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高分四号卫星光学遥感相机：“天眼”惠民生
来源： 中国航天报 日期：2016/02/17
2015年年底，高分四号卫星搭载国际首台地球同步轨道高分辨率光学遥感相机顺利入轨。这是我国高分辨率对地观测重大专项中唯一一台地球同步轨道面阵凝视相机，也是我国首台高轨高分辨率相机。
日前，国防科工局公布了高分四号卫星影像，图像层次丰富、纹理清晰，质量优异，标志着我国进入高轨高分辨率遥感时代。而该卫星相机正是由中国航天科技集团公司五院508所所研制。从研制之初，该所科研团队便本着“看得清、看得广、看得灵活”的原则，对相机进行了总体设计。
看得清： 可见光、红外兼备
高分四号相机是一台同时具备可见光和红外成像能力的高清相机。以往，国际上地球同步轨道光学相机可见光分辨率最高为500米，高分四号的加入令该指标跃升10倍，相当于以前人们从地球同步轨道上只能看到首都国际机场，而现在可以轻松找到国家大剧院。
地球同步轨道距地面约36000公里，属于高轨区域。若把高分四号相机放在距地面500公里的低轨，其分辨率可达0.69米，并不逊色将我国民用遥感卫星分辨率带进亚米级时代的高分二号。
为提升相机多维度信息获取能力，508所为高分四号相机配备了国际上地球同步轨道口径最大的可见与红外一体化光学镜头。该镜头可同时获取地面目标的几何信息和温度信息，也能兼顾拍摄黑白和彩色照片。
在防灾减灾监测工作中，高分四号相机的超强功能将为地面提供更加丰富的信息。它不仅能够知悉受灾区域有多大，还能了解有没有起火，甚至能排查出温度异常的潜在火点隐患。同时，相机的红外成像能力可以保证全天对地观测，神州家园从此有了昼夜工作的火灾报警器。
看得广：“任性”连续拍
高轨面阵凝视成像的全新成像方式是高分四号相机不同于以往太空相机的最大特点。相机可以在任何时刻盯着地面上的区域进行观测。这就好比人们有了太空摄影工作室，可以任意选择何时拍照、拍照多久、拍照片还是拍视频。
以前的太空相机只能定时拍照，所以无法获取目标运动的信息，利用高分四号相机的准视频成像功能可以轻松记录运动轨迹，获取目标运动的方向和速度，为灾害发展预测及气象预报提供更为有效直观的数据。
高分四号相机配备了大规模面阵CMOS探测器和大规模面阵红外探测器及视频电路，这意味着其可实现400公里见方区域的拍照。如果说以往的低轨道太空相机一次能看北京城，高分四号相机则“一眼”装得下河南省。此外，未来利用高分四号相机的图像，气象预报也有望能精确到某条街道。
看得灵活：亮度温度全应对
在广袤的神州大地上，山峦叠翠，水域纵横，大大小小的城镇星罗棋布般洒落其间，还有辽阔的海疆伸向远方。要对如此色彩缤纷、明暗交错的目标进行高清成像，相机必须具备强大而又灵活的亮度适应功能。
就像单反相机具有光圈和曝光时间调整能力一样，高分四号相机也可以通过积分时间调整技术控制曝光时间。高分四号相机既可以看清低亮度水面上的船只，同时也能对高亮度的白云清晰成像。
利用这一功能，高分四号相机可以有效地为灾害监测服务的同时获取高质量的气象云图，为气象预报提供及时连续的数据支持，真正实现我国高轨全天时、高分辨率对地观测能力，开创了天基气象监测新时代。
此外，地球同步轨道上的温度环境极为苛刻，在相机光照面和背阴面温差高达过百摄氏度，而且一天之中光照条件变化剧烈，这将严重影响相机成像，因此控温成了相机能否正常稳定工作的关键。
高分四号相机采用了国内首创的高轨大口径光学遥感相机精密热控技术，首次在轨应用了长寿命脉冲管制冷机及控制电路。有了这些措施“保驾护航”，相机自身以及核心焦面部件的温度终年恒温，内部温度的细小波动甚至连人体都感知不到。
而更令人叹为观止的是，508所科研人员通过不懈努力，为高分四号相机打造的这套冬暖夏凉的“大棉袄”重量只有六公斤。（石志城）
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