今天凌晨2时28分，“高分五号”卫星在太原卫星发射中心发射成功，这是中国“高分”重大专项中唯一的高光谱观测卫星，为中国生态环境保护提供强大监测手段。此次发射任务的一“星”（“高分五号”卫星）和一“箭”（“长征四号丙”运载火箭），均由中国航天科技集团有限公司八院（上海航天技术研究院）抓总研制。从2008年开始卫星背景论证，到2018年成功发射，上海航天人孜孜以求，攻关十年，把中国高光谱卫星研制提升到新高度，浩瀚太空再次留下“上海制造”的璀璨烙印。

　　捕捉“光谱指纹”

　　地球上，不同物质都有独特的光谱特征，犹如人的“指纹”，是识别和分析不同物体的重要“身份证”。虽然肉眼只能看到物质形状、尺寸，但光谱探测却能分析物质具体成分，通过高光谱遥感技术，不仅能探测某地有没有矿藏，还能分析是何矿种。

　　“‘高分五号’是将大气和陆地观测两类卫星的功能集合在一颗星上，也是世界首颗大气和陆地综合高光谱观测卫星”，“高分五号”卫星总设计师孙允珠说，“卫星的论证和设计体现了前瞻性和预见性，搭载的六台有效载荷让‘高分五号’练就环境监测和国土资源勘探的‘火眼金睛’。”

　　“高分”专项应用系统副总师、生态环境部卫星环境应用中心主任王桥介绍，以大气污染物为例，不同污染物有不同光谱反射区域，针对这些反射区域的特点做具体分析，就能对大气环境进行精准监测。“过去大部分卫星遥感手段有点像‘看图说话’，通过可见光探测了解形状、尺寸等，得到遥感数据的几何信息，但高光谱探测能对物质成分做更精确的分析。‘高分五号’搭载四台大气环境监测仪，使二氧化氮和二氧化硫等污染气体、二氧化碳和甲烷等温室气体高精度遥感探测成为可能。这在过去是做不到的。”

　　“高分五号”还搭载两个水体陆地探测仪。其中，可见短波红外高光谱相机具有330个探测通道、最高光谱分辨率达到5纳米，几乎相当于一张纸厚度的万分之一，是国内光谱分辨率最高的卫星。“水源地污染情况、内陆水体绿藻、黄藻的生长变化情况、矿产资源调查、地质环境监测、预估农作物产量等方面，都能有效监测。”孙允珠介绍说。

　　“全能运动员”

　　“高分五号”是国内探测手段最多的光学遥感卫星，工作模式多达26种，几乎涵盖现有光学遥感卫星所有工作模式。“它就像全能运动员，”“高分五号”卫星总体主任设计师曹琼介绍，卫星遨游在705公里的太阳同步轨道，其搭载的大气痕量气体差分吸收光谱仪的天底观测角度达114度，犹如一个广角镜，不但一天能环视全球，还能定量监测大气中含量极少的二氧化硫等污染气体的分布、变化和输运过程。

　　卫星上还有一件“宝物”——大气气溶胶多角度偏振探测仪，不仅对地表任一目标实现9至11个角度的全方位观测，每个角度还可实现三个谱段的偏振观测图像，性能国际领先，将在雾霾、大气颗粒物等大气环境监测及气候变化方面发挥重要作用。

　　除具有高光谱优势外，“高分五号”在高定标精度方面也表现出众。卫星工程总师徐博明介绍，高精度的定标是高光谱卫星定量化应用的基础，就像一把尺子是否准确需要标校一样，尺子不准，做得再精致，测出的数据也不准。而“高分五号”搭载的太阳漫反射板等七类星上定标器，就用于给星上载荷进行辐射和光谱定标，光谱定标精度最高可达0.008波数，是国内定标精度最高的卫星，足以保证数据准确不失真。

　　八年“高寿”“器官”过硬

　　国内低轨遥感业务星的设计寿命普遍为三至五年，作为首颗科学试验卫星，“高分五号”设计寿命要求达到八年。

　　“2012年立项，2014年卫星刚研制不到两年，PM2.5等环境污染问题加剧，用户提出希望卫星提前发射，研制压力很大。”“高分五号”卫星总指挥蒋光伟介绍，“高分五号”在太阳同步轨道运行，每天要经历14次高低温变化和空间辐照影响，对卫星使用寿命是极大考验。为此，研制团队花了一年时间重新论证并改进、优化原方案，从每个元器件梳理起，全都要寻根究底，保证“历史清白”，并针对探测器、制冷机、光学薄膜等寿命薄弱环节开展75项试验验证，突破多项关键技术。这其中，卫星在轨运行时，天线每天要进行大角度摆动，是对使用寿命考验最大的部件之一。即使卫星实际在轨运行八年只需六万多次摆动，但研制团队在地面做了八万次摆动验证试验，确保满足寿命要求。

　　未来探测“被动到主动”

　　事实上，“高分五号”在轨运行的头三年，正是中国环境治理展开攻坚战的三年。它的服役，将在中国高光谱分辨率遥感卫星应用方面起到重要示范作用。

　　航天科技集团八院院长助理张春明介绍，国家大力推进空间基础设施工程建设，在大气监测卫星的未来规划上，八院已有布局。目前，“高分五号”的02星和大气环境监测星都已获得立项，前者也是高光谱观测星，主要功能是在首颗星基础上增加紫外高光谱的探测功能，后者则增加激光主动探测功能。后期，八院还规划一颗高精度温室气体探测卫星，目前处于立项准备阶段。到2021年，天上将有四颗大气监测卫星，能组网运行，探测手段更加多样，探测更加精准。未来，还规划一颗高轨高光谱卫星，可以实现半小时对中国及周边地区的大气环境监测要素更新一遍。

　　“中国原来的高光谱卫星都是被动探测，今后我们将由靠阳光反射的被动探测向使用激光主动探测方向发展，由低轨向高轨发展，将在环境治理和国土资源勘测等方面发挥更加重要的作用。”