Công nghệ viễn thám quang học – góp phần từng bước củng cố và nâng cao hệ thống vệ tinh viễn thám của nước ta.

Ngày 24 tháng 4 năm 1970, nước ta đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên, "Dongfanghong-1", trở thành quốc gia thứ năm trên thế giới tự phát triển và phóng vệ tinh nhân tạo. Từ đó, ngành công nghiệp hàng không vũ trụ của nước ta đã trải qua nhiều thập kỷ phát triển, và viễn thám vệ tinh đã trở thành một trong những phương pháp trực tiếp và thiết thực nhất để chuyển đổi công nghệ hàng không vũ trụ thành năng suất.

Ngày 26 tháng 10 năm 2015, nước ta đã ban hành "Kế hoạch phát triển trung và dài hạn cơ sở hạ tầng không gian dân sự quốc gia (2015-2025)", tập trung vào phát triển ba hệ thống vệ tinh viễn thám: quan sát đất liền, quan sát đại dương và quan sát khí quyển. Bằng việc xây dựng một hệ thống vệ tinh viễn thám gồm bảy chòm sao và ba loại vệ tinh chuyên dụng, sẽ hình thành khả năng quan sát và thu thập dữ liệu toàn cầu với nhiều cấu hình độ phân giải và sự kết hợp các công nghệ quan sát khác nhau.

Với sự phát triển không ngừng của hệ thống vệ tinh viễn thám trong kế hoạch cơ sở hạ tầng không gian dân sự quốc gia, viễn thám quang học đã trở thành một trong những thành phần cốt lõi của sự phát triển này, và phạm vi ứng dụng cũng như quy mô của nó là rộng lớn nhất. Từ thế kỷ 20, các vệ tinh viễn thám Trái đất bằng quang học của nước ta chủ yếu được chia thành các loại: vệ tinh viễn thám có thể thu hồi, vệ tinh khí tượng, vệ tinh tài nguyên Trái đất, vệ tinh biển và vệ tinh giám sát môi trường và thiên tai. Các cảm biến viễn thám được mang theo bởi các vệ tinh này có thể được chia thành hai loại chính: cảm biến viễn thám quang học trên không gian và cảm biến viễn thám vi sóng trên không gian. Loại thứ nhất, còn được gọi là máy ảnh vũ trụ, đã đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc khám phá Trái đất bằng vệ tinh.

Vệ tinh quan sát mặt đất

Trong quy hoạch cơ sở hạ tầng không gian, các vệ tinh quan sát mặt đất chủ yếu bao gồm các vệ tinh độ phân giải cao, vệ tinh tài nguyên, vệ tinh môi trường, vệ tinh khảo sát và lập bản đồ.

Các vệ tinh dòng Gaofen

Trong số đó, nổi tiếng nhất là loạt vệ tinh Gaofen, tên chính thức là Dự án trọng điểm Hệ thống quan sát Trái đất độ phân giải cao. Đây là một trong 16 dự án khoa học và công nghệ trọng điểm được xác định trong "Đề cương Kế hoạch phát triển khoa học và công nghệ trung và dài hạn quốc gia (2006-2020)" và được khởi động vào năm 2010. Mục tiêu ban đầu của dự án này là thiết lập một bộ vệ tinh hoàn chỉnh có thể điều khiển độc lập với độ phân giải thời gian cao, độ phân giải không gian cao và độ phân giải quang phổ cao.

▲Niên đại của loạt phim vệ tinh Gaofen của nước tôi

Hệ thống vệ tinh Gaofen bao gồm nhiều vệ tinh. Hiện nay, các vệ tinh dân sự đang hoạt động trên quỹ đạo bao gồm Gaofen-1, Gaofen-2 đến Gaofen-12, được trang bị các cảm biến bao gồm quang học và đa phổ siêu quang, SAR và cảm biến hồng ngoại sóng trung. Chúng đạt được độ phân giải không gian cao (Gaofen-2 toàn sắc 0,8m), độ phân giải thời gian cao (Gaofen-4 20s) và độ phân giải quang phổ cao (Gaofen-5 330 dải) để quan sát Trái đất.

▲Quỹ đạo của vệ tinh Environment-1

vệ tinh thảm họa môi trường

Đất nước tôi, với lãnh thổ rộng lớn, địa hình phức tạp và khí hậu biến đổi, là một trong những quốc gia trên thế giới thường xuyên bị ảnh hưởng và chịu tổn thất nặng nề nhất từ ​​các thảm họa thiên nhiên. Hệ thống vệ tinh nhỏ giảm thiểu thảm họa môi trường là một hệ thống vệ tinh được đất nước tôi phát triển đặc biệt để giải quyết các thảm họa thiên nhiên thường xuyên xảy ra và giám sát môi trường. Hệ thống này bao gồm ba vệ tinh: HJ-1A, HJ-1B và HJ-1C. Kể từ khi HJ-1A được phóng vào năm 2008, độ phân giải không gian-thời gian cao và phạm vi phủ sóng rộng đã dẫn đến việc ứng dụng rộng rãi của nó trong giám sát thảm họa và đánh giá sức khỏe môi trường sinh thái. Tải trọng của HJ-1A bao gồm hai camera ánh sáng nhìn thấy đa phổ phủ sóng rộng và một máy ảnh siêu phổ, trong khi tải trọng của HJ-1B bao gồm hai camera ánh sáng nhìn thấy đa phổ phủ sóng rộng và một camera hồng ngoại. Các vệ tinh HJ-1A và HJ-1B, hoạt động trong mạng lưới vệ tinh kép, có thể đạt được khả năng quay lại nhanh chóng trong vòng hai ngày. Tải trọng của HJ-1C là một radar khẩu độ tổng hợp băng tần S.

vệ tinh tài nguyên

Các vệ tinh tài nguyên Trái đất do nước tôi phóng bao gồm Vệ tinh Tài nguyên Trái đất Trung Quốc-Brazil (CBERS), một dự án hợp tác giữa Trung Quốc và Brazil, và vệ tinh ZY-1 do nước tôi tự phát triển. CBERS bao gồm các vệ tinh CBERS-01, 02 và 02B đã ngừng hoạt động, và các vệ tinh CBERS-02C và 04 hiện đang hoạt động. ZY-1-04, được phóng vào năm 2014, mang theo bốn camera: một camera đa phổ toàn sắc 5m/10m (PAN) và một máy quét đa phổ hồng ngoại 40m/80m (IRS), do Trung Quốc phát triển; và một camera đa phổ 20m (MUX) và một thiết bị chụp ảnh trường nhìn rộng 73m (WFI), do Brazil phát triển. Vệ tinh ZY-1-02D, được phóng vào tháng 9 năm 2019, mang theo hai camera và có thể thu được hình ảnh quang học 2,5m/10m và hình ảnh siêu phổ 166 băng tần 30m.

Bản đồ vệ tinh

ZY-3 là vệ tinh lập bản đồ lập thể độ phân giải cao dành cho mục đích dân sự, được Trung Quốc tự phát triển. Các camera phía trước, phía sau và phía trước trên tàu có thể thu thập các cặp ảnh lập thể từ ba góc quan sát khác nhau của cùng một khu vực, cung cấp thông tin hình học 3D phong phú. Năm 2016, ZY-3 02 đã được phóng thành công và bắt đầu hoạt động cùng với ZY-3 01. ZY-3 02 có khả năng thu thập ảnh lập thể mảng 3 dòng với độ phân giải 2 mét chính xác cao, hỗ trợ dữ liệu cho việc lập bản đồ lập thể tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000.

vệ tinh quan sát đại dương

Trong quy hoạch cơ sở hạ tầng không gian, hệ thống vệ tinh quan sát biển bao gồm hai chòm sao (chòm sao vệ tinh màu sắc đại dương và chòm sao vệ tinh động lực học đại dương) và một loại vệ tinh chuyên đề (vệ tinh giám sát môi trường biển). Vệ tinh quan sát biển của nước ta được đặt tên là Chuỗi Đại dương (HY). Ngày 15 tháng 5 năm 2002, vệ tinh Ocean-1A (HY-1A) đầu tiên đã được phóng. Nó quan sát các đặc điểm quang học của nước biển, nồng độ diệp lục, nhiệt độ bề mặt biển, hàm lượng trầm tích lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan và các chất ô nhiễm biển, đồng thời quan sát nước biển, địa hình vùng biển nông, đặc điểm dòng hải lưu và các hạt khí dung trong khí quyển phía trên bề mặt biển. Việc phóng vệ tinh này đã lấp đầy khoảng trống trong lĩnh vực vệ tinh biển của nước ta và mở ra một kỷ nguyên mới trong sự phát triển của chuỗi vệ tinh "Ocean-1".

Đến nay, nước ta đã phóng một loạt vệ tinh quan sát màu sắc đại dương (loạt vệ tinh "Haiyang-1"), một loạt vệ tinh nghiên cứu động lực môi trường đại dương (bao gồm loạt vệ tinh "Haiyang-2" và vệ tinh đại dương hợp tác Pháp-Trung), và các vệ tinh giám sát đại dương (loạt vệ tinh "Haiyang-3").

Vệ tinh quan sát khí quyển

Trong quy hoạch cơ sở hạ tầng không gian, vệ tinh quan trắc khí quyển bao gồm hai chòm sao (chòm sao vệ tinh quan trắc thời tiết và chòm sao vệ tinh quan trắc khí hậu) và một loại vệ tinh chuyên đề (vệ tinh phát hiện thành phần khí quyển). Vệ tinh quan trắc khí quyển của nước ta được đặt tên là Phong Vân (FY). Từ năm 1970, Phong Vân đã phát triển thành hai loại và bốn dòng vệ tinh: vệ tinh khí tượng địa tĩnh, bao gồm Phong Vân-2 và Phong Vân-4 (đã phóng thành công tám vệ tinh Phong Vân-2 và một vệ tinh Phong Vân-4); và vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực, bao gồm Phong Vân-1 và Phong Vân-3 (đã phóng thành công bốn vệ tinh Phong Vân-1 và bốn vệ tinh Phong Vân-3). Trong 20 năm qua, vệ tinh khí tượng Phong Vân đã hoàn thành quá trình chuyển đổi từ ứng dụng thử nghiệm sang dịch vụ vận hành, từ thế hệ thứ nhất sang thế hệ thứ hai, từ phát hiện đơn lẻ sang phát hiện toàn diện, và từ phân tích định tính sang phân tích định lượng, đạt được các mục tiêu phát triển về vận hành, tuần tự hóa và định lượng. Đã có những tiến bộ toàn diện trong công nghệ tiền xử lý dữ liệu vệ tinh Fengyun, tạo sản phẩm và ứng dụng dữ liệu. Các vệ tinh khí tượng của Trung Quốc nằm trong số những vệ tinh đầu tiên đạt tiêu chuẩn quốc tế và đứng đầu trong các tổ chức khí tượng quốc tế.

Hiện nay, công nghệ viễn thám quang học vệ tinh đang trải qua giai đoạn phát triển nhanh chóng chưa từng có. Độ phân giải không gian, quang phổ và thời gian của ảnh viễn thám quang học liên tục đạt được những bước đột phá mới. Số lượng vệ tinh viễn thám được phóng ở nước ta đang tăng lên nhanh chóng, và khả năng thu thập dữ liệu viễn thám vệ tinh đang cho thấy xu hướng cải thiện đồng thời về chất lượng.

Người ta tin rằng trong tương lai gần, công nghệ viễn thám quang học vệ tinh sẽ có phạm vi ứng dụng rộng hơn, đạt được mục tiêu phát triển nhanh hơn, chính xác hơn và hiệu quả hơn, và tiến tới con đường phát triển phổ biến và thương mại hóa hơn.