陆地探测一号卫星01组A星合成孔径雷达成功在轨成像

科技日报记者 陆成宽

2月9日17点55分和19点34分，中国遥感卫星地面站密云站及喀什站先后成功跟踪、接收到陆地探测一号01组A星（LT-1A）下行数据。接收任务时长分别为3分14秒和2分30秒，完成总计36.66 GB数据的实时接收、记录、传输。这是卫星通过携带的合成孔径雷达（以下简称LT-1 SAR）载荷首次实现在轨成像，图像质量优异。

陆地探测一号01组（LT-1）卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》中首个启动的卫星型号任务，包括LT-1A和LT-1B两颗先进的全极化L波段干涉合成孔径雷达（SAR）卫星。其中，LT-1A卫星于1月26日在酒泉卫星发射中心成功发射升空。

LT-1A卫星的SAR荷载由中科院空天院载荷研制团队研发，卫星数据由空天院所属中国遥感卫星地面站接收。

陆地探测一号01组A星首次开机，获取青海省海西地区图像

载荷研制团队成员介绍，SAR是一种微波成像雷达系统，与光学成像系统一起构成了遥感卫星实现高分辨率对地观测的两大重要载荷，可不受光照和气候条件限制，全天时、全天候拍摄高分辨率微波照片, 甚至可以透过浅层地表或稀疏植被获取被掩盖的信息，在对地观测领域具有不可替代的作用。

作为我国第一部机载SAR和星载SAR的研制单位，空天院是我国星载SAR理论、关键技术的孵育基地，长期致力于我国星载SAR的技术攻关和研发研制工作。

2011年以来，空天院载荷研制团队历时十一载，全过程开展LT-1卫星规划、关键技术攻关和工程研制等任务，最终在国际上首次实现非中断相位同步、多模式混合极化和多自由度编码发射信号等技术突破，大大推动了SAR技术的发展。

LT-1卫星SAR干涉测量模式工作示意图

LT-1 SAR载荷是我国首个以差分干涉测量为主任务的对地观测系统。“为确保卫星测量精度，我们团队经过多年技术攻关，研发了高精度SAR相位内定标器。”载荷研制团队成员说，通过高精度SAR相位内定标器，LT-1 SAR不仅可在开机成像过程中精确测量相位短周期变化，而且可以在卫星8年寿命期间精确测量相位长周期变化。

得益于此，LT-1 SAR获取同一地区的多幅雷达图像后，将有望获取地表毫米级精度的形变信息，在地表形变测量、地形制图、地质灾害（滑坡、泥石流、地震、火山）监测等方面具有很大的应用潜力。

更重要的是，LT-1A星将与马上发射的“双胞胎兄弟”LT-1B星形成星座，双星以公里级别的距离相伴飞行，通过双基SAR干涉体制协同对地面成像，获取地表高程信息。

“作为国际前沿技术，双基SAR干涉体制最大的难题是两个空间相距数公里远的雷达如何在以7.6km/s飞行的同时做到相位同步。”载荷研制团队成员说，这就犹如要求两个人分别坐在两条平行的以7.6km/s速度飞行的航天器上，在万亿分之一秒时间内做到心跳一致。

为了解决该难题，空天院载荷研制团队经过技术攻关，在国际首次提出了非中断相位同步技术，并结合相位定标技术，使两个分置的SAR系统相位同步精度比国外同类技术高出一个数量级，确保了LT-1双基SAR体制实现米级精度高程测量。

喀什站首轨数据接收任务工作现场

除干涉测量体制，LT-1 SAR载荷还具备多模式极化成像能力，可实现对其材料特性、几何形状和方向取向等信息的测量，对于获取更丰富地物信息具有极大潜力。

同时，为解决全极化成像与幅宽及可视范围的矛盾，空天院载荷研制团队还提出了多模式混合极化和新体制波束赋形等一系列新技术，使全极化模式成像幅宽和可视范围均得到大幅提高，提升SAR卫星观测效能与性能，提高土地、减灾、测绘、林业等行业的定量遥感业务能力。

载荷研制团队成员表示，此次LT-1A获取首轨高质量的图像，为后续LT-1卫星编队运行奠定了良好基础。结合双基SAR干涉测量与多模式极化成像体制，LT-1卫星系统将成为国际上首个具备单轨多模式极化干涉成像能力的SAR卫星，其典型应用之一是可测量森林生物量，为实现碳循环监测提供有效技术手段，进一步支撑国家“双碳”战略实施。

（文中图片由中科院空天院提供）

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