航天“十二五”收官：高分四号发射 同类型卫星中“视力最佳”
在距离地球数百公里以外的浩瀚宇宙中有这样一群特殊的守护者，他们个个都是“千里眼”，一道守望着中国的太空疆土。他们就是被誉为“中国天眼”的高分辨率对地观测卫星。12月29日，“天眼”团队迎来“视力最佳”的新队员——“高分四号”。
据新华社消息，12月29日0时04分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。高分四号卫星的成功发射是高分辨率对地观测系统重大专项工程建设的又一重大成果，将显著提升我国对地遥感观测能力。至此，2015年19次航天发射全部成功，将45颗中外航天器成功送入太空，中国航天发射“十二五”任务圆满收官。
按照计划，“高分四号”卫星于29日发射后，将在4日后进入地球同步轨道，进行五六个月的在轨测试后投入应用。
中国成功发射“高分四号”卫星
高分四号系中国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星
“‘天眼’看地球，‘慧眼’识九州。”国防科工局局长、国家航天局局长许达哲将国家十六个重大科技专项之一的高分辨率对地观测系统专项（高分专项）称为创新工程、“天眼”工程和应用工程。通过系列高分辨率卫星的发射，到2020年形成我国全天候、全天时、全球覆盖的陆地、大气、海洋对地观测能力。
高分专项由国防科工局牵头组织实施。高分四号卫星由中国航天科技集团空间技术研究院研制。长征三号乙运载火箭由中国航天科技集团运载火箭技术研究院研制。这是长征系列运载火箭第222次发射。
“高分四号是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星，堪称最牛“天眼”。它的发射和应用将显著提升我国天基对地遥感观测能力。”许达哲说。 同时，该卫星还是目前我国时间分辨率最高、设计使用寿命最长的遥感卫星。
高分四号卫星工作想象图
高分四号能长期“凝视”目标区域获取动态数据
“高分家族”一直把服务国民经济发展作为分内事。比如针对华北华东地区的雾霾现象，“高分一号”获取了大量的观测数据，为有效开展雾霾污染形成、发展、消散、治理等地基础研究提供了信息。“高分一号”与“高分二号”联手，基本实现了高分辨率遥感数据的自给自足。高分一号卫星还列为空间与重大灾害国际宪章值班卫星，为尼泊尔地震等国际救灾活动提供了数据支撑。
“高分四号”这颗新星的本领不容小觑。作为世界首颗地球同步轨道高分辨面阵遥感卫星，高分四号可利用长期驻留固定区域上空、快速指向调整能力、灵活的任务编排、成像积分时间可调等优势，实现对中国及周边地区的高精度观测。
高分四号的观测范围和成像模式
通俗来说，高分四号与前辈们采用的“巡逻守护”方式不同，它采用的是“贴身紧跟”式战术，可以牢牢锁定在中国领土上空，实现随叫随到、信手拈来、快速处理各种突发情况的遥感任务。
高分四号定点于3.6万公里高的地球同步轨道上，位于赤道上空，观测范围覆盖我国及周边地区、约三分之一的地球表面。利用与地球同步、相对于地球静止的优势，高分四号能够对目标区域长期“凝视”，获取动态变化过程数据，执行诸如森林火情监视等近实时应急任务。
高分四号重5吨设计寿命8年
“高分四号‘体重’5吨，设计寿命8年。它的‘大眼睛’——大口径面阵凝视相机兼具可见光和红外线全天候成像能力。可见光谱段分辨率50米，中波红外谱段分辨率400米，相当于从3.6万公里外看见大油轮，代表目前我国地球同步轨道遥感卫星最高分辨率水平。”中国航天科技集团高分四号卫星总设计师李果说。
“高分四号”首次采用可见光近红外与中波红外共口径技术。这种相机的研制开辟了我国高轨高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提高了我国遥感卫星的整体设计水平，对于掌握新一代遥感平台的长寿命、高可靠、高精度定位及快速机动等核心技术，提高我国高性能遥感光学有效载荷技术水平具有重要意义。
国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东表示，高分四号将为综合防灾减灾、地质灾害调查、林业灾害监测和气象预警预报等提供高时间分辨率遥感数据，并为海洋、农业、国土、水利等行业提供遥感数据服务。主用户是民政部、国家地震局、国家林业局和国家气象局。
中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。这是中国首颗地球同步轨道高分辨率遥感卫星。记者留下火箭在发射前开塔时的影像。
“高分数据”替代80%的国外卫星数据
“高分一号、二号卫星发射后，替代了近80%的同等分辨率的国外卫星数据，在国土领域得到了广泛应用。”中国国土资源航空物探遥感中心的专家方洪宾29日说。
2013年4月26日，“高分一号”成功发射。2014年8月19日，“高分二号”成功发射。作为这两颗卫星的牵头主用户，中国国土资源部累计获取“高分一号”有效数据69.5万景，获取“高分二号”有效数据23.9万景。
国土资源部每年约有1900万平方公里的高分卫星观测需求，以往几乎全部依靠国外卫星数据，“两三年前，法国SPOT卫星的一景数据就要约3万元人民币，在国外卫星数据价格高昂的情况下，相对固定的项目经费只能开展有限面积的调查”，方洪宾说。
随着中国高分辨率对地观测系统重大专项逐步实施，国产数据有力支撑业务开展。比如利用703景“高分一号”16米分辨率数据制作了中国境内全覆盖的影像图本底，摸清中国山水林田湖等自然资源的“家底”。再如利用高分数据为土地矿产卫片执法提供依据。
此外，利用高分数据先后开展西藏昌都地震、陕西山阳滑坡、新疆公格尔九别峰冰川移动监测等突发地质灾害遥感应急调查。“近期发生的深圳滑坡灾害调查，高分一号、二号卫星也用得比较多。”方洪宾说。
“由于高分数据的应用，使得近年国内市场上国外卫星数据价格大幅度降低，分辨率低于2米的国外卫星数据已基本退出国内市场。”中国国家国防科技工业局重大专项工程中心主任童旭东说。
高分专项还促进中国在卫星遥感领域进行双边、多边国际交流与合作，特别是开展“一带一路”空间信息走廊。方洪宾说，高分一号二号境外累计覆盖3998万平方公里，利用这些卫星数据，再辅以其他遥感数据和信息，编制了“全球地质矿产与资源环境卫星遥感数据解译图集”。
方洪宾称，最新发射的高分四号卫星将在国土资源主体业务起到辅助作用。“明后年发射的‘高分三号’、‘高分五号’，国土资源部是其主用户。”他说，在高分专项后续支持下大力推广国产卫星，确保高分数据在国土资源行业应用效益最大化。
截至2015年11月底，高分专项共分发数据约403万景，广泛应用于18个行业、1100家单位，在国土、环保、农业、林业、测绘等领域应用中取得了重要成果，有力支撑了国家国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理等需要。在区域应用方面，高分专项设立了21个省级高分数据与应用中心。各省级数据与应用中心积极向区域用户分发数据，多方调动各种社会资源扩大应用领域，取得了一大批应用成果，为促进区域经济发展、提升地方政府现代化治理能力等提供了服务支撑。
组装测试中的高分四号
2020年中国对地观测具备全天时、全天候、全球精细观测能力
中国航天科技集团公司第五研究院(下简称五院)的专家告诉记者，“高分辨率对地观测系统是建立我国战略性空间基础设施的重大工程，对确保我国空间信息资源的自主权有重要意义。也是我国在航天国际合作中，提升参与程度、提高话语权，履行大国责任，提升国际竞争力的重要平台”。
“高分辨率对地观测系统重大专项，对于推动我国国家海洋开发、西部大开发、环境灾害监测与防灾减灾等国家战略的实施，加快国防现代化建设，带动和促进新能源、新材料、信息网络、先进制造、现代农业、健康科学、生态环保、海洋工程等产业的发展都将具有重大的战略意义，能承担、参与这一工程，是五院人的使命，更是荣光。”五院院长张洪太说。
记者获悉，中国高分辨率对地观测系统的建设步伐将不断加快。五院专家透露，2016年将发射“高分三号”并进一步加快推动高分六号、七号卫星的研制工作，力争到2020年使中国对地观测系统具备全天时、全天候、全球精细观测的能力，形成完备的空间信息产业链，达到世界先进水平。
“十二五”期间，中国航天圆满完成各项任务，取得了显著成绩。卫星研制与发射能力步入世界先进行列，长征系列运载火箭“十一五”期间发射48次，“十二五”86次；突破了先进航天动力、新型卫星有效载荷等一大批关键技术；国家重大科技专项成果显著，载人航天、探月工程、高分专项、北斗导航等取得重大突破；卫星应用及产业化发展成效显著，已成为经济社会发展不可或缺的手段，逐步与传统产业和新兴互联网产业相融合，成为新的经济增长点。
中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。这是中国首颗地球同步轨道高分辨率遥感卫星。记者留下火箭在发射前开塔时的影像。
释疑
高分四号在世界同类卫星中“视力最佳”
“高分”家族每个成员各怀本事，各担使命。高分四号既是中国高分专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。
亚米时代，为何还发射50米分辨率高四？
**记者：**我国2014年发射的高分二号卫星空间分辨率已达亚米级，为什么还要发射50米分辨率的高分四号？
国防科工局系统工程司副司长赵坚：高分一号、二号都是距地600至700公里低轨卫星，绕地球运行。高分四号是我国向高轨道遥感领域进军的首发星，在距地约3.6万公里的地球同步轨道上。这个距离要比高分一号、二号远得多。
记者：空间分辨50米如何形象理解？
**中国航天科技集团高分四号卫星总设计师李果：**空间分辨率2米的高分一号能看到地面的小轿车，空间分辨率达到亚米级的高分二号能看到地面的自行车。高分四号距地遥远，借助一台大口径面阵CMOS相机，它能获取50米分辨率可见光、400米分辨率中波红外遥感数据。打个比方，能看见大海里航行的油轮。
尽管与低轨卫星空间分辨率没法比，但高分四号已是目前世界上“视力最佳”的高轨遥感卫星。国际上高轨遥感卫星空间分辨率大多为数百米，甚至数公里。
记者：与其他高轨卫星相比，高分四号特点是什么？
**赵坚：**目前的高轨卫星主要是通信卫星，传送通讯信号。而高分四号是遥感卫星，通俗说，就是“天眼”看地球。
“高一高二巡地细看，高四驻留凝望”
记者：如何评价高分一号、二号、四号“三兄弟”？
**国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东：**这“三兄弟”都是我国十六个重大科技专项之一的高分辨率对地观测系统专项的重要组成部分。高分一号是高分专项的首发星，第一次在小卫星上实现了中高分辨率和宽幅成像能力的结合。高分二号将中国遥感卫星空间分辨率带进亚米时代，对提高我国对地观测数据自给率具有重要意义。高分四号开辟了我国高轨道高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提高了我国遥感卫星的整体设计水平。
记者：如何用一句话概括高分四号相较于一号、二号的特点？
**中国航天科技集团科技委副主任、高分四号工程总师于登云：**如果说高一、高二是在低轨绕地球运行——巡地、细看，高四则是在高轨，相对地球静止驻留凝望。它可以对某一目标区域持续观测，时间分辨率高。不像绕地卫星隔数小时、数天才能重访统一观测区域。
记者：高分卫星应用情况如何？
**童旭东：**高分专项实施以来，共分发数据约403万景，在国土、环保、农业、林业等领域广泛应用，有力支撑了国土资源调查、海域监察、农作物估产、环境治理对高分辨率观测需求。
中国国土资源航空物探遥感中心专家方洪宾：每年度，国土资源部约有1900万平方公里的高分数据需求。高分一号、二号数据逐步替代了近80%的国外同等分辨率卫星数据。
高分卫星能‘敏锐’发现哪里有人违规开采矿山，2015年，利用高分数据我们开展了192个重点矿区动态监测，效果显著。
国家林业局调查规划设计院黄国胜处长：高分四号的“凝视”实时观测能力，有望在林业火灾预警、发现、扑救中发挥重要作用，因为它能持续监测火情变化。
“它的幅宽大，一张照片能装下整个河南省”
记者：高分四号如何成像？
**李果：**高分四号载有我国口径最大的面阵CMOS相机。它和手机拍摄一样，得到一个方形的图像。只不过，它是在3.6万公里之外，相当于无穷远。它的幅宽大，一张照片能装下整个河南省。
高分四号可以在数分钟之内完成任务机动响应，并对用户指定目标区域高频重复凝视观测，获取目标区域变化过程信息。此外，能按用户需求，快速对某一区域进行拼接成像，或对某几个区域进行巡查成像。
记者：3.6万公里外的凝望，高四跨越了几道“坎”？
**李果：**高分四号为实现高轨道、高时间分辨率（两次观测同一对象间隔的时间）、高空间分辨率（清晰度），高分四号突破了诸多技术难点。
首先，地球同步轨道工作面临复杂空间条件，太阳辐射强、温度变化剧烈，这就需要高四具备长期可靠的抗辐射和温控能力。其次，相隔遥远，星上偏差一角秒，地面偏差了数公里。为确保高精度指向，高四配备了先进的星敏感器。第三，为确保高稳定控制，对卫星进行了一体化结构设计，采取了很多防振动措施。第四，突破了材料、活动部件等的长寿命制约因素，使高四设计寿命达到8年。
记者：这样一颗复杂“天眼”，是什么样的团队研制出来的？
**于登云：**人们很难想象，来自中国航天科技集团空间技术研究院的高分四号卫星研制团队仅用了4年多的时间。更难想象，这支高水准研制团队平均年龄仅31岁。
12月29日0时04分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。高分四号卫星的成功发射是高分辨率对地观测系统重大专项工程建设的又一重大成果，将显著提升我国对地遥感观测能力。