中央紀委國家監委網站 柴雅欣
浩瀚星空，再添一星。6月11日2時31分，太原衛星發射中心，伴隨著沖天轟鳴，海洋一號D衛星在長徵二號丙運載火箭的託舉下直上雲霄。隨後，衛星太陽翼順利展開，在軌運行穩定、狀態良好，發射取得圓滿成功。
海洋一號D衛星是我國第4顆海洋水色系列衛星，也是我國空間基礎設施規劃的第3顆海洋業務衛星。它與此前發射的海洋一號C衛星共同組成我國首個海洋民用業務衛星星座，雙星上、下午組網觀測，不僅填補了我國海洋水色衛星無下午觀測數據的空白，還對研究全球氣候變化、應對全球氣候變暖、建設海洋強國等具有重要意義。
雙星組網「視力」更強
作為我國海洋水色衛星家族的第4位成員，海洋一號D衛星扮演什麼角色，發揮什麼作用？
海洋一號D衛星是一顆「親民」星。與2018年9月7日發射入軌的海洋一號C衛星一樣，它也是我國民用空間基礎設施規劃的海洋業務衛星。
所謂民用，就是為各地、各行業的廣大用戶提供服務。《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015-2025年）》提出，我國將逐步建成由衛星遙感、衛星通信廣播、衛星導航定位三大系統構成的國家民用空間基礎設施，滿足行業和區域重大應用需求。其中，衛星遙感主要包括陸地觀測衛星系列、海洋觀測衛星系列和大氣觀測衛星系列，海洋一號系列就屬於海洋觀測衛星。
海洋一號D衛星與海洋一號C衛星就像一對「雙子星」，不僅長相相似，技術性能也基本相同。它們能夠連續獲取全球大洋水色水溫資料，為我國近海海域與海島海岸帶資源環境調查、海洋防災減災、海洋資源可持續利用、海洋生態預警與環境保護提供數據服務，同時服務於自然資源調查、環境生態、應急減災、農業、氣象、水利、交通等行業。
既然兩星相似，為何不能單一衛星探測，多星組網運行的意義在哪裡？
「多星組網可以讓衛星觀測的空間幅寬增大，覆蓋頻次增多，從而提供快速、高精度的衛星遙感數據，完成業務化監測服務。」據自然資源部國家衛星海洋應用中心副主任劉建強介紹，海洋是四維動態變化的流動水體，海洋要素的時間空間尺度也是多種多樣。儘管單一衛星探測潛力已得到驗證，但也有局限性，覆蓋範圍、覆蓋周期與頻次、時間採樣間隔以及探測載荷本身已基本達到極限。
海洋水色探測條件要求高，受到太陽耀斑、海上泡沫以及雲層陰影等影響，同一天雲的形成與消散變幻莫測，不可避免地影響衛星有效觀測。而雙星上、下午組網觀測後，幅寬更大、精度更高，觀測頻次與獲取的觀測數據提高了一倍。
劉建強說，以冬季渤海海冰、夏季黃海和東海滸苔監測為例，如果僅靠單顆衛星海岸帶成像儀監測，可以得到某一時刻的海冰、滸苔信息。但受軌道與幅寬限制，只能每3天獲取1次信息，不巧碰到多雲天氣的話，只能再等3天。如此一來，就不能按要求實現每天有效覆蓋，被關注區域的中間變化過程及突變也難以及時發現。「雙星組網運行的海洋衛星，可以提高獲取有效數據的概率和時效性，預報準確性也更高。」
了解海洋資源各要素的分布及變化過程、探究變化規律，離不開全面、長期、連續有效的監測。多星組網觀測為合理做出空間規劃、科學開發管控自然資源、及時監測和處置自然災害提供了技術支持，正成為海洋業務衛星的「新常態」。
據悉，國家衛星海洋應用中心下一步將會同研製單位和生態環境、應急管理、農業農村、氣象、水利等行業用戶，共同開展海洋一號D衛星在軌測試，保障衛星按時投入業務運行。
五大載荷各有專攻
海洋衛星通過搭載各類遙感器（載荷）來探測海洋環境信息。搭載的遙感器類型不同，海洋衛星的功能也不同。
此次發射成功的海洋一號D衛星採用我國自主研發的CAST2000衛星平臺，配置了五個有效載荷：海洋水色水溫掃描儀、海岸帶成像儀、紫外成像儀、星上定標光譜儀和船舶自動識別系統。
海洋水色是指海水的顏色，深藍、碧綠，微黃、棕紅……水色千變萬化，可以據此反演水體中引起海洋水色變化的各種成分含量，研究海洋現象或過程。海洋水色水溫掃描儀用於探測全球海洋水色要素和海面溫度場，空間解析度高達1.1千米，幅寬大於2900千米，探測覆蓋周期為一天，另一載荷紫外成像儀則用於提高海洋水色水溫掃描儀近岸高渾濁水體大氣校正的精度水平。此前，海洋一號C衛星同樣搭載了海洋水色水溫掃描儀和紫外成像儀，為研究海洋初級生產力分布、海洋漁業和養殖業資源狀況和環境質量、海洋生物資源開發與利用提供了科學依據。
星上定標光譜儀用於監測海洋水色水溫掃描儀和紫外成像儀在軌輻射精度和穩定性。「它是國內首臺對同平臺上其他載荷進行在軌定標的遙感器，填補了我國同平臺高精度交叉定標技術的空白。」中國航天科技集團公司五院508所星上定標光譜儀技術負責人馬越告訴記者，這是一把星上「尺子」，科研人員將它下傳的數據作為「基準」，監測星上其他載荷在軌期間性能變化情況，有效保證星上相關光學載荷的數據精度。
和陸地相比，海洋這一觀測目標的信號弱，還極易受大氣幹擾、背景噪聲高，因此要求星上定標光譜儀需要具備較高的信噪比。與此同時，作為一把「尺子」，它既要「看清」海洋，又得「看清」陸地。經過夜以繼日的攻關，研製團隊最終採用低雜散光、低偏振靈敏度、高探測靈敏度、大動態範圍的系統設計，滿足其對海洋、陸地不同目標的觀測需求，定標精度大大提高。
海岸帶成像儀用於獲取近岸水體環境、海岸帶、江河湖泊生態環境信息，空間解析度50米，幅寬大於950千米，探測覆蓋周期為三天。這相當於一臺空中高清相機，通過兩臺相機視場拼接的形式，實現了63度超大視場角成像。
海岸帶處於陸地系統和海洋系統的結合地，是一個敏感的過渡地帶，也是海洋與大陸兩大不同屬性的地貌單元相互連接的地帶。因此，海岸帶成像儀的成像要兼顧海洋水色、陸地生態和極地冰川。
由於海水的反射率非常低，而冰川的反射率又非常高，因此，和星上定標光譜儀一樣，海岸帶成像儀也需要很高的信噪比和很大的動態範圍。中國航天科技集團公司五院508所海岸帶成像儀技術負責人賈福娟介紹稱，研製團隊為此建立了全鏈路的雜光仿真分析模型，採用光陷阱、超黑件等雜光抑制手段，並通過多次、全面測試驗證了該措施的有效性。
此外，船舶自動識別系統主要用於獲取大洋船舶位置和屬性信息，為海上權益維護、海洋防災減災和大洋漁業生產活動等提供數據服務。
水色衛星家族各顯神通
人類探索海洋的腳步從未停止，衛星觀測技術大大加快了探索的步伐。早在20世紀80年代，我國就開始組織論證海洋衛星立項工作，著手開展海洋資源監測與調查研究。隨著對海洋資源保護與開發的需求日益迫切，海洋衛星的重要性與日俱增，種類也不斷豐富。
此次發射的海洋一號D衛星，是以「海洋一號」系列衛星命名的中國海洋水色觀測衛星家族第4名成員。
今年是我國海洋衛星的「成人禮」之年。2002年5月15日，同樣在太原衛星發射中心，海洋一號A衛星搭乘長徵四號乙運載火箭發射升空。這是我國自主研發的第一代海洋水色衛星，星上載有海洋水色水溫掃描儀和海岸帶成像儀，主要用於海洋水色、水溫環境要素探測。自此，我國實現了海洋衛星「零」的突破，開啟了「海洋一號」系列衛星發展的新紀元。
5年後，2007年4月11日，我國第2顆海洋水色衛星——海洋一號B衛星開啟徵程。雖然星上載荷與「前輩」相同，但其觀測能力和探測精度提高了不少，也實現了「海洋一號」系列衛星由試驗應用型向業務服務型的轉變。值得一提的是，海洋一號B衛星設計壽命由海洋一號A衛星的2年提高到3年，實際上在軌服役時間達9年10個月，是我國小衛星領域有名的「壽星」。
2012年3月，國務院批覆了《陸海觀測衛星業務發展規劃（2011-2020年）》，明確要建成滿足國土資源領域各主體業務應用系統規模化運行、支持其他行業相關應用需求的衛星業務體系。按照這一規劃，2018年9月7日，海洋一號C衛星橫空出世。
海洋一號C衛星不僅可用於全球大洋水色水溫環境業務化監測，也為各地自然資源調查、環境生態監測、防災減災應急處置以及氣象、農業、水利等行業提供數據服務，拉開了我國民用空間基礎設施中長期發展規劃海洋業務衛星的序幕。
自發射以來，海洋一號C衛星「屢立戰功」，在遠洋漁業巴布亞紐幾內亞金槍魚漁場海域水色、水溫監測，黃海和東海滸苔覆蓋面積、分布範圍及漂移方向實時監測，海冰、赤潮、溢油、森林火災、圍填海監測，可可西裡鹽湖的封凍結冰監測等方面都做出了突出貢獻。2019年8月，海洋一號C衛星為我國第十次北極科學考察任務提供了海冰密集度、海冰分布範圍和海冰覆蓋面積等觀測數據。可以說，北極科考順利完成，海洋一號C衛星出色的極地航線保障服務和高效的環境信息功不可沒。
隨著海洋一號A、B衛星的退役，海洋一號C衛星曾獨自承擔我國海洋水色觀測的使命。如今，海洋一號D衛星與海洋一號C衛星並肩作戰，是我國躋身國際海洋水色遙感領域前列的一大裡程碑。劉建強表示，要讓「海洋一號」系列衛星再多幾個「兄弟」，讓海洋水色衛星家族更加壯大，「將加快研製與發射新一代水色衛星，大力推動高軌海岸帶衛星立項」。
據了解，「海洋一號」系列衛星是我國自主規劃發展三個海洋衛星系列之一，此外還有「海洋二號」系列衛星和「海洋三號」系列衛星。「海洋二號」系列衛星是海洋動力環境衛星，主要任務是監測和調查海洋環境，獲取海面風場、浪高、海流、海面溫度等多種海洋動力環境參數。「海洋三號」系列衛星則是海洋監視監測衛星，主要任務是全天時、全天候監視海島、海岸帶、海上目標，並獲取海洋浪場、風暴潮漫灘、內波、海冰和溢油等信息。
目前，我國「海洋一號」系列衛星組網已經拉開序幕，「海洋二號」系列衛星組網正在大力推進，「海洋三號」系列衛星組網即將到來。隨著三大系列衛星組網在軌運行，我國將由此進入可見光、紅外、微波多手段業務化綜合監測海洋的新時代，為海洋監測管理提供可靠支撐，同時也為自然資源調查、應急救災、生態環境等領域提供精準服務。