中法海洋衛星示意圖
近日，中法兩國合作研製的首顆衛星——中法海洋衛星（CFOSAT）正式在軌交付自然資源部投入業務應用。2月19日，法國國家科學研究中心發布公告稱，中法海洋衛星可向科學界共享觀測數據，用於研究全球海洋動力環境。
中法海洋衛星是中國航天領域第一次與先進宇航國家開展系統性、全流程合作的項目，也是中法兩國在航天工程領域、海洋科學領域高水平合作的重要成果。中法海洋衛星項目充分體現了創新、協調、綠色、開放、共享五大發展理念，譜寫了共商、共建、共享新篇章。未來，中法海洋衛星將在全球海洋環境監測、防災減災、氣候變化研究方面發揮重要作用，有效提升中法兩國海洋衛星工程研製應用水平。
時間回溯到2018年。「5、4、3、2、1，點火！」10月29日8時43分，隨著指揮員一聲令下，橘紅色的火焰從長徵二號丙運載火箭尾部噴薄而出，搭載著中法海洋衛星從甘肅酒泉衛星發射中心騰空而起，奔赴茫茫蒼穹。國家主席習近平同法國總統馬克龍互致賀電，祝賀中法海洋衛星發射成功。
衛星入軌後，科研團隊進行了數次軌道調整和單載波測試。中法雙方科學家確認，衛星獲取的海面風場、海洋波浪譜等海洋動力環境參數結果與真實海況基本一致。
2019年9月9日，中法海洋衛星在軌測試通過專家評審。測試結果表明，中法海洋衛星工作穩定，各項功能和性能符合研製總要求。星載微波散射計與海浪波譜儀運行穩定，遙感數據質量良好，具備投入業務應用能力。
在軌運行以來，中法海洋衛星在距地520公裡的軌道上24小時不間斷工作，每天繞極地飛行14軌，下行數據由雙方地面接收站實時接收，中法雙方各自處理中心製作1級~4級產品。經地面應用系統輸出的全球海面風場、海浪譜產品在颱風颶風災害監測、南北極海冰監測、海洋數值預報、短期海洋預報中得到應用驗證。目前，該衛星存檔數據超過20TB、分發數據達2.5TB，已有國內40多個用戶單位使用。
國家衛星海洋應用中心副主任、中法海洋衛星中方首席科學家劉建強和中法海洋衛星法方首席科學家達麗爾·豪瑟認為，衛星成功發射後，科研人員在衛星的遙感器性能、算法和處理流程、科學數據產品、定標檢驗等方面進行了大量比對。實踐證明，產品技術指標滿足設計要求、部分產品優於設計要求，中法海洋衛星可完成在全球尺度上對海洋表面風浪的同步觀測，能夠改善海洋氣象和極端海況下的風浪預報結果，提升海洋動力模型和預報系統技術水平，可幫助科研人員了解海面風浪過程基本機理和研究全球氣候變化。
中法海洋衛星的研製歷經了13年漫漫徵途，凝聚著中法科研人員的無數心血。
該衛星工程由國防科工局批准立項，航天東方紅衛星有限公司負責研製，自然資源部為衛星用戶。該工程由五大系統組成：衛星系統由中國航天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院航天東方紅衛星有限公司抓總，有效載荷由中國科學院空間中心和法國國家空間研究中心研製；長徵二號丙運載火箭系統由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院研製；發射、測控由中國衛星發射測控系統部負責組織實施；中方地面應用系統由自然資源部所屬國家衛星海洋應用中心負責，並與法國地面應用系統進行數據交換。
2005年，中法兩國籤署協議，同意推動天文衛星和海洋衛星領域合作，中法海洋衛星項目組正式成立。
2006年10月，中法兩國航天部門籤署了《合作實施中法海洋衛星諒解備忘錄》。從此，中法海洋衛星成為中國首次與世界先進宇航機構在衛星系統層面的合作項目。
2009年，中法海洋衛星工程研製項目得到中國國家航天局、財政部聯合批准，予以立項研製。
2014年3月，法國國家空間研究中心和中國國家航天局籤署合作協議，中法海洋衛星列入中法合作中長期規劃。
2015年，在中法兩國總理見證下，中國國家航天局與法國國家空間研究中心籤署合作諒解備忘錄，為利用科學數據及應用合作奠定基礎。同年，衛星系統詳細設計通過評審。
2018年1月，法國總統馬克龍參觀了中法海洋衛星測試現場，參加中法海洋衛星助力環境監測圓桌論壇，將該衛星項目列入聯合聲明。
歷經13年刻苦攻關，研製團隊取得了豐碩成果。中法海洋衛星首次實現了海風、海浪同步觀測，可與在軌運行的海洋一號、海洋二號等衛星配合，共同構建全天時、全天候、高空間解析度的海洋綜合遙感體系。中法海洋衛星成功發射入選2018年度中國航天與海洋十大新聞、十大海洋科技進展、中國遙感領域十大事件。
「中法海洋衛星是兩國攜手研製的第一顆衛星，具有研製難度大、性能指標高、觀測範圍廣等特點。」中法海洋衛星總指揮、總設計師王麗麗說。
中法海洋衛星裝載有兩臺新型微波雷達，中方負責研製新型微波散射計，法方負責研製海洋波譜儀。在一個衛星平臺上集成兩種新型微波雷達載荷，這種技術創新組合不僅賦予了中法海洋衛星許多新技能，也帶來了新挑戰。
合作伊始，雙方研製團隊執行的標準並不統一。多年來，航天東方紅衛星有限公司作為衛星研製抓總單位，借鑑以往國際合作經驗，從項目論證、方案設計、單機研製、整星集成測試、發射測控，到數據處理及應用，與法方研製團隊始終保持緊密合作。
面對不同研製模式帶來的挑戰，衛星研製團隊克服困難，努力協調雙方型號研製技術、管理標準、工作習慣等，共同編寫技術方案、總裝測試試驗大綱和細則。針對衛星研製環節多、涉及研製單位多等難題，雙方共同總結經驗、開展階段評審、協調解決問題，使研製工作不斷取得新進展。
與我國研製的其他衛星不同，中法海洋衛星的部分結構板需要先運至法國，由法方安裝相關儀器設備後，再運回中國總裝。
為了讓衛星順利「漂洋過海」，研製團隊量身打造了一個「安全艙」，首次將泡沫鋁與鋁板一體熱壓成形，確保箱體結構剛度合格。為避免箱內產品磕碰，團隊還在減震器上安裝了特製金屬圍框，利用圍框的剛性、減震器的柔性、箱體內壁軟質發泡材料，確保設備運輸安全。
中法海洋衛星的優勢主要體現在兩臺新型體制微波雷達—中方研製的旋轉扇形波束散射計和法方研製的海洋波譜儀。
劉建強介紹，中方負責的新型微波散射計能對海面風速、風向進行高精度觀測。該儀器首次採用扇形旋轉掃描波束體制，可同步獲取海面多方位角觀測數據，降低數據處理難度，提高海面風場反演精度。
此外，中方多家單位聯合對散射計風場產品進行了評估，將散射計反演風場與歐洲中期預報、熱帶太平洋TAO浮標陣列觀測結果比對。結果顯示，風速誤差小於每秒1.5米、風向誤差小於20度。散射計12.5公裡高空間解析度風場產品，充分利用了載荷對海洋多入射角、多方位角觀測的優勢，有效提高近岸風場獲取能力，觀測點更加密集、與近岸浮標距離更近、匹配度更高。在監測颱風時，可更清晰觀測颱風內部構造，風場矢量產品也更為精細。
「我們還開展了波譜儀降雨標誌算法、低入射角雷達海面散射反演算法、波譜儀數據斑點修正算法等研究，有效降低了測量噪聲影響，提升了產品性能。」劉建強說。
達麗爾·豪瑟表示，法方研製的海洋波譜儀可測量海浪有效波高、波向、波長等海浪波譜物理量，完成大範圍海面波能量分布及傳播的遙感監測。法方多家單位在比對波譜儀二維海浪譜與法國第三代海浪模式（MFWAM）數據後發現，數據產品覆蓋好，與MFWAM模式和其他載荷相比一致性高，星下點波束反演數據性能優良。波譜儀與歐洲附近海域投放的浮標對比，在波長70米~240米範圍，海面波浪的能量、方向、頻率一致性好，有時甚至優於MFWAM模式。
法國氣象局相關負責人表示，經荷蘭氣象局處理後，該衛星散射計產品滿足應用需求。統計結果表明，散射計與其他載荷一致性好，可用於優化氣候預報模型。波譜儀可有效對海洋進行高精度海浪方向譜觀測，其觀測結果有助於研究海況對散射計反演風場的影響。
衛星成功的關鍵在於後續應用。雙方約定，中法兩國各自建立地面應用系統。法方地面接收站由加拿大依諾維克站、瑞典基律納站組成，中方地面站由國家衛星海洋應用中心所屬北京站、牡丹江站、海南站組成。雙方各自建立任務中心，共同開展應用，同步獲取全球海面波浪譜、海面風場、南北極海冰信息，助力科研人員在海洋科學、防災減災、全球氣候變化等領域研究。按照約定，衛星運行期間，兩國將每年召開科學組會議，展示研究成果，開展科學研討。
「中法海洋衛星獲得的探測數據由中法兩國科學家共享。」劉建強表示，中法兩國願同其他國家進行數據交換和應用交流，為「一帶一路」沿線國家海洋防災減災、氣候變化等研究提供支撐。
2020年2月19日，法國國家科學研究中心發布公告稱，法中雙方達成一致，同意開放共享中法海洋衛星的觀測數據，已有來自法國、中國、美國、俄羅斯等多個國家和地區的40多個科研團隊使用了該衛星數據服務科學研究和優化天氣預報系統。目前，這些團隊已經能夠訪問2019年7月底以來的衛星觀測數據。隨著開放共享不斷深入，相信未來將有更多科研團隊使用中法海洋衛星的觀測數據。
據悉，法國巴黎高等師範學院、法國環境觀測研究所、法國氣象局等多家科研院所聯合發起的極端條件下波浪的生成及其對珊瑚環礁和島嶼的影響計劃，擬納入中法海洋衛星資料，加強對赤道地區異常氣象條件（颱風和氣旋風暴）下巨浪的發生、增強和消亡機制的研究和理解。
中法海洋衛星國際科學組成員期待，利用中法海洋衛星獨特技術優勢，助力科研人員研究南太平洋颱風、海浪的生成，並將爭取重建強降雨區相關遙感數據，用於研究巨浪在遭遇礁石後的消亡、反射、傳播等機理。希望通過參與南太平洋科學活動，中法海洋衛星數據可更好地服務颱風、巨浪的產生及其對海平面上升影響等研究。
來源：中國自然資源報
作者：朱彧 高悅 孫從容
http://www.mnr.gov.cn/dt/hy/202002/t20200225_2499742.html?from=timeline