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上天之梦 —— “资源一号”02C卫星诞生记
2011-12-23 | 作者: 赵 凡 | 来源: 中国国土资源报 | 【 】【打印】【关闭

  2011年12月底,新年的气息在空气中弥漫。

  太原卫星发射中心,沐浴阳光。22日11时26分,“资源一号”02C卫星随着“长征四号乙”运载火箭尾翼的火光一现,一跃而腾飞太空。

  “发射成功!”掌声响彻观察大厅。

  潜心研制这颗卫星20个月,航天科技集团来到现场的每一个人,脸上都带着满意的喜悦:这是“十二五”开局之年最漂亮的收官。

  而对于一直梦想拥有国产资源卫星体系的国土资源人,这一刻,是最激动人心的一次圆梦。

  “资源一号”01星,承载了中国资源卫星的发展梦,也承载着改革开放的中国国际合作的美好愿景

  资源卫星,与国土资源工作有密切关系。

  故事得先从卫星体系讲起。从上世纪80年代开始,中国民用遥感卫星就开启了管理机制探索和科学创新研发并举的发展之路,并且逐步形成三大系列:气象卫星、海洋卫星和陆地资源卫星。

  与国土资源关系最密切的,是陆地资源卫星。正如它的名字表述的,这是一种用于勘测和研究地球自然资源环境的卫星。它能遥测地球资源赋存和环境变迁,“看透”地层,发现人们肉眼看不到的资源宝藏、灾害踪迹。资源卫星对于实现国土资源立体管理、对于防灾减灾、对于地球的准确认识,都是重大的质的飞跃。

  1972年,美国发射了世界上第一颗陆地资源卫星。陆地卫星首先搅动了全球地质科学家的梦,其中也包括我国地质科学家。

  于是,从上世纪80年代起,原地质矿产部就开始了资源卫星的探索。

  1986年,国务院批准航天工业部《关于加速发展航天技术报告》,确定了研制“资源一号”卫星的任务。

  从上世纪80年代末到上世纪90年代末我国第一颗传输型遥感卫星——“资源一号”01星成功发射,历经10年的造星过程。而就在这10年间,国际合作也推动了资源卫星的发展。当时我国正处在改革开放后的高速发展期,希望同有意愿合作的国家达到发展的双赢。巴西是发展中的资源大国,对资源卫星的需求强烈。因此,1988年,中国和巴西两国政府批准,在中国原方案基础上,两国共同投资,联合研制中巴地球资源卫星,卫星投入运行后,由两国共同使用。

  1999年10月14日,“资源一号”01星在太原卫星发射场发射成功。

  2003年10月21日,“资源一号”02星也在太原卫星发射场成功发射升空。

  根据中巴双方达成的协议,两国还将联合发射“资源一号”03星和04星。

  “资源一号”01星和02星在轨工作期间,获取并分发了大量数据,为中巴两国在资源调查、灾害监测、城镇规划等方面作出了重要贡献。

  资源一号02B星应运而生,国防科工委探索资源卫星主用户机制

  02星3年的寿命在2006年行将结束,应该发射03星接续了。但就在这个时候出现了问题:巴西希望在卫星中加入更多的自产研发成分,但是由于技术障碍致使研制计划一再推迟。用户的卫星数据,可能出现空档。

  人们开始讨论:能不能利用我们已经掌握的成熟新技术,快速研制出新卫星?这,就使02B星的研发浮出水面。

  在国土资源部等应用部门的强烈要求下,这第三颗资源卫星02B星必须具备高分辨率遥感观测能力,能够为正在开展的大比例尺资源调查提供数据支持。于是,02B星成为我国第一颗同时具有高、中、低三种空间分辨率载荷的资源卫星,设计者的目的,就是希望它能为我国大规模开展的国土资源动态遥感监测等重大行业应用提供急需的国产卫星数据源。

  02B星的主要载荷为全色多光谱相机、高分辨率相机和宽覆盖相机。其中高分辨率相机和两台固态存储器为新设备,取代了原“资源一号”02星的红外相机和磁带机,同时增加了星敏感器和GPS设备,可以大幅提高图像产品的定位精度。

  即使如此,有两个问题同时摆在了卫星发射者和使用者面前:这颗卫星的定位是什么?如何让它的数据得到充分利用?此前,资源卫星一直号称“百家星”,没有业主和主要应用部门,农、林、水、土、矿、城、环、灾,多个领域的主管单位参与立项,家家提指标、人人谈需求,结果一颗卫星众口难调,设计指标只能综合又综合。真正投入应用时,反而大家都感觉不合适、不理想,因此应用积极性不高。

  为了改变这个局面,国防科工委开始探索尝试资源卫星的主用户机制。这一点,与国内卫星遥感数据应用的大户——国土资源部的需求和发展规划正好吻合。

  国土资源部成为02B星主用户,资源卫星在更大程度上更有效地应用在国土资源管理领域

  2007年9月19日,02B卫星在中国太原卫星发射中心发射成功。10月29日,国防科工委与国土资源部签署协议,国土资源部成为中巴地球资源卫星02B星的主用户。

  为什么国土资源部能够成为主用户?

  国土资源领域,对卫星遥感的应用,其实在上世纪末就已经在社会上形成了一定的影响力。从1999年开始,国土资源部应用卫星遥感技术开展了全国50万人口以上城市及部分经济热点城市的土地利用动态遥感监测工作。2001年以来,国土资源部查处的土地违法案件中,很大部分是通过遥感监测的方法首先发现。自2003年以来,中国地质调查局与中国气象局合作,利用气象卫星、遥感卫星开展了全国地质灾害气象预警预报工作。而用先进的遥感技术,对矿产资源开发利用状况、矿山环境和矿产资源规划执行情况实施遥感调查与动态监测的工作,也于2006年启动,并已经获得了重要成果。可以说,自国土资源部建部以来,卫星遥感技术就成为国土资源规划决策、合理利用与科学监管的支撑性技术之一,在国土资源调查、评价、规划、监测以及应急管理等方面都得到了普遍应用,成为国土资源基础业务工作不可或缺的高技术手段。

  在应用国产卫星数据方面,国土资源部门一直走在前面。在新一轮国土资源大调查的各类项目中,国土资源部积极鼓励和支持使用国产卫星数据,取得了可喜成果。特别是在塔里木盆地矿产和地下水资源调查评价中,应用国产卫星数据,科研人员在预测的找矿有利区内发现了5条金、铜矿化体。在地质灾害监测和应急管理中,应用北斗卫星导航系统,国土资源部实现了重大滑坡监测数据的实时传输,并依托先进的卫星和网络通信技术,建立了可以满足多级、多方远程会商和应急指挥的信息系统,提高了地质灾害应急处置能力。

  但是,随着国土资源管理对高科技需求的加大,在国产卫星的应用过程中,高分辨率卫星数据短缺问题已日渐突出,成为开展中大比例尺资源调查、监测工作的瓶颈。很多管理领域,大量工作急需的卫星数据依赖国外进口。

  为根本解决这个问题,国土资源部一直密切关注国产资源卫星系列发展,积极配合国防科工委、发改委参与制定国产卫星发展规划、创新资源卫星管理机制,以推动国产资源卫星成为支撑国土资源管理的重要数据源。

  在这样的基础上,以02B星为起点,积极推动资源卫星发展,国土资源部至少能在四方面发挥重要作用。一是在数据应用上,由被动变主动。根据主用户协议,国土资源部一方面可最大限度地调动02B星的获取能力,补充资源调查、监测数据不足,减少数据采购经费,另一方面可积极拓展国产后续星运行新机制和卫星数据的应用范围,在资源宏观监测、地灾应急调查方面可能开辟新的工作思路和模式。二是在卫星工程上,提升应用技术能力,加快国产数据的推广转化。三是在卫星发展规划上,提高参与度。国土资源部作为卫星应用领域最广、数据用量最大的用户,有条件在主用户机制实践的基础上,积极推动资源卫星未来的发展。四是在卫星应用产业化上,起到带动作用。

  事实证明,无论对于国土资源管理水平的提升,还是对国产卫星的发展,国土资源部成为02B星主用户,都是里程碑式的大事件。02B星的发射成功,改变了我国民用高分辨率卫星数据完全依赖国外的历史,推进了自主卫星数据在国土资源领域的实际应用。截至到2009年3月,02B星共交付用户294389景产品,遍布国土资源、环保、灾害监测、科研、农、林、水、城市建设等各个领域。

  为了让02B星数据在国土资源管理中充分发挥作用,国土资源部成立了卫星应用指导小组和数据应用与推广办公室。该办公室与中国资源卫星中心签署了中巴地球资源卫星02B星数据联合开发推广协议,共同促进资源卫星数据进入国土资源调查与监测等业务主流程,开展应用技术试验,开发数据应用技术,制定数据及应用技术标准,共享数据处理成果,共同推广普及资源卫星成果。国土资源部还专门组织精干的队伍参加了02B星在轨测试工作。

  2008年2月,春节刚过,02B星数据应用与推广办公室就开始忙碌起来,针对第二次全国土地调查、土地利用动态监测、矿山开发状况监测、1∶5万区域调查、地质灾害调查等任务,拟出各相关部门的任务编排计划。组织实施国产卫星应用重大示范工程,在应用示范的基础上,国土资源部制定激励性政策,鼓励部系统各单位在承担的国家项目中优先使用国产卫星数据。国土资源部还策划“一年一图”监测工程,提出每年形成一张最新的覆盖全国国土的遥感影像图,通过卫星对地观测高科技手段布下资源监管的天网。

  国土资源管理呼唤高分辨率国产卫星,为国土资源部“量身定制”的全新资源一号02C星,呼之欲出

  资源一号01星和02星按照三年的寿命期已经失效;2009年5月12日,02B星上三个俄罗斯进口的陀螺发生故障,卫星因此失去偏流角修正功能,不能正常工作。

  问题又回到了两年前的起点:中巴03星一拖再拖,仍然迟迟不能发射;基于02B星建立的应用体系面临“无米之炊”。

  当今世界,高分辨率卫星是各国追逐的目标。美国正在大力发展高分辨率卫星,其空间分辨率已经由全色发展到当前的0?41米。法国从1986年迄今发射了5颗资源卫星,其中SPORT5号从2002年发射以来,已经获得了300多万景图像。1977年苏联发射“流星”系列地球卫星和海洋勘测卫星,此后地球观测卫星技术每隔大约12年就会产生一个飞跃,目前俄国的对地遥感卫星已进入第四代,即高分辨率时代。国外资源遥感卫星的技术指标显示,新研制和将要发射的资源遥感卫星多光谱遥感器的分辨率大多在10米范围,增加的全色普段的分辨率在0.4~2.5范围。

  而中国也面临同样的需求:用户迫切需要的国产高分辨率卫星遥感数据,严重不足。同时,对质量也提出了更高的要求。

  1999年实施国土资源大调查以来,以卫星遥感为基础的调查监测任务量不断上升,2007年,国土资源部完成了84个城市的土地监测,2008年达到172个城市,到2009年,对土地监测已经覆盖了2895个县,实现了全国全覆盖。同时,监测了163个国家重点矿集区矿山开发状况,还兼顾地质环境的监测和地质灾害防治。按照动态监测的规划,每10年进行一次全国土地调查,每年进行土地变更调查、土地利用状况动态监测,需要利用高分辨率遥感数据对全国国土按年度全覆盖监测,重点城市按半年度或季度全覆盖监测,对热点地区实现准实时跟踪监测和重大违法案件调查监测的快速响应。每年度开展的长江流域、黄河流域等、青藏高原、环渤海湾以及东南沿海、中国界河等遥感地质环境调查、矿山环境开发现状调查与监测、常规的基础地质调查填图、地质灾害调查等,中、高分辨率遥感数据需求覆盖了我国陆域面积的绝大部分。

  但是,近五年来,由于符合应用要求的国产卫星数据品种少,使用率不到10%,90%的数据不得不采购国外卫星数据。

  2008年底,中国航天科技集团公司总经理马兴瑞致信国土资源部,商议如何加强航天科技集团与国土资源部的合作。国土资源部部长徐绍史部长接到信后,非常高兴。双方对整合最先进的技术资源,完全按照国土资源部的需求研制一颗国土资源部业务卫星的想法,几乎一拍即合。

  这个新星的名字就被定为:02C星。对它的定位是:要用成熟的技术和设计,采用成熟的平台,以最高效率和较低成本,打造中国最好的民用卫星!这颗卫星,要在有着民用卫星发射成功率100%的太原卫星中心,用号称金牌运载火箭的长征四号发射;这颗卫星,将携带2台2.36米的高分辨率相机和1台5米全色和10米多光谱相机。这样的技术设备,不仅获取数据的精度会比以前大大提高,而且一次扫描的数据覆盖面也大大增加。

  国土资源陆海监测首颗卫星,也是国土资源部首发业务卫星——资源一号02C星飞向蓝天

  2009年4月,国土资源部经征求国防科工局意见,向发改委正式汇报,提出了发展资源卫星业务星的概念。

  2009年7月,国土资源部发布《国土资源卫星应用发展规划(2009—2020年)》,提出优先发展空间分辨率优于2.5米的高分辨率卫星等业务卫星系列。考虑到业务急需和02B星后继星建设与业务卫星系列的衔接,将02C星作为业务卫星系列的首发星纳入该卫星规划。

  就在这个当儿,更好的契机来到了。

  2009年8月和11月,国务院副总理李克强两次来国土资源部视察工作,对整合卫星资源,发展国产卫星,建立现代技术支撑的国土资源监管体系作出了一系列重要指示,特别要求国土资源部要牵头整合国土资源、海洋、测绘卫星平台,实现资源共享,尽快推进首发02C星立项。

  于是,国土资源部、国家海洋局、国家测绘局在积极与发展改革委、国防科工委等部门沟通基础上,组织开展国土资源业务卫星建设规划研究,并提出首发业务卫星——资源一号02C卫星的工程方案。

  02C星工程,分卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统、地面系统和应用系统六项工程,采取了“好、快、省”的研制策略,即在充分继承02B星成熟技术基础上,做适当优化改进,缩短建造周期和经费。计划用22个月的时间,投入11.5个亿,在2011年底或者2012年初发射运行。国土资源部作为用户代表实施业主负责制,在发展改革委、财政部、国防科工委等部门的指导下,对02C星工程建设负总责。根据国家批准的资金计划,国土资源部作为工程甲方,承担应用系统建设任务,以合同管理方式,委托中国航天科技集团公司负责卫星系统和运载火箭系统的建造,以及地面系统的改建;委托总装备部负责发射场系统和测控系统保障。

  在工程资金落实未到位的情况下,中国航天科技集团公司先行筹措资金安排急需的卫星、火箭研制生产任务。总装备部为卫星发射测控提供了最优条件保障。

  之后的工作进展可谓神速:

  2009年12月1日,国土资源部组织召开02C星工程方案专家论证会,论证专家组一致通过评审。

  2010年3月,国土资源部正式向发改委提出了02C项目立项建议书,2011年2月得到了立项批复。

  2010年3月,航天科技集团即启动了研发工作,2010年12月基本完成了整星产品全套工作。

  2011年10月9日,火箭系统研制完成,顺利通过出厂评审。

  2011年10月21日,卫星系统研制完成,顺利通过出厂评审。

  2011年10月29日,国土资源部、航天科技集团有关领导目送着装载着02C星和航天科技集团五院卫星试验队队员的专列,从昌平火车站缓缓驶离站台,开赴太原卫星发射中心。至此,建造02C卫星仅用了20个月的研制时间,不但超前原计划,而且创造了国内遥感卫星研制的第一速度、第一质量。

  “造星”得到了国土资源部领导高度重视。

  2011年6月14日,国土资源部部长徐绍史、副部长贠小苏和时任国土资源部总工程师的张洪涛等一行来到中国航天科技集团调研。看到资源一号02C星的研发和生产进展情况,徐绍史提出,要扎实推进02C星研发生产,通过国土资源部和航天科技集团的共同努力,做好02C星整星阶段的测试工作,确保如期发射。作为主管科技工作的副部长,贠小苏一直为02C星的成功研发积极协调,并亲自担任卫星工程总指挥。

  也就在这个时候,国土资源部开始了编制《陆海观测业务卫星发展规划(2011—2020年)》,并被列入国务院审批的78个专项规划之中。按照此规划,2020年,将要有18颗陆海观测卫星在轨运行,形成高精度陆海观测管理的现代化能力。

  在这个背景下,02C星作为陆海监测计划的首颗卫星,蓄势待发。

  在国土资源部,作为组织机构的保障,专门成立卫星应用中心筹备办公室。2011年7月26日,该办公室主任姜建军主持召开第一次工作会议。从这一天到12月5日,一共召开过14次会议,印发了14份专题会议纪要,逐项落实各阶段任务。参会的人说,真的好像听到了最后决战的“马蹄声声”。

  02C卫星工程各系统协议签署之前,国土资源部、中国航天科技集团、中国科学院等单位相关领导和专家再次座谈02C星,工程总指挥贠小苏部长提出,不仅要做到发射的万无一失,而且能够确保卫星如期在轨运行三年。工程总指挥、中国航天科技集团公司副总经理袁家军当场表示:我们的目标是保证3年,争取5年。

  2011年12月13日下午5点多,北京国土资源部大厅灯光明亮,来自国土资源部、中国航天科技集团、中国科学院等单位的重要人物汇聚一起,签署资源一号02C卫星工程各系统协议。“让我们见证一个伟大的时刻!”主持签署仪式的姜建军当时做了这样的描述。10多年间,一直为实现国土资源卫星梦奔走呼号并全程参与02C星工程的高平,激动地告诉记者,她会把卫星发射成功的时间当成自己一生中最重要的好日子。

  就这样,承载了国土资源人梦想和心血的02C星,在2011年岁末,成功飞向蓝天!

  我们期待着,这仅仅是一个成功的开始,未来中国陆海卫星业务发展,定会多星璀璨,而且应用硕果累累。 

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