[科普中国]-高分四号卫星

发展沿革研制背景

2013年和2014年，高分一号、高分二号卫星相继发射并投入使用，标志着中国遥感卫星应用进入了一个新阶段。高分二号卫星的空间分辨率首次精确到1米以内，引领中国卫星遥感进入亚米级时代。

低轨遥感卫星空间分辨率高，看得更清楚，但一次成像观测视野较小，对固定区域重访所需周期较长，时间分辨率较低。而高轨遥感卫星恰恰可以弥补低轨遥感卫星的不足，两者结合使用才能发挥出更大效益。

正是由于这种需要，高分四号卫星被纳入中国高分专项工程计划，并于2012年正式立项，开始工程研制。1

研制历程

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成功发射2015年12月29日0时04分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“高分四号”卫星。4

执行发射任务的长征三号乙运载火箭由中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院研制，这是长征系列运载火箭的第222次飞行。

2016年1月5日，高分四号卫星发回首幅图像。图像质量优越，达到预期目标。36000公里轨道高度、50米分辨率，高分四号卫星填补了我国乃至世界高轨高分辨率遥感卫星的空白。此次成功成像，意味着卫星抓总研制单位——中国航天科技集团公司五院在多项关键技术上实现了突破。5

2016年2月3日，国防科技工业局对外公布了高分四号卫星获取的首批影像图。此次发布的图片选取了北京、新疆火焰山、西藏纳木错、甘肃敦煌、珠穆朗玛峰、黄河三角洲、珠江三角洲、湖北丹江口、黄河小浪底、澳大利亚等卫星影像。“反映了不同地貌影像特点及生态环境监测、林火监测等情况。7

技术特点高分四号卫星将在距地面约36000公里的地球同步轨道运行，分辨率在50米以内，观测面积大并且能长期对某一地区持续观测。

高分四号重约5吨，设计寿命8年，定位于东经110度的赤道上空，即海南岛的正南方，利用长期驻留固定区域上空的优势，能高时效地实现地球静止轨道50米分辨率可见光、400米分辨率中波红外遥感数据获取，这是中国国内地球静止轨道遥感卫星最高水平，在国际上也处于先进行列。4

高分4号的可见光分辨率为50米，航母在其图片上是由7个像素组成的模糊图像，日益完善的自动识图软件可以迅速完成标定。但由于像素太少，因此无法将其与遍布西太平洋的超级油轮区分开，不能直接识别目标。

由于轨道、环境和要求的巨大区别，“高分四号”的设计与近地轨道遥感卫星有很大的区别，五分是平台还是光学传感器都无法原样照搬。

“高分四号”位于遥远的静止轨道，和地面直线距离约3．6万公里，几乎是近地轨道高度的上百倍。差之毫厘缪以千里，如果卫星姿态偏差角秒，地面上就会偏差数公里，拍摄高质量的卫片对卫星的姿态稳定性提出了高的要求，还要求尽可能降低自身的振动。静止轨道是地球轨道上受到太阳活动影响最严重的区域，平时静止轨道直而来自太阳和星际空间的高能辐射；如果太阳发生磁暴或是其他剧烈的活动，静止轨道可能被范艾伦辐射带(环绕地球的高能粒子辐射带)吞没，航天器将而对更危险的高能粒子，引发工作异常“高分叫号”对抗辐射能力要求高。静止轨道上没有大气阻力的影响，无需近地轨道那样考虑大气阻力引起的轨道衰减，但人阳光压和日月的引力摄动，会影响卫星的轨道稳定性，尤其是南北向需要不小的轨道维持需求，很多近地轨道遥感卫星运行住500～600公里高度，轨道维持压力更小；静止轨道的卫星还面对更苛刻的温控环境，长时间受到太阳光照后照射区域与背光区域的温差可能达到卜百摄氏度，这就要求设计更强大的热控系统控制卫星的温度变化，防止出现卫星过热失效等故障。8

功能配置高分四号卫星配置一台可见光50m/中波红外400m分辨率的面阵相机，兼具可见光和红外线全天候成像能力。可见光谱段分辨率50米，中波红外谱段分辨率400米，相当于从3.6万公里外看见大油轮，代表目前我国地球同步轨道遥感卫星最高分辨率水平。”

高分4号装有2个对地高增益信号传输天线，其数据下传码速率为每秒300兆，一幅照片只需要3～4秒即可完成传输，据此推测其不调整卫星姿态时的拍照速度与此相当。高分4号每张照片覆盖范围约16万平方公里，完成对西太平洋一千万平方公里海区的覆盖约需60张，4～12分钟即可完成拍摄，足以承担对航母群的快速侦察任务。

主要应用高分四号卫星将在监测森林火灾、洪涝灾害等方面发挥重要作用。

高分四号（GF-4）卫星于2015年12月29日在西昌卫星发射中心成功发射，是我国第一颗地球同步轨道遥感卫星，搭载了一台可见光50米/中波红外400米分辨率、大于400公里幅宽的凝视相机，采用面阵凝视方式成像，具备可见光、多光谱和红外成像能力，设计寿命8年，通过指向控制，实现对中国及周边地区的观测。高分四号卫星可为我国减灾、林业、地震、气象等应用提供快速、可靠、稳定的光学遥感数据，为灾害风险预警预报、林火灾害监测、地震构造信息提取、气象天气监测等业务补充了全新的技术手段，开辟了我国地球同步轨道高分辨率对地观测的新领域。同时，高分四号卫星在环保、海洋、农业、水利等行业以及区域应用方面，也具有巨大潜力和广阔空间。高分四号卫星主用户为民政部、林业局、地震局、气象局。9

性能参数轨道类型：地球同步轨道

轨道高度：36000km

定点位置：105.6°E9

研制意义高分四号卫星的研制开辟了中国高轨高分辨率对地观测技术的新领域，大幅提高了中国遥感卫星的整体设计水平，对于掌握新一代遥感平台的长寿命、高可靠、高精度定位及快速机动等核心技术，提高中国高性能遥感光学有效载荷技术水平具有重要意义。

"高分四号"卫星在轨设计寿命8年，将是中国首颗遥感类8年长寿命卫星。为确保卫星在复杂的空间环境里抗高温、抗辐射，其材料及设备不会衰变或发生故障，研制团队对能源、控制、元器件和原材料等关键因素进行系统改进。记者从卫星系统的研制方中国航天科技集团公司第五研究院获悉，为避免相机受晒影响成像功能，研制团队提出"阳光规避模式"。还开展了一系列星上部件长寿命试验验证。10

投入使用从国家国防科技工业局获悉：我国首颗地球同步轨道高分辨率对地观测卫星高分四号今天正式投入使用。高分四号卫星在轨运行的6个月时间内，圆满完成卫星平台系统测试、卫星载荷系统功能测试、星地一体化和地面系统测试、业务应用测试等任务，状态良好，达到研制设计要求。2