从数万米的高空往下看,还能看清哪个是胖子?哪个戴个帽子?还能带你直播美军基地飞机起飞,这全靠中国的遥感卫星。中国遥感卫星技术到底有多牛?
站得高才能看得远
当今的世界第一高楼是位于迪拜的哈利法塔(迪拜塔),高度达到了828米,在建的第一高楼是迪拜的另一座高楼克里克塔,高度达到了928米,四舍五入算作1000米,人站在1000米的高处,视野能看到多远呢?
我们做一个计算题:
根据勾股定理可以算出来视野的长度约为112.9公里
如果把这栋楼放到北京,那么大概站在楼顶上的人可以看到天津,这便是我们讲的“站得高才能看得远”。
遥感卫星:天上飞的摄像头
人造地球卫星是指环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的人造无人航天器,按照用途主要分为三大类:遥感卫星,通信卫星和导航卫星。其中遥感卫星的用途最为广泛,包括自然资源调查、气象预测、灾害监测、军事侦察等,这些都依赖于光学摄像头、雷达等装在卫星上的遥感器件实现。
为了避免进入别国领空(10万米以下)和避免空气阻力对卫星的运行产生影响,遥感卫星的轨道高度一般在30万米以上,在这样的高度通过不断地对地面观测收集数据,带给了人类更宏大的视野。
其他的一些用途,如海事卫星电话、卫星广播电视则属于通信卫星,1970年我国发射的“东方红一号”卫星就是通信卫星;定位和导航则属于导航卫星,我国的北斗系统就是这种类型的卫星。
遥感的神奇往事
遥感卫星技术的发展史上有很多神奇往事,我们在这讲讲“镇山”的由来、击毙本拉登和推测五角大楼部门分布三件事。
故宫北侧的“镇”山
许多人曾游览过故宫北侧的景山公园,景山在历史上曾经因为明代修建皇宫时用于堆放煤炭而被称为“煤山”,还被称为“镇山”,但是镇山的名字来由却一直没有太好的解释;1987年在北京航空遥感成果展上,一幅景山的遥感照片却几乎给出了这个名字的来历:景山的形状好似一尊打坐的佛陀。这座佛陀就在紫禁城的正北方向。
美国的“锁眼”卫星系统是美国最成功的的军事侦察卫星系统。目前的分辨率已经能够达到0.1米,几乎可以认清单个个人;据一些消息称,美国利用这一套侦察卫星系统和一些其他技术,监视了我国大量重要人物的日常活动信息,美国的这种情报能力曾经多次向我方的一些高级访美人员“秀肌肉”。
这种“秀肌肉”好像暂时没什么伤害性,却具有非常大的威慑性——现代军事讲究“发现即消灭”,一旦被发现,在导弹的精确打击下,基本上就意味着被消灭。
五角大楼的部门分布
五角大楼是美国国防部总部驻地,其内部部门分布信息是绝密。但是我们的某个军事爱好者曾经根据五角大楼被公开的卫星遥感图像,根据各个方向停车场的密度变化、当时的历史事件等信息,推断出了五角大楼各个部门的分布。
这样的故事在遥感技术的发展历史中还有很多,从中可以看出,遥感技术的应用之广几乎不受限制,是真正的“脑洞有多大,舞台就有多大”。
放弃幻想,永远要把利剑握在自己手里
在我国加入世贸组织后,国际环境相对缓和,一些具有战略意义的行业由于国外技术在国内的应用,我们赚了一些辛苦钱,但是自主技术却没有得到相应的发展。
2008年汶川地震,地面通信全部中断,仅有卫星电话可以使用,在抢险救援的紧要关头,租用的国际海事卫星电话系统却突然“失效”长达数小时,这便是被别人用技术卡脖子的痛。在地震之后我国启动了大规模的海事卫星电话的自主研制。
放弃幻想,准备斗争,技术的利剑要握在自己手里,这是无数历史的故事教给我们的经验。
国产遥感卫星的特殊技巧——“凝视”
2010年我国启动了“高分辨率对地观测系统重大专项”,在2020年已经基本建成了自主可控的对地观测系统,根据各种公开信息推测,目前我国军用的对地观测遥感卫星的分辨率已经跟世界最佳水平相差无几,而民用卫星的分辨率已经可以达到0.5米,各种大型设备、建筑、舰船、道路等都可以看得很清楚。在轨寿命也由原来的2-3年提高到8年以上。
根据前瞻产业研究院的数据,截至2020年9月,全球共有824颗遥感卫星在轨运行,其中美国有462颗位居第一,中国有182颗位居第二。目前我国的遥感卫星发射数量呈现逐年增多的趋势,17年到19年分别发射了21颗、40颗和52颗遥感卫星。其中著名的有“高分”系列卫星,“环境/实践”系列卫星,“北京”系列卫星,“高景一号”星座,“吉林一号”星座,“珠海一号”星座等等。
2019年,吉林一号卫星曾经放出一个对美国著名的军事城市圣迭戈的观测视频,展示了国产遥感卫星领先的“凝视”功能。视频展示了正在起飞的飞机,海湾里的船艇和港口,以及停靠在码头上的里根号航母。
吉林一号拍摄的航母视频非常清晰。普通卫星飞得很快,扫描一下地面的观测对象就过去了,无法锁定正在移动的目标。我们的卫星的“凝视”功能通过多颗卫星组网接力拍摄,保证了我们的卫星发现目标还能锁定移动目标。
历史上,一些国家仗着自己的技术优势,从太空扫描着我们的建筑、道路、工厂和港口,监视我们海上的舰船、天上的飞机、地上的列车。现在,经过几十年了不起的奋斗历程,虽然在一些技术细节上我们可能还有不足,但是在很多地方我们已经赶欧超美,可以说,卫星上该有的我们都有了。