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星载微波探测遥感技术
作者:董晓龙 发表时间:2014年10月08日

  我国星载微波遥感技术的发展从上世纪90年代开始。经过近10年的研发工作,2002年12月31日,多模态微波遥感器作为唯一的主载荷随“神舟四号”飞船发射升空,实现了我国星载微波遥感技术发展的历史性突破。多模态微波遥感器是我国微波遥感技术的首次空间应用,对雷达高度计、微波散射计和多频段微波辐射计进行了综合技术试验和验证,为我国发展海洋卫星、气象卫星微波遥感技术奠定了基础。

  以“神舟四号”飞船多模态微波遥感器为起点,我国在气象卫星、海洋卫星等一系列对地观测卫星上都实现了微波探测遥感技术的应用。2008年我国成功发射了配备包括微波成像仪(10.7~89GHz的多波段扫描微波辐射计,MWRI)、微波湿度计(150GHz、183GHz五通道微波探测仪,MWHS)和微波温度计(50~60GHz多通道微波探测仪,MWTS)的新一代极轨气象卫星——“风云三号”A星,实现了我国微波遥感探测技术在业务卫星应用的重大突破,其中微波湿度计还实现了我国星载短毫米波技术的突破。“风云三号”是截至目前我国在空间应用的频率最高的微波遥感器,其卫星微波遥感探测数据在我国的气象预报、灾害预警与监测等方面发挥了重要作用,并进入欧洲气象预报数据同化系统,标志着我国气象卫星微波遥感技术已经达到国际先进水平。此后,我国还在2010年和2013年成功发射了“风云三号”B星和C星,实现了微波遥感在气象卫星中的业务应用。

  在海洋应用方面,以包括双频(Ku和C)雷达高度计、校正辐射计、微波散射计和微波辐射计(6.6~37GHz成像仪)为主要有效载荷的“海洋二号”卫星于2011年成功发射。经过国内外应用部门的测试和评估,“海洋二号”卫星双频雷达高度计的测量精度和数据质量已经达到国际上同类卫星有效载荷的先进水平,其数据可以替代国外卫星数据在应用中发挥作用。“海洋二号”卫星的成功发射和应用,标志着我国海洋卫星微波遥感技术已经达到国际先进水平。

  除了在气象和海洋卫星上的应用,微波探测遥感技术还应用于月球探测。2007年和2010年,我国“嫦娥一号”和二号两次绕月卫星计划中都配备了多频段的微波探测仪,利用多频段微波辐射计进行月表和浅此表层的探测并反演月壤的厚度。这是国际上首次利用微波遥感器在月球轨道进行全月微波探测,取得了大量的科学数据和丰富的科学成果,并在国际上首次实现了“微波月亮”的模拟和实验。

  我国星载微波遥感技术的发展是一个后发追赶的过程,美国、欧洲等先进国家和地区的已有卫星为我们提供了探测有效载荷的配置、概念乃至系统设计上可以借鉴的范例。随着我国气象和海洋业务卫星微波遥感技术发展与应用实现全面的从无到有的突破,可供跟踪和模仿的标竿不复存在,我国星载微波遥感技术的发展必须走出面向新的科学和应用需求与技术发展前沿自主创新的新路。

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