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最近,名为“海丝二号”的卫星宣布完成了在轨测试,而且已经拍摄了2.6万多张图片。 & j, O0 c1 h- b
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“海丝二号”海小卫星太空作业模拟动画 1 |" N9 k" S8 ]0 M! B7 V
既然有“二号”,那就有一号。2020年12月“海丝一号”卫星升空,2021年6月“海丝二号”卫星升空。按照航天的惯例,它们进行了长时间的在轨测试,才算是正式“上工”。现在,它们一起构成“海丝”星座,闪耀于太空。
; _7 {6 y& q k* n 翱翔于太空的“海丝二号”卫星拍到的2.6万多张图片,都是拍的什么呢?是星空和宇宙吗?恰恰相反,它瞄准的是咱们生活的地球,并且是专注于海洋的,无愧于它名字当中的“海”字。 6 L. z4 u" m0 M
“海丝二号”卫星有许多创新之处,不过并非独一无二,其实以往全世界已经发射过许多“海洋卫星”。海洋卫星是一类遥感卫星,主要采用光学的方法,远距离实施海洋生态环境的综合观测。我国早在2002年就发射了首颗海洋卫星——“海洋一号”卫星。 / {9 ]4 }0 k5 ]$ R H% d
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卫星距离地表很远,不可能比靠近了看得更真切,为什么要从太空中用卫星看海洋呢? ( f$ h# O0 Q3 Q# N3 b
海洋卫星覆盖范围大,特别是要覆盖地球半球乃至全球
- a8 ~ o+ ^! y9 q o 海洋非常广阔,占地球表面约70%,并且其海面、海浪等要素的变化也相当迅速,作为高飞在宇宙中的卫星,可以想见,海洋卫星的探测能覆盖庞大的海面区域,特别是对地球半球乃至全球探测能力,不仅能够探测尽可能大范围内的海洋信息,还能用来研究大气环流、厄尔尼诺现象等大尺度现象。
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2015年12月太平洋海面温度随地理经度的大范围变化
7 N. Z/ ]0 `% h" S' {" I2 s7 c+ L/ g) p “海丝二号”卫星飞行于太阳同步轨道,这也是遥感类卫星经常选取的一类轨道。卫星绕着地球转,怎么跟太阳同步呢?利用轨道进动效应,太阳同步轨道选择了略微大于90°的轨道倾角,根据计算,进动的速度大约为1°,正好使轨道平面与太阳始终保持固定的取向。也就是说,卫星的轨道平面也在进行一年360°的旋转,正好总是垂直于太阳与地球的连线,那么在地球周围转圈的卫星就不会被地球挡住,可以充分照射太阳光,也就实现了“太阳同步”。因此,太阳同步轨道所“同步”的,其实是地球的公转。 & D, `6 F/ `3 |8 y& V
这么做有两个好处,一是可以最大化利用太阳能发电,二是卫星每次飞越某地上空时,太阳都是从同一角度照射该地,通过对比拍摄的照片,可以获得更多的信息。所以海洋卫星选择这类轨道,对海洋图像信息的获取和比较非常有利。
3 T2 X% ]* ^6 s3 @9 U4 X 从太空中看,太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的,方向与地球公转方向相同,旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360°/年)。 2 M( @; j3 T* H2 {5 V% e; x
海洋卫星要能进行全天候全天时探测,地面覆盖周期要短
0 H5 L, B. {1 J" Q) M4 \ 首先海洋日日夜夜、年年岁岁都在变化,对海洋特征的探测不是一朝一夕,海洋卫星可以尽量不受天气制约的进行观测,并且是长年累月的观测。另外海洋上的动力学过程,诸如海面的风、浪、潮汐、浮冰等,它们随时间变化很快,所以要求持续观测并且绕地球飞行的周期短,尽可能早点转回来继续观测现象的变化。
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( e" ^8 T- j6 b 国家卫星海洋应用中心利用中法海洋卫星观测台风“库奇马” , f" h# _, w' I2 M% d
我们刚才说到“海丝二号”卫星飞行于太阳同步轨道,这类轨道的高度一般在500-700千米左右,大多数卫星只需要1个半小时左右就可以绕地球一圈。虽然卫星转一圈时已经不在原先的海域上空,但海洋上的许多现象扩张范围极大,再加上卫星拍摄的区域也有一定的宽度,再与其他卫星结合,就能很好的完成任务。
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