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天绘一号研制纪实  

2015-11-30 14:39:02|  分类: 宇航工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近日,在酒泉卫星发射中心,天绘一号03星成功发射,并顺利进入预定轨道。中科院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称长春光机所)研制的光学载荷也随天绘一号03星升空,并成功获取影像清晰、层次分明的高质量图像数据。
此前,天绘一号01星、02星分别于2010年8月24日、2012年5月6日发射。长春光机所所长、天绘一号光学有效载荷项目总指挥贾平在接受《中国科学报》记者采访时说:“天绘一号是我国第一代传输型立体测绘卫星,三颗卫星的光学有效载荷(测绘相机分系统和高分辨率相机分系统)均由长春光机所独家研制。”

航天测绘新突破

从1992年开始,长春光机所科研人员就和测绘专家接触,探讨航天立体测绘的技术。
长春光机所在光学仪器领域拥有多年的技术积累。1996年,在国家高技术航天领域研究项目(辽西春小麦卫星搭载遗传变异规律的研究)的支持下,长春光机所进行了传输型三线阵CCD立体测绘原型样机的预研工作。“原型样机经航空飞行试验验证,满足任务要求。”贾平告诉记者。
2000年,“立体测绘微小卫星高可靠嵌入式分布处理/自主管理控制计算机系统”立项,支持了“探索一号”立体测绘微小卫星演示验证项目。据贾平介绍,当年,哈尔滨工业大学为卫星总体,长春光机所负责承担卫星载荷三线阵CCD立体测绘相机研制。
贾平对此工作的评价是:“2004年‘探索一号’立体测绘微小卫星的成功发射,再次验证了航天三线阵CCD立体测绘的技术可行性。”
根据国家测绘任务需求以及多年来在航天立体测绘载荷研制方面的技术积累,长春光机所最终成功争取到了中国第一代传输型立体测绘卫星——天绘一号卫星有效载荷的研制任务。
“传输型卫星于寿命期内在轨道长期运行,直接获取数字影像数据,通过数据传输系统下传到地面接收站,省去了返回式卫星的回收、胶片冲洗、数字化等工作过程。”天绘一号光学有效载荷主任设计师刘金国告诉记者,“传输型测绘卫星,对测绘工作要求的全覆盖、快速更新极为有利,是实现航天测绘的有力手段。”

三星组网精度高

据刘金国介绍,天绘一号卫星光学有效载荷包括测绘相机和高分辨率相机。其中,测绘相机包括三线阵CCD立体测绘相机、四谱段多光谱相机。
这里的三线阵CCD立体测绘相机以三线阵、三视角摄影为主,辅以小面阵成像,相机相互几何位置关系的稳定性是保证相机在轨工作的前提条件,因此,构建测绘相机的支撑结构——测绘基座的结构形式和几何稳定性是三线阵CCD立体测绘相机研制工作中的关键环节之一。
刘金国告诉记者:“我们攻克了线阵+面阵(LMCCD)体制的三线阵CCD立体测绘相机结构,解决了动态摄影测量中的航线立体模型扭曲、高程精度差的难题,以新颖的LMCCD配置解决了传输型光学摄影测量卫星难以实现无地面控制点的高精度摄影测量的问题。”
卫星搭载的高分辨率相机具有分辨率高、覆盖范围宽、寿命长等特点,与三线阵CCD立体测绘相机相结合,可对同一地区进行高分辨率影像获取,增强地物的详细测绘和修测能力,提高卫星的整体应用价值。
目前,已经升空的天绘一号01星、02星、03星工作状态相同,就像三只“千里眼”,获取了大量高分辨率影像资料。
刘金国介绍说,天绘一号主要用于科学试验、国土资源普查、地图测绘、农作物估产及防灾减灾等领域。现在,01星和02星已超期“服役”,和03星组网运行,能缩短重访周期,增大旁向覆盖宽度,对测绘要求的图像宽覆盖、长条带有利,可大大提高卫星工作效率,更有利于保证测绘精度。

天绘宝宝传佳话

在天绘一号三颗星的光学有效载荷正常工作的背后,凝聚着长春光机所老中青三代科研团队的付出和努力。
这支团队由贾平带领的指挥线和刘金国带领的技术线组成两师系统,退休主任研究员郝志航为项目首席科学家。从原来的单一任务,发展到同时承担和参与3~4项任务,团队人员结构也日趋完善合理。
“随着承接任务的增多,团队的青年科研人员成长突飞猛进,并不断吸收新的力量,整体技术实力得以提升。”刘金国指出,“团队多人获得博士学位,并晋升为研究员。”
天绘一号光学有效载荷项目在长春光机所运行9年间,项目组不少科研人员也经历了结婚生子的人生旅程,其中有六七个孩子出生于天绘一号相机(01星)初样阶段,这些孩子在长春光机所有一个共同的名字——天绘宝宝。
郭疆就是其中一名天绘宝宝的父亲,他也是天绘一号光学有效载荷的副主任设计师。2009年正月初二,初为人父的郭疆本来应该护送妻儿出院回家,然而他却没有准时出现在医院,而是坚守在长春光机所空间楼的测绘标定实验室。
“当时天绘一号相机已经进入初样阶段,团队几十个人都在日夜兼程地赶工,作为他们的一分子,我没有理由离开岗位。”在天绘一号科研团队,满怀对妻儿深深歉意的又何止郭疆一人。
9年来,天绘一号科研团队已经成长壮大,他们还将按照长春光机所发展规划,进一步夯实团队技术基础,为解决国家重大需求作出自己的贡献。

■本报记者 沈春蕾 倪思洁
中国科学报》 (2015-11-30 第5版 创新周刊)

 ①天绘一号测绘相机
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②彝良地震后天绘一号融合影像
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③钓鱼岛卫星图
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④鸟巢天绘一号融合影像
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长春光机所供图
 
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贾平
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