非凡十年 | 海天重器——我國(guó)海洋衛(wèi)星發(fā)展十年記

海洋是資源的寶庫(kù)、交通的要道、全球氣候變化的調(diào)節(jié)器，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日漸顯著。

2002年，伴隨著“海洋一號(hào)”的成功發(fā)射，我國(guó)結(jié)束了沒(méi)有海洋衛(wèi)星的歷史，進(jìn)入了空間海洋遙感新階段。“認(rèn)識(shí)海洋、經(jīng)略海洋都離不開(kāi)海洋觀測(cè)。風(fēng)、波、浪、流、潮等，需要借助海洋衛(wèi)星才能精細(xì)地做出分析和判斷?！弊匀毁Y源部國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心黨委書(shū)記、主任林明森說(shuō)。

黨的十八大以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)發(fā)射高分三號(hào)、中法海洋衛(wèi)星、海洋一號(hào)C/D、海洋二號(hào)B/C/D等多顆海洋衛(wèi)星，形成多星組網(wǎng)運(yùn)行，多站接收的格局，監(jiān)測(cè)范圍覆蓋我國(guó)陸海、海島礁以及極地、大洋。

這些海洋衛(wèi)星各有特色、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成了海洋衛(wèi)星三大系列組網(wǎng)觀測(cè)，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，支撐我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)，服務(wù)全球氣候變化應(yīng)對(duì)，為國(guó)家安全、“一帶一路”建設(shè)等方面提供相應(yīng)保障……此外，以中法海洋衛(wèi)星為代表，我國(guó)與歐洲、東盟、非洲等國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展了國(guó)際合作，提供了成規(guī)模、成建制衛(wèi)星遙感觀測(cè)服務(wù)。

星座組網(wǎng)提升能力

國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心副主任劉建強(qiáng)介紹，海洋衛(wèi)星根據(jù)不同要素的探測(cè)技術(shù)能力與特點(diǎn)、時(shí)間與空間分辨率、覆蓋范圍與監(jiān)測(cè)頻次要求設(shè)計(jì)，按用途分為三類，包括海洋水色環(huán)境、海洋動(dòng)力環(huán)境、海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)等系列衛(wèi)星。海洋衛(wèi)星與海洋站、雷達(dá)、浮潛標(biāo)、海底觀測(cè)網(wǎng)、志愿船、斷面調(diào)查等多手段協(xié)同觀測(cè)，連續(xù)長(zhǎng)期獲取全球海洋生態(tài)環(huán)境、動(dòng)力環(huán)境參數(shù)，是全球海洋立體觀測(cè)網(wǎng)的重要組成部分。

海洋水色環(huán)境系列衛(wèi)星（又稱海洋一號(hào)系列衛(wèi)星）用于海洋水色、水溫、海岸帶觀測(cè)。在海洋一號(hào)A星和B星完成使命后，2018年9月7日，海洋一號(hào)系列第3顆衛(wèi)星海洋一號(hào)C星由長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭送入預(yù)定軌道，開(kāi)啟了我國(guó)自然資源衛(wèi)星陸海統(tǒng)籌發(fā)展的新征程。2020年6月11日，海洋一號(hào)D星也成功發(fā)射。雙星組網(wǎng)，配置了相同的5個(gè)有效載荷——海洋水色水溫掃描儀、海岸帶成像儀、紫外成像儀、星上定標(biāo)光譜儀、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，構(gòu)建了我國(guó)第一個(gè)海洋業(yè)務(wù)衛(wèi)星星座。

與海洋一號(hào)A星和B星相比，海洋一號(hào)C星和D星觀測(cè)精度、觀測(cè)范圍、使用壽命均有大幅提升，實(shí)現(xiàn)了海洋水色觀測(cè)能力的升級(jí)換代。雙星上、下午組網(wǎng)觀測(cè)后，觀測(cè)能力較單星提升1倍，實(shí)現(xiàn)了全球海洋1天2次觀測(cè)覆蓋能力，每天可獲取2幅全球海洋水色、植被指數(shù)遙感圖和4次海面溫度產(chǎn)品，大幅提高對(duì)全球海洋水色、海岸帶資源與生態(tài)環(huán)境的有效觀測(cè)能力。

海洋一號(hào)D效果圖

（圖片來(lái)源：i自然全媒體）

海洋動(dòng)力環(huán)境系列衛(wèi)星（又稱海洋二號(hào)系列衛(wèi)星）用于海面風(fēng)場(chǎng)、浪高、海面高度、海面溫度等多種海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)。2021年5月19日，海洋二號(hào)D星成功發(fā)射，與已經(jīng)在軌運(yùn)行的海洋二號(hào)B星和海洋二號(hào)C星“三星組網(wǎng)”，構(gòu)建了我國(guó)首個(gè)海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星星座，實(shí)現(xiàn)對(duì)全球海面高度、有效波高、海面風(fēng)場(chǎng)、海面溫度的全天時(shí)、全天候、高精度觀測(cè)，直接為災(zāi)害性海況預(yù)警預(yù)報(bào)提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋權(quán)益維護(hù)、海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境保護(hù)、海洋科學(xué)研究以及國(guó)防建設(shè)等提供支撐服務(wù)。

海洋二號(hào)C/D效果圖

（圖片來(lái)源：i自然全媒體）

海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)系列衛(wèi)星（又稱高分三號(hào)系列衛(wèi)星）用于全天候全球海洋和陸地信息的監(jiān)視監(jiān)測(cè)。2022年4月7日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射高分三號(hào)03星。高分三號(hào)03星發(fā)射入軌后與在軌運(yùn)行的高分三號(hào)、高分三號(hào)02星組網(wǎng)，標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)雷達(dá)衛(wèi)星星座建成。該系列衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)1米分辨率、1天重訪部分區(qū)域，是我國(guó)實(shí)施海洋開(kāi)發(fā)、進(jìn)行陸地環(huán)境資源監(jiān)測(cè)和應(yīng)急防災(zāi)減災(zāi)的重要技術(shù)支撐，提升了我國(guó)雷達(dá)衛(wèi)星海陸觀測(cè)能力，為海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋科學(xué)研究以及減災(zāi)、國(guó)土、環(huán)保、水利、農(nóng)業(yè)和氣象等領(lǐng)域提供有力保障和有效支撐。

高分三號(hào)02（一米C-SAR）效果圖

（圖片來(lái)源：i自然全媒體）

支撐生態(tài)文明建設(shè)

赤潮是影響我國(guó)近岸海洋生態(tài)的主要因素之一，嚴(yán)重時(shí)甚至危害人類健康。2021年2月14日，海洋一號(hào)C/D衛(wèi)星上午和下午分別捕捉到北部灣大面積赤潮。2月15日，自然資源部南海局、自然資源廣西衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心組織相關(guān)單位現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，派出監(jiān)測(cè)隊(duì)伍在潿洲島以西海域巡視采樣。監(jiān)測(cè)人員實(shí)驗(yàn)分析得出結(jié)論：此次異常區(qū)受夜光藻影響，濃度值達(dá)赤潮預(yù)警濃度。

衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查相互協(xié)調(diào)、相互配合，使得此次赤潮應(yīng)急監(jiān)測(cè)和海洋生態(tài)環(huán)境預(yù)警取得了良好效果。國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心與自然資源部南海局、省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心聯(lián)動(dòng)機(jī)制基本形成。

這樣的赤潮監(jiān)測(cè)，對(duì)于海洋衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，僅僅是眾多應(yīng)用中的一項(xiàng)。夏季，每當(dāng)滸苔綠潮發(fā)生，海洋一號(hào)系列衛(wèi)星立即開(kāi)展監(jiān)測(cè)，不僅可以識(shí)別表層滸苔，還能觀測(cè)到水下信息，再結(jié)合高分三號(hào)系列衛(wèi)星與陸地衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃東海每天一次監(jiān)測(cè)，為防控滸苔提供更有效、更有力的支撐。每當(dāng)冬季嚴(yán)寒侵襲，渤海海域出現(xiàn)海冰冰情，有時(shí)阻礙海上交通運(yùn)輸，有時(shí)影響海上石油平臺(tái)生產(chǎn)，有時(shí)影響其他構(gòu)建物安全。海洋一號(hào)C/D衛(wèi)星成為渤海海冰監(jiān)測(cè)主力，實(shí)現(xiàn)了三天兩次、局部一天一次的監(jiān)測(cè)頻次，提供專題遙感產(chǎn)品。

作為海洋水色衛(wèi)星業(yè)務(wù)星，海洋一號(hào)系列衛(wèi)星在軌運(yùn)行以來(lái)，五大載荷顯神通，在海上養(yǎng)殖、海上風(fēng)電、珊瑚島礁、紅樹(shù)林、濱海濕地、河口港灣、圍填海、核電站海水出入口環(huán)境變化、內(nèi)波、渦旋、水下地形以及陸地植被、湖冰、油菜、水稻、黑土地、沙漠、光伏發(fā)電、積雪、冰川、江河湖泊等資源生態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)化或應(yīng)急監(jiān)測(cè)中應(yīng)用效果顯著，獲取的數(shù)據(jù)已經(jīng)在渤海海冰、黃東海綠潮、近岸赤潮、溢油污染、南北極海冰、冰山漂移、臺(tái)風(fēng)、湖泊藍(lán)藻、洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)、沙塵暴、火山噴發(fā)與浮石漂移等災(zāi)害監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用，使我國(guó)在海洋水色遙感領(lǐng)域躋身國(guó)際先進(jìn)行列，為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)提供了強(qiáng)有力的保障。

應(yīng)對(duì)海洋災(zāi)害

每年沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)，給沿海地區(qū)和人民帶來(lái)不同程度的危險(xiǎn)和威脅時(shí)，海洋衛(wèi)星便立即“秣馬厲兵”，進(jìn)入“戰(zhàn)斗”狀態(tài)。海洋一號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星通過(guò)有關(guān)數(shù)據(jù)和圖像，可以得到全球臺(tái)風(fēng)、氣旋分布與位置，根據(jù)時(shí)序圖像可得到臺(tái)風(fēng)云系影響范圍和移動(dòng)路徑，并結(jié)合海洋二號(hào)和中法海洋衛(wèi)星風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為海洋災(zāi)害預(yù)警報(bào)提供準(zhǔn)確的信息。

2021年7月中旬，臺(tái)風(fēng)“煙花”在菲律賓呂宋島東部海域生成。7月19日8時(shí)，中央氣象臺(tái)將“煙花”升格為強(qiáng)熱帶風(fēng)暴。7月20日14時(shí)，中央氣象臺(tái)將“煙花”升格為臺(tái)風(fēng)，第二天上午又升格為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。

一時(shí)間，我國(guó)沿海地區(qū)嚴(yán)陣以待。海洋二號(hào)B星、C星、D星、中法海洋衛(wèi)星結(jié)合組網(wǎng)的海洋一號(hào)C星、D星，立即瞄準(zhǔn)“煙花”，開(kāi)展了連續(xù)觀測(cè)，實(shí)時(shí)定位臺(tái)風(fēng)的位置、強(qiáng)弱等，勾勒出臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑，為國(guó)家有關(guān)部門和沿海地區(qū)有效應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)及時(shí)提供著數(shù)據(jù)信息。

“煙花”體態(tài)龐大、水汽充足，自浙江登陸后一路北上，先后影響了浙江、上海、江蘇、安徽、山東、河南、北京、天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等省（區(qū)、市）。海洋衛(wèi)星持續(xù)將臺(tái)風(fēng)相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息提供相應(yīng)部門和管理機(jī)構(gòu)，為海洋災(zāi)害預(yù)警報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供有效的服務(wù)。

國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心科技與國(guó)際合作處處長(zhǎng)鄒斌介紹，類似這樣的海洋衛(wèi)星服務(wù)防災(zāi)減災(zāi)的應(yīng)對(duì)比比皆是。太空組網(wǎng)的多個(gè)海洋衛(wèi)星為河南洪澇、山西洪澇、云南火災(zāi)、青海地震、泰國(guó)洪澇、滸苔打撈等應(yīng)急事件提供了及時(shí)的數(shù)據(jù)保障。

截至目前，海洋衛(wèi)星已經(jīng)在生態(tài)環(huán)境要素和典型生態(tài)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了不可替代的作用，實(shí)現(xiàn)了海洋水色、水溫等生態(tài)因子的高頻次、長(zhǎng)時(shí)序全球覆蓋監(jiān)測(cè)。海洋衛(wèi)星通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、全程跟蹤我國(guó)海域內(nèi)的綠潮、赤潮、溢油等典型海洋生態(tài)災(zāi)害，獲取分布情況、掌握演變趨勢(shì)，第一時(shí)間為海洋生態(tài)災(zāi)害預(yù)警、防控、處置和評(píng)估等工作提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，為海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和海洋生態(tài)系統(tǒng)分布格局、現(xiàn)狀與演變分析提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息。

海洋衛(wèi)星遙感應(yīng)用服務(wù)

2021年4月27日，巴拿馬籍貨船“義?！陛喤c利比里亞籍泊油船“交響樂(lè)”輪在山東青島附近海域發(fā)生碰撞，導(dǎo)致油船一貨艙受損溢油。國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心立即啟動(dòng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)程序，利用高分三號(hào)等衛(wèi)星國(guó)內(nèi)外遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展跟蹤監(jiān)測(cè)，迅速將油膜分布區(qū)、擴(kuò)散程度、點(diǎn)位坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息和圖像提供給相關(guān)部門，為現(xiàn)場(chǎng)清污和事故處置提供了決策依據(jù)。

茫茫海洋，風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在，時(shí)常會(huì)有突發(fā)事件，海上目標(biāo)監(jiān)視與安全生產(chǎn)事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)是保證海洋安全的重要方面之一。林明森表示，為更好地保障我國(guó)海上船舶和石油平臺(tái)安全、海洋權(quán)益維護(hù)以及應(yīng)對(duì)全球氣候變化，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)海洋衛(wèi)星時(shí)，就充分考慮了要做好國(guó)家重大戰(zhàn)略支撐。

黨的十八大以來(lái)，已形成星座的高分三號(hào)衛(wèi)星、高分三號(hào)02星和高分三號(hào)03星，組網(wǎng)成為海洋監(jiān)視監(jiān)測(cè)系列衛(wèi)星，依托在此基礎(chǔ)上研發(fā)的“SAR和AIS聯(lián)合海上目標(biāo)監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”（SAR即合成孔徑雷達(dá)，AIS即船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)），為我國(guó)海上船舶、石油平臺(tái)安全、海洋權(quán)益維護(hù)、應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供了重要的信息數(shù)據(jù)保障。

在海洋權(quán)益維護(hù)方面，海洋衛(wèi)星獲取的海島礁人工設(shè)施、海上船舶、海上油氣平臺(tái)監(jiān)視數(shù)據(jù)，為海洋權(quán)益維護(hù)提供了信息服務(wù)和輔助決策支持。在海洋綜合管理上，海洋衛(wèi)星通過(guò)獲取海岸變遷、海岸帶地質(zhì)與生態(tài)環(huán)境、海岸人工設(shè)施、海域使用功能區(qū)劃等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為海岸帶綜合管理與海域使用管理提供了重要的客觀依據(jù)。

海洋衛(wèi)星獲取的高分辨率海浪、海面風(fēng)場(chǎng)、淺海水下地形、中尺度渦和鋒面數(shù)據(jù)，為全球海洋動(dòng)力環(huán)境研究提供支撐，為沿海核電站、海外重大工程論證和運(yùn)行開(kāi)展海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。

海洋衛(wèi)星面向極地科學(xué)考察、兩極航線開(kāi)展遙感監(jiān)測(cè)，構(gòu)建極地衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)體系，服務(wù)極地航線安全與保障、全球氣候變化應(yīng)對(duì)；積極開(kāi)展大洋合同區(qū)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，實(shí)施全球海平面、海底地形監(jiān)測(cè)，提供逐月環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告。這些為支撐深海、極地發(fā)展貢獻(xiàn)了重要數(shù)據(jù)資料保障。

此外，海洋衛(wèi)星在伏季休漁期海上非法捕撈漁船監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)船舶應(yīng)急監(jiān)測(cè)、我國(guó)國(guó)際海底合同礦區(qū)作業(yè)船舶信息監(jiān)測(cè)、海上油氣平臺(tái)監(jiān)測(cè)等諸多常規(guī)和應(yīng)急任務(wù)中得到了應(yīng)用。

服務(wù)“一帶一路”

2018年，一顆中國(guó)與法國(guó)合作的海洋衛(wèi)星牽動(dòng)著兩國(guó)人民的心。這顆衛(wèi)星就是中法海洋衛(wèi)星，當(dāng)年10月29日8時(shí)43分在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。這不僅是我國(guó)與法國(guó)合作研制的首顆衛(wèi)星，也是中國(guó)航天和海洋史上第一次與先進(jìn)宇航國(guó)家開(kāi)展系統(tǒng)級(jí)、全流程的合作。

劉建強(qiáng)介紹，中法兩國(guó)的科研人員認(rèn)識(shí)到，合作發(fā)展是人類共同進(jìn)步的必然趨勢(shì)。在研制過(guò)程中，雙方開(kāi)展多次試驗(yàn)，解決了多項(xiàng)難題。

中法海洋衛(wèi)星首次實(shí)現(xiàn)了全球范圍海浪方向譜和海面風(fēng)場(chǎng)的大面積、連續(xù)、同步觀測(cè)，科學(xué)數(shù)據(jù)由雙方地面接收站和數(shù)據(jù)中心協(xié)同獲取、處理、發(fā)布并互為備份。

中法海洋衛(wèi)星效果圖

（圖片來(lái)源：i自然全媒體）

2020年2月，中法兩國(guó)宣布中法海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)向全世界開(kāi)放共享。兩年多來(lái)，已有法國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、西班牙、美國(guó)、俄羅斯、印度、日本、澳大利亞、南非等75個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1099個(gè)科研團(tuán)隊(duì)使用該衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用。法國(guó)國(guó)家太空研究中心衛(wèi)星項(xiàng)目經(jīng)理卡斯提安說(shuō)：“中法兩國(guó)首次攜手，都從對(duì)方身上學(xué)習(xí)到了很多。這是一次共贏的合作，彼此都會(huì)變得更加‘富有’?！?/p>

中法海洋衛(wèi)星工程的圓滿實(shí)施，展現(xiàn)了兩國(guó)攜手應(yīng)對(duì)全球氣候變化和防災(zāi)減災(zāi)、構(gòu)建“人類命運(yùn)共同體”和“海洋命運(yùn)共同體”的實(shí)際行動(dòng)和實(shí)踐探索。自此，我國(guó)海洋衛(wèi)星進(jìn)一步走向國(guó)際合作舞臺(tái)，服務(wù)“一帶一路”建設(shè)……多面開(kāi)花、成效明顯：參與申報(bào)并獲批了聯(lián)合國(guó)“海洋十年”海洋與氣候協(xié)作中心；與阿根廷空間活動(dòng)委員會(huì)簽署了關(guān)于衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用合作的諒解備忘錄，持續(xù)向阿根廷提供海洋二號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)；參與中國(guó)-東盟海洋科技研發(fā)中心、中國(guó)-東盟衛(wèi)星中心、中非衛(wèi)星中心建設(shè)；深入推進(jìn)與歐洲氣象衛(wèi)星組織的數(shù)據(jù)交換、海洋二號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)落地接收和科學(xué)合作，等等。

衛(wèi)星俯瞰地球，海洋連通世界。2002年至2022年，廿年奮斗成體系；2012年至2022年，十年九星組網(wǎng)成。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要海洋衛(wèi)星，監(jiān)測(cè)海上風(fēng)云變幻離不開(kāi)海洋衛(wèi)星。當(dāng)前，海洋一號(hào)E星、海洋鹽度探測(cè)衛(wèi)星在研，“十四五”期間，還有4顆業(yè)務(wù)衛(wèi)星列入規(guī)劃等待立項(xiàng)，更有新一代極軌海洋動(dòng)力、高軌海洋海岸帶監(jiān)視監(jiān)測(cè)、高軌微波遙感衛(wèi)星等3顆衛(wèi)星正在開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

林明森表示，海洋是生命的搖籃，風(fēng)雨的故鄉(xiāng)，要認(rèn)識(shí)海洋、經(jīng)略海洋離不開(kāi)海洋衛(wèi)星。隨著我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略不斷深入，海洋衛(wèi)星必將更好地應(yīng)用服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

巡天瞰海握重器，經(jīng)略蔚藍(lán)志圖強(qiáng)。