陆冰路卫星航天 协助双龙探极地
大陆南极科考船「雪龙」号，停泊于南极考察站中山站所在的普里兹湾陆源冰区。（中新社资料照片）
「三极遥感星座观测系统」首颗试验卫星──冰路卫星近日在深圳打包装箱，将运往发射场。图为工作人员检测包装冰路卫星。（中新社）
日前工作人员在深圳将冰路卫星包装入箱。（中新社）
大陆「三极遥感星座观测系统」首颗试验卫星──冰路卫星（又名「京师一号」）近日已在深圳包装入箱，预计9月就发射升空。通过每天对极地区域的全覆盖观测，资料将服务于全球气候与环境变化研究和北极航道开发。预计打造由24颗小卫星组成的星座网，有望在今年南极考察中初试身手，与双「龙（雪龙号、雪龙2号）」共探极地。
2014年1月，大陆「雪龙」号和俄罗斯「绍卡利斯基」号破冰船被困南极冰海。程晓当时所在的北京师范大学极地遥感团队提出的脱困方案被采纳，后来也证明是有效方案。「最终支持我们及时拿出方案的是美国卫星资料。」在程晓看来，这也凸显了大陆现有卫星体系在极地观测能力上的严重不足。
南北极是全球变化的指示器与放大器。但由于太阳高度角低、冰雪反照率高，两极也是卫星遥感观测的难点。放眼全球，美国、欧洲和加拿大的极地卫星已实现了对极地的大范围连续观测，基本实现了千公尺级解析度的每日重复（如美国MODIS卫星）和10公尺级解析度的每旬重复。此外，欧洲和美国还分别发展了测高卫星，能实现对极地冰层公分级精度的高程变化测量，对理解极地冰川和海冰变化具有重要意义。
「虽然上述卫星实现了大范围连续观测，但无法捕捉到极地冰－海－气间强烈且快速的相互作用过程，而这是极地研究的核心和前沿领域。」程晓说，为提高对极地连续遥感观测能力，国际上目前有两种解决方案：一是发展极地同步卫星，但这种卫星造价极高且需要大推力火箭将卫星推至3万公里以上太空；另一种是美国「鸽群」卫星思路，建立低成本的微小型遥感卫星星座。单星重量仅为一些传统大型卫星的千分之一，成本仅为几十甚至几百分之一，但能够实现卫星系统的快速技术更新。大陆的冰路卫星采用的是「鸽群」发展模式。
「冰路卫星是一颗探路星，通过它将组建星座打下基础。」程晓说，按照规画，星座由24颗小卫星组成，一定程度上可实现全天时观测。
2030年前完成部署
此外还规画了高轨极地SAR卫星和迷你SAR卫星星座，希望2030年前完成最终部署。
在此之前，程晓和团队已通过国际合作，在北极地区部署地面接收站以接收卫星资料。下一步计划在南半球高纬地区建设卫星地面接收站，进一步缩短卫星在南极观测资料的下传时延。总体来说，相对美国、丹麦和日本，大陆小卫星技术尚有差距。
在程晓看来，大陆高校从事微小卫星研究太少了。但他同时强调，不能「为了放卫星而放卫星」，比如发展极地遥感小卫星，最终目的是获取尽可能多的极地遥感观测资料支援科学研究。
采用「鸽群」发展模式，在载荷配置上有独特设计，如超宽幅中解析度相机、高解析度相机和AIS接收机。宽幅相机解析度设定为80公尺，幅宽达800公里，将是国际通用的千公尺级和十公尺级解析度极地卫星资料的重要补充，单星能够实现5天内对两极地区全覆盖，有望提升对冰山漂移、冰架崩解等现象的监测能力，组成星座后则能实现对上述快速变化过程的小时级观测。此外，还搭配了星载AIS接收机，可为极区船舶规画航行线路，做出航道风险评估，支撑北极航道开发。（李锌铜）