文/楊詩瑞

資源衛(wèi)星是專門用于探測和研究地球資源的衛(wèi)星，分為陸地資源衛(wèi)星和海洋資源衛(wèi)星等。資源衛(wèi)星一般位于太陽同步軌道，采用遙感技術(shù)，能夠全面、迅速提供有關(guān)地球資源情況，對開發(fā)資源和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)有重要作用，因此，其研發(fā)和應(yīng)用受到了各航天國家的重視和關(guān)注。

1986年，資源一號衛(wèi)星立項，標(biāo)志著我國開始首顆傳輸型光學(xué)遙感衛(wèi)星的研制。1988年8月，中國與巴西開展資源衛(wèi)星合作。1999年10月，中巴資源衛(wèi)星01星（也稱資源一號衛(wèi)星）成功發(fā)射。發(fā)射成功的20年來，我國資源系列衛(wèi)星家族日益壯大，技術(shù)水平不斷提升，對我國乃至世界國土資源、農(nóng)林水利、環(huán)境保護(hù)、減災(zāi)救災(zāi)等領(lǐng)域的監(jiān)測、規(guī)劃和管理發(fā)揮著重要的作用，推動著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活改善。

資源衛(wèi)星家族日益壯大

截至今年，我國已陸續(xù)發(fā)射多顆中巴地球資源衛(wèi)星（以下均稱“資源一號”）、資源二號和資源三號衛(wèi)星。資源一號衛(wèi)星包括01星、02星、02B星、02C星、02D星和04星，資源二號衛(wèi)星已發(fā)射01星、02星和03星，資源三號已發(fā)射01星和02星。這其中部分衛(wèi)星已經(jīng)退役，后續(xù)衛(wèi)星尚處于預(yù)備發(fā)射、立項規(guī)劃或研制階段。資源衛(wèi)星家族成員梯次接替、生生不息，譜系不斷擴(kuò)充，也見證了我國測繪地理信息領(lǐng)域的興盛繁榮。

資源衛(wèi)星各負(fù)使命，資源一號01星、02星分別于1999年10月和2003年10月發(fā)射，是我國第一代傳輸型地球資源衛(wèi)星，最初定位為“百家星”，遙感數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地質(zhì)礦產(chǎn)、能源、土地、環(huán)保、海洋、測繪、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測等眾多國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域服務(wù)。

2000年9月，我國自行研制的資源二號01星發(fā)射升空，相較資源一號01星，其總體技術(shù)性能有了新的發(fā)展和提高，主要用于城市規(guī)劃、農(nóng)作物估產(chǎn)和空間科學(xué)實驗等領(lǐng)域。2002年10月和2004年11月，資源二號02星、03星成功發(fā)射，在太空呈現(xiàn)出“三星高照”的態(tài)勢，交相輝映，配合工作，服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

▲ 資源一號衛(wèi)星

資源一號01星、02星的成功應(yīng)用，為中巴進(jìn)一步深化合作增添信心，03星、04星的合作計劃延續(xù)而出。但由于研制進(jìn)展緩慢，且02星發(fā)生星上電源故障，影響預(yù)期壽命，為保證遙感數(shù)據(jù)的連續(xù)性，2007年9月和2011年12月，資源一號02B、02C星先后發(fā)射升空，開啟組網(wǎng)觀測，確保系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2012年1月，資源三號01星發(fā)射升空，這是我國首顆自主民用高分辨率立體測繪衛(wèi)星，通過立體觀測，可測制1:5萬比例尺地形圖，為國土資源、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域提供服務(wù)。2016年5月，資源三號02星成功發(fā)射，與01星組網(wǎng)運(yùn)行，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)分辨率和精度，縮短重訪周期，極大改善了我國自主高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)不足的局面，進(jìn)一步豐富和完善了衛(wèi)星測繪應(yīng)用體系。

2014年12月，資源一號04星成功發(fā)射，成為中巴合作新的里程碑。這是我國第二代資源衛(wèi)星，重點為中國、巴西和非洲地區(qū)提供中等分辨率遙感數(shù)據(jù)。2019年9月，資源一號02D衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，接替資源一號02C星的任務(wù)，滿足新時期自然資源監(jiān)測與調(diào)查、地礦勘探、地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測等需求。

南南合作典范

我國資源系列衛(wèi)星20年間經(jīng)歷了起步發(fā)展、技術(shù)跨越和科研向應(yīng)用轉(zhuǎn)變?nèi)齻€階段，先后成功發(fā)射6顆衛(wèi)星，在軌運(yùn)行時間均超過設(shè)計壽命，取得了輝煌的成就，更是被譽(yù)為南南合作的典范。

▲ 資源一號04星交付運(yùn)行

1988年，我國與巴西開展合作，以我國資源一號衛(wèi)星總體方案為基礎(chǔ)，以當(dāng)時國際先進(jìn)的地球資源衛(wèi)星性能設(shè)計為目標(biāo)，開始研制工作。星上配置多光譜CCD相機(jī)、紅外相機(jī)等涵蓋可見光和紅外的多個譜段,具有中等地面分辨率的遙感信息獲取能力，性能達(dá)到20世紀(jì)90年代初國際先進(jìn)水平。

隨后，中巴合作研制03、04星，技術(shù)性能大幅改進(jìn)，分辨率提升到全色5米/多光譜10米，紅外譜段分辨率提高到短波40米/長波80米。其間接替的02B星使用2.36米全色高分辨率相機(jī)，是當(dāng)時國內(nèi)分辨率最高的民用遙感衛(wèi)星，也是首顆同步獲取全色多光譜圖像的光學(xué)遙感衛(wèi)星，02C星研制過程以分析仿真代替初樣驗證，極大節(jié)省了研制經(jīng)費(fèi)。02B星、02C星和03/04星達(dá)到21世紀(jì)初國際先進(jìn)水平,具有可見光全色高分辨、多光譜以及紅外等多譜段的綜合遙感信息獲取能力。

經(jīng)歷了前期的跨越式發(fā)展和圖像數(shù)據(jù)的規(guī)模化應(yīng)用，從資源一號04星和02D星開始，資源衛(wèi)星設(shè)計從過去的重技術(shù)指標(biāo)向重用戶體驗轉(zhuǎn)變，從重技術(shù)跨越向重優(yōu)質(zhì)服務(wù)轉(zhuǎn)變。

04星配置全色/多光譜CCD相機(jī)和寬視場相機(jī)等四臺光學(xué)載荷，覆蓋了可見光到熱紅外譜段，具備全天候的成像能力，并以覆蓋特性為主要設(shè)計條件進(jìn)行軌道設(shè)計，可在較短時間內(nèi)完成全球陸域范圍的覆蓋。02D星又稱5米光學(xué)衛(wèi)星，吸收用戶對02C星應(yīng)用過程中的改進(jìn)需求，配置了9譜段可見近紅外相機(jī)和166譜段高光譜相機(jī)，首次實現(xiàn)國內(nèi)8個多光譜同時對地觀測，逐步實現(xiàn)我國中分辨率遙感數(shù)據(jù)的國產(chǎn)化，大大降低對國外數(shù)據(jù)的購置費(fèi)用。

中巴合作影響長遠(yuǎn)。巴西研究人員均有在歐空局學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，工作規(guī)范，起點較高，我國通過合作引入國際先進(jìn)的項目管理理念和航天標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提升研制能力和管理水平，為我國航天對標(biāo)國際、走向世界奠定了良好基礎(chǔ)。巴西在合作過程中不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和提高衛(wèi)星總裝測試能力，建成完整的衛(wèi)星研制、在軌管理和數(shù)據(jù)處理分發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施。雙方突破原來的壁壘，實現(xiàn)了各自的超越發(fā)展，共同將資源一號衛(wèi)星打造成為世界范圍內(nèi)具有重要影響并發(fā)揮重要作用的具備中高分辨率、全球觀測能力的衛(wèi)星系列。

資源二號、三號衛(wèi)星接力發(fā)展

在與資源一號系列衛(wèi)星并行發(fā)展的道路上，我國積極推動自主研制的民用資源二號、三號系列衛(wèi)星建設(shè)。

資源二號衛(wèi)星配備紅外和可見光照相機(jī)、多光譜掃描儀、微波輻射計、多功能雷達(dá)、重力及磁力遙感等多種遙感遙測設(shè)備，設(shè)計上采用公用平臺思想設(shè)計，并貫徹了通用化、系列化、組合化設(shè)計思想，其電源、星務(wù)管理、熱控、測控等服務(wù)系統(tǒng)可靠性高、功能全、能力強(qiáng)，性能指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，榮獲2003年度國家科技進(jìn)步一等獎。

▲ 資源三號衛(wèi)星構(gòu)型圖

與此同時，衛(wèi)星實施研制合同管理制，研制隊伍采取一系列加強(qiáng)質(zhì)量、增強(qiáng)可靠性的措施，包括實行總體與專業(yè)測試隊伍分離，有針對性地進(jìn)行衛(wèi)星長期加電模飛試驗，加強(qiáng)衛(wèi)星在軌維護(hù)等。在全新平臺、全新有效載荷的高難度大衛(wèi)星中，資源二號衛(wèi)星譜寫了首次發(fā)射成功立即投入使用和長期成功運(yùn)行的新紀(jì)錄。衛(wèi)星運(yùn)行期間，向地面?zhèn)鬏數(shù)膱D像清晰、層次豐富、信息量大，深受用戶好評。

▲ 資源三號衛(wèi)星影像

資源三號01星搭載有三線陣相機(jī)、多光譜相機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和圖像數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，集測繪和資源調(diào)查功能于一體，可以長期、連續(xù)、穩(wěn)定、快速地獲取覆蓋全國的高分辨率立體影像和多光譜影像以及輔助數(shù)據(jù)，打破對國外高分辨衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的依賴。01星有效覆蓋了我國陸海全境約98%以上面積，為我國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新、地理國情監(jiān)測、“天地圖”公共服務(wù)平臺建設(shè)等國家重大測繪工程，發(fā)揮了核心數(shù)據(jù)源的重要作用。

為推進(jìn)科學(xué)發(fā)展、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動，2015年10月，我國發(fā)布國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展十年規(guī)劃。資源三號02星是規(guī)劃發(fā)布后首顆遙感業(yè)務(wù)衛(wèi)星，主要載荷為三線陣相機(jī)、多光譜相機(jī)和激光測距儀，02星具有更高的立體影像分辨能力和高程測量精度，極大拓展了衛(wèi)星影像的地物分辨能力。雙星組網(wǎng)可將重訪周期縮短到3天，進(jìn)一步提高我國立體測圖的業(yè)務(wù)化運(yùn)行，確保高分辨率立體測繪數(shù)據(jù)的長期穩(wěn)定獲取。

資源三號衛(wèi)星的研制、發(fā)展和應(yīng)用填補(bǔ)了民用測繪衛(wèi)星的空白，對于增強(qiáng)我國獨立獲取地理空間信息的能力，解決基礎(chǔ)地理信息資源戰(zhàn)略性短缺，提高國土資源調(diào)查與監(jiān)測能力，推動測繪事業(yè)和地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有重要意義。

▲ 資源一號02C星拍攝的美國亞特蘭大地區(qū)圖像

技術(shù)不斷發(fā)展

資源系列衛(wèi)星在我國遙感衛(wèi)星的發(fā)展歷程中具有里程碑式的作用。資源一號01星研制技術(shù)起點高、涉及新技術(shù)面廣、發(fā)展?jié)摿Υ?，開啟了我國長壽命、三軸姿態(tài)控制、中低軌道太陽同步對地觀測衛(wèi)星發(fā)展應(yīng)用的新紀(jì)元，為后續(xù)該系列衛(wèi)星研制奠定了重要基礎(chǔ)。之后的資源二號衛(wèi)星，資源一號02B星、04星，資源三號衛(wèi)星等不斷實現(xiàn)技術(shù)能力和科研管理等領(lǐng)域的突破，分別達(dá)到當(dāng)時國際領(lǐng)先水平。

資源衛(wèi)星研制過程推動了遙感衛(wèi)星平臺的技術(shù)進(jìn)步?？蒲泄ぷ髡邎猿中l(wèi)星平臺公用化設(shè)計思想，瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，形成了一個高性能、高可靠的陸地遙感衛(wèi)星平臺，增強(qiáng)衛(wèi)星對不同載荷的適應(yīng)性，也帶動了其他空間遙感項目。資源衛(wèi)星平臺突破太陽同步回歸凍結(jié)軌道控制技術(shù)、千瓦級太陽電池陣制造和試驗技術(shù)、短期大功率負(fù)載熱控制和地面試驗驗證等關(guān)鍵技術(shù)，堅持重要零部件的國產(chǎn)化。資源一號衛(wèi)星首次采用S波段測控體制和星上數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，提升了星地數(shù)據(jù)交互與星上數(shù)據(jù)管理能力，兩個系統(tǒng)隨之也推廣應(yīng)用到其它型號衛(wèi)星。

資源衛(wèi)星研制推動了光學(xué)遙感載荷設(shè)計、制造等技術(shù)發(fā)展。從資源一號01/02星光學(xué)載荷的經(jīng)驗設(shè)計到03/04星的計算機(jī)繪圖設(shè)計和仿真分析，縮短了設(shè)計周期，降低了試驗成本；光學(xué)載荷的光譜響應(yīng)測試、內(nèi)方位元素測試等方法從無到有，實驗室輻射定標(biāo)等測試精度逐步提高，豐富的測試方法和更高精度確保了載荷的成像性能；加工制造技術(shù)的提高進(jìn)一步提升光學(xué)載荷性能。

此外，資源衛(wèi)星建設(shè)過程中建起了衛(wèi)星輻射幾何一體化仿真平臺，建立了高分辨率衛(wèi)星遙感幾何檢校場，突破了遙感衛(wèi)星的精密定軌定姿技術(shù)等一系列關(guān)聯(lián)技術(shù)，全面提升衛(wèi)星性能,助推航天測繪事業(yè)發(fā)展壯大。

經(jīng)過資源衛(wèi)星的應(yīng)用示范和市場培育，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)入大發(fā)展時期，推動各行各業(yè)遙感技術(shù)應(yīng)用。資源衛(wèi)星為我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、地質(zhì)礦產(chǎn)、能源、土地、環(huán)保、海洋、測繪、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測等眾多國民經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)域服務(wù)，特別是在南水北調(diào)、青藏鐵路、三峽工程中以及南方雪災(zāi)后重建、汶川地震后的堰塞湖監(jiān)測與災(zāi)害評估等方面都發(fā)揮了積極的作用。

資源衛(wèi)星也在向美國、澳大利亞、北歐、南美、非洲以及亞洲等國家和地區(qū)提供數(shù)據(jù)。巴西利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)開展對亞馬遜熱帶雨林的監(jiān)測和控制森林砍伐，資源一號衛(wèi)星在其中發(fā)揮了重要作用。

未來前景

2015年，我國發(fā)布《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃(2015-2025年)》，提出分階段逐步建成技術(shù)先進(jìn)、自主可控、布局合理、全球覆蓋，由衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星通信廣播、衛(wèi)星導(dǎo)航定位三大系統(tǒng)構(gòu)成的國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施，提升全面支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的水平和能力，資源系列衛(wèi)星后續(xù)發(fā)展前景廣闊。

當(dāng)前，中巴地球資源衛(wèi)星的合作已走過20年并取得輝煌成就,按照兩國到2022年的航天合作計劃，資源一號05、06星正在加緊推進(jìn)工作。資源一號衛(wèi)星將以中高分辨率光學(xué)遙感為主，發(fā)展高光譜、超光譜遙感技術(shù)，持續(xù)豐富觀測手段，發(fā)展衛(wèi)星星座，不斷提高觀測效能，努力成為在世界具有重要影響和發(fā)揮重要作用的具備中高分辨率、全球觀測能力的衛(wèi)星系列。

資源三號雙星組網(wǎng)豐富和完善了我國衛(wèi)星測繪應(yīng)用體系，目前后續(xù)03、04星正在進(jìn)行論證和立項工作，保證雙星在軌組網(wǎng)接續(xù)運(yùn)行。同步開展的還有雷達(dá)衛(wèi)星、測高衛(wèi)星、重力衛(wèi)星等其他類型測繪衛(wèi)星的立項研制，最終我國將建成面向測繪地理信息應(yīng)用的集光學(xué)、雷達(dá)、測高、重力等四種測繪衛(wèi)星于一體的全功能、全天候的衛(wèi)星測繪應(yīng)用體系，實現(xiàn)衛(wèi)星測繪自主、影像自給，為建設(shè)信息強(qiáng)國提供不竭動力。

目前我國空間基礎(chǔ)設(shè)施正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展關(guān)鍵期，技術(shù)能力從追趕世界先進(jìn)技術(shù)為主向自主創(chuàng)新為主轉(zhuǎn)變，行業(yè)應(yīng)用從主要依靠國外數(shù)據(jù)和手段向主要依靠自主數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變，發(fā)展機(jī)制從政府投資為主向多元化、商業(yè)化發(fā)展轉(zhuǎn)變。今后幾年，我國將陸續(xù)發(fā)射資源、高分等系列后續(xù)星，衛(wèi)星數(shù)量繼續(xù)增加，種類不斷增多。由我國衛(wèi)星打造的“人造星空”，一方面將守護(hù)中華大地，一方面為加速我國信息化進(jìn)程插上騰飛的翅膀。

▲ 研制團(tuán)隊在工作中