìn)，探測能力亦會增強(qiáng)，還具有探測海洋水色環(huán)境和海岸帶的能力，如葉綠素濃度、泥沙含量、有色可溶有機(jī)物及海洋污染和海岸形成過程等，而歐洲遙感衛(wèi)星-1、2則不具備這種能力。該衛(wèi)星配置了8臺遙感器，其中用于海洋觀測的包括：先進(jìn)合成孔徑雷達(dá)、雷達(dá)高度計、微波輻射計、先進(jìn)沿軌掃描輻射計、中分辨率成像光譜儀。

蘇聯(lián)/俄羅斯的海洋-01系列衛(wèi)星

現(xiàn)狀與未來

1996年，印度發(fā)射了第一顆試驗型海洋衛(wèi)星——印度遙感衛(wèi)星-P3。該衛(wèi)星上的海洋觀測遙感器是模塊式光電掃描儀，主要用于海岸帶探測，幅寬2800千米。

1999年，印度發(fā)射了一顆業(yè)務(wù)型海洋衛(wèi)星——印度遙感衛(wèi)星-P4（又叫海洋衛(wèi)星-1）。該衛(wèi)星裝載的遙感器包括海洋水色監(jiān)測儀和多頻掃描微波輻射儀，主要用于獲取海洋表面溫度、風(fēng)速以及海洋上空大氣中的云液和水蒸汽含量等數(shù)據(jù)。2009年，印度發(fā)射了海洋衛(wèi)星-2，衛(wèi)星裝有海洋水色監(jiān)測儀和Ku頻段微波散射計，主要用于海風(fēng)觀測。

蘇聯(lián)/俄羅斯從1979年起發(fā)射了一批用于海洋和極區(qū)冰況觀測的海洋水色衛(wèi)星，稱為海洋-01系列衛(wèi)星，到1995年8月底一共發(fā)射了12顆(包括1次失敗)，其中1988年5月至1994年10月所發(fā)射的4顆衛(wèi)星也稱為海洋-1～4。這些衛(wèi)星裝有X波段側(cè)視雷達(dá)、可見光/紅外掃描儀、微波輻射計，重1.95噸，設(shè)計壽命半年到一年。

俄羅斯從1997年起發(fā)射新一代大型海洋-0系列衛(wèi)星，設(shè)計壽命增加到3年，重量6.5噸。它裝載9臺遙感器，主要特點是光學(xué)遙感器分辨率提高了，可見光的分辨率25～200米，紅外的分辨率100～600米。另外，烏克蘭計劃利用海洋-0系列衛(wèi)星的平臺及部分遙感器，加入合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行海洋和資源探測。

2009年，歐洲發(fā)射了“土壤濕度與海洋鹽度”衛(wèi)星，用于提供規(guī)則的海表鹽度地圖，并可展示大量淡水在何處何時出現(xiàn)。

今年，法國和印度合作研制的“薩拉爾”海洋衛(wèi)星將升空，運行在高800千米的太陽同步軌道上。該衛(wèi)星質(zhì)量約450千克，采用印度微型平臺-2，裝有法國的Ka頻段高度計、多普勒軌道學(xué)與無線電定位集成衛(wèi)星系統(tǒng)、激光反射鏡陣列等，壽命為3年～5年。其中首次采用的Ka頻段高度計可以避免電離層變化對測量的影響，提高觀測數(shù)據(jù)的水平分辨率，改善近海、冰水混合區(qū)觀測資料的精度，并增加海灣、內(nèi)陸水域和陸地觀測數(shù)據(jù)的采樣，但Ka頻段高度計對雪面的穿透深度只有0.1米～0.3米（Ku高度計為2米～10米），且在對流層中水汽含量較高時會干擾觀測結(jié)果，不過，它仍能獲得很高比例的可用觀測數(shù)據(jù)?！八_拉爾”用于精確、連續(xù)測量全球的海洋表面高度、有效波高度和風(fēng)速，提升海洋學(xué)研究水平及，以及對全球氣候變化分析和預(yù)報能力。

印度和法國聯(lián)合研制的“薩拉爾”海洋監(jiān)測衛(wèi)星

2010年上天的韓國通信-海洋-氣象衛(wèi)星-1是第一顆運行在地球同步軌道上運行海洋觀測衛(wèi)星

現(xiàn)在，歐美正在建造用于替換“賈森”-2的“賈森”-3海洋地形衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星的重量為553千克，設(shè)計壽命3年，預(yù)計將在2013年發(fā)射。屆時，它將運行在距地面1336千米的軌道上，超越目前在軌運行的“賈森”-2，實現(xiàn)高精度海洋地形測量的連續(xù)性，還將為實現(xiàn)連續(xù)多個海洋地形測量任務(wù)搭建橋梁?！百Z森”-3上的海神-3B雙頻測高儀是其關(guān)鍵設(shè)備，星上其他設(shè)備與“賈森”-2基本相同。

總的來講，現(xiàn)代海洋衛(wèi)星具有以下特點：衛(wèi)星普遍運行在太陽同步軌道，軌道定位精度高，采用多種遙感器配合測量，采用大型綜合性遙感平臺，光學(xué)遙感器向多波段、高光譜、高空間分辨率發(fā)展，雷達(dá)高度計性能進(jìn)一步提高，合成孔徑雷達(dá)廣泛應(yīng)用于海洋探測，國際合作進(jìn)一步增強(qiáng)。

海洋衛(wèi)星現(xiàn)正朝大小兩個方向發(fā)展，其中小型海洋衛(wèi)星的設(shè)計思想是“輕質(zhì)量、低成本、快交付、多用途”，大型海洋衛(wèi)星的設(shè)計思想是同時搭載多種遙感器進(jìn)行綜合測量。

海洋水色衛(wèi)星的發(fā)展趨勢是：星載遙感器將有更高的光譜分辨率，在波段配置上實現(xiàn)窄波段高靈敏度；衛(wèi)星觀測覆蓋周期進(jìn)一步縮短，覆蓋范圍由局部海域變?yōu)槿蚝Ｑ?；衛(wèi)星運營進(jìn)入業(yè)務(wù)化、系列化。

海洋地形衛(wèi)星的發(fā)展趨勢是：提高測量精度，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，軍用與民用兼顧，進(jìn)入民用業(yè)務(wù)化階段。

海洋動力環(huán)境衛(wèi)星的發(fā)展趨勢是：進(jìn)一步提高微波遙感器的性能，實現(xiàn)多種遙感器的集成，包括可見光、紅外到微波波段，發(fā)展綜合型環(huán)境觀測衛(wèi)星。