5月9日，科研人員注視著衛(wèi)星運(yùn)行模擬數(shù)據(jù)大屏幕。
5月9日，科研人員手持“地質(zhì)一號(hào)”衛(wèi)星模型進(jìn)行講解。
5月9日，“地質(zhì)一號(hào)”科研團(tuán)隊(duì)成員有條不紊地推進(jìn)各項(xiàng)科研任務(wù)。
工程師在進(jìn)行“地質(zhì)一號(hào)”星箭對(duì)接作業(yè)。（天儀研究院供圖）
5月17日12時(shí)12分，朱雀二號(hào)改進(jìn)型遙二運(yùn)載火箭在東風(fēng)商業(yè)航天創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)發(fā)射升空，將包含“地質(zhì)一號(hào)”在內(nèi)的6顆衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道，飛行試驗(yàn)任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功。（藍(lán)箭航天供圖）
2024年12月28日，“地質(zhì)一號(hào)”衛(wèi)星在長(zhǎng)春完成實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)。（天儀研究院供圖）
5月9日，科研人員在位于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）未來(lái)城校區(qū)的衛(wèi)星地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)工作?！暗刭|(zhì)一號(hào)”傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)將在這里進(jìn)行處理。
5月9日，科研人員在衛(wèi)星地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房里工作。
湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 張歆
“五、四、三、二、一，點(diǎn)火！起飛！”5月17日12時(shí)12分，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，隨著指揮員發(fā)出點(diǎn)火口令，朱雀二號(hào)改進(jìn)型遙二運(yùn)載火箭騰空而起，以完美的曲線(xiàn)沖向湛藍(lán)的天空，將我國(guó)第一顆地質(zhì)行業(yè)衛(wèi)星“地質(zhì)一號(hào)”送入太空。
為何要設(shè)計(jì)這款衛(wèi)星？它的用途如何？技術(shù)難點(diǎn)在哪里？湖北日?qǐng)?bào)全媒記者專(zhuān)訪(fǎng)了“地質(zhì)一號(hào)”衛(wèi)星工程總師、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授王力哲。
海量文獻(xiàn)“篩”出26個(gè)光譜段
“地質(zhì)行業(yè)提升信息化、智能化的當(dāng)務(wù)之急是研制高光譜地質(zhì)衛(wèi)星?！刭|(zhì)一號(hào)’衛(wèi)星就是面向地質(zhì)行業(yè)重大需求，在這一背景下攻關(guān)研制的?！蓖趿φ苷f(shuō)。
3年前，團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟地質(zhì)行業(yè)衛(wèi)星技術(shù)攻關(guān)，以滿(mǎn)足行業(yè)使用為目標(biāo)，研制遙感衛(wèi)星，首當(dāng)其沖就是找到地質(zhì)行業(yè)急需的光譜段。
不同物質(zhì)，如礦物、植物、氣體等，反射或吸收特定的光譜，形成特殊的光譜曲線(xiàn)，好比“光指紋”，找到物質(zhì)特定的“光指紋”，科學(xué)家就能辨認(rèn)它們。
王力哲介紹，團(tuán)隊(duì)閱讀海量文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)篩選了地質(zhì)行業(yè)使用的光譜段，在可見(jiàn)光到短波紅外光譜范圍中，確定了26個(gè)光譜段，其中包括10個(gè)短波紅外譜段。
短波紅外能滿(mǎn)足地質(zhì)探測(cè)中巖性、礦物、重金屬、蝕變信息等要素探測(cè)功能需求，如用1604納米波長(zhǎng)可識(shí)別鎳金屬、2334納米波長(zhǎng)可識(shí)別礦物豐度等等，在地質(zhì)行業(yè)的運(yùn)用深入且廣泛，但相比可見(jiàn)光，短波紅外的波長(zhǎng)長(zhǎng)、能量低，感光元件捕捉極為困難。
當(dāng)前，遙感衛(wèi)星使用的光譜段多為可見(jiàn)光，短波紅外光譜供應(yīng)極少，尤其是1800納米至2500納米區(qū)域，能量弱，捕捉難度大，即便成功捕捉，信號(hào)也常常受到水汽、云層等干擾，信噪比低，成像模糊。
創(chuàng)新技術(shù)捕捉“一絲光”
如何成功捕捉？
當(dāng)下，遙感衛(wèi)星的光譜相機(jī)常采用光柵分光技術(shù)，在不同譜段“截取”光，成本高昂，且每個(gè)譜段的譜寬均勻一致。
“采用光柵分光，可見(jiàn)光能量強(qiáng)，譜寬10納米（相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的六千分之一）可被感光元件捕獲，但短波紅外譜段的譜寬同樣為10納米時(shí)，就難以捕捉、成像模糊。”王力哲解釋?zhuān)V寬過(guò)窄，感光元件就難以捕捉，譜寬過(guò)寬，就不具備特定譜段的識(shí)別意義。
團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研究思路，采用超窄帶鍍膜技術(shù)，針對(duì)地質(zhì)需求與譜段特性，不同譜段采用了10納米、20納米、30納米、40納米等針對(duì)性精細(xì)設(shè)計(jì)，波長(zhǎng)長(zhǎng)、能量弱的譜段譜寬稍寬，成功捕捉到一絲絲“微弱的光”，還解決了不同譜段間的信號(hào)相互串?dāng)_問(wèn)題，提升了信噪比和成像質(zhì)量。
有得用更要用得起
“有得用”也不夠，更得讓行業(yè)“用得起”。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步科研攻關(guān)，通過(guò)多相機(jī)傳感器共鏡頭、輕量化材質(zhì)使用、衛(wèi)星平臺(tái)高度集成等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了100千克量級(jí)的衛(wèi)星輕小型化，有效降低了“地質(zhì)一號(hào)”衛(wèi)星的制造與發(fā)射成本。
據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)正在加速“地質(zhì)二號(hào)”衛(wèi)星的研發(fā)工作，進(jìn)一步加快推進(jìn)小型高光譜地質(zhì)環(huán)境資源衛(wèi)星星座構(gòu)建與組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)空間連續(xù)性光譜和時(shí)間分辨率提升，為遙感地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
（本版圖片除署名外，均由湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 柯皓 通訊員 張浩 焦思勤 攝）
鏈接：看科學(xué)家如何捕捉“一絲光” 湖北日?qǐng)?bào)數(shù)字報(bào)
（原載《湖北日?qǐng)?bào)》2025年5月19日）
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
