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天宮一號有效載荷儀器“密切關(guān)注”地球
高空間分辨率、高光譜
高光譜成像儀是天宮一號搭載的有效載荷之一。在軌運行期間，多個應(yīng)用單位利用它的“火眼金睛”開展了地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)和油氣資源勘查、森林監(jiān)測、水文生態(tài)監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測分析等，取得了豐碩的成果。
其由中科院長春光學精密機械與物理研究所和中科院上海技術(shù)物理研究所共同研制，是目前我國空間分辨率和光譜綜合指標zui高的空間光譜成像儀，可實現(xiàn)納米級光譜分辨率的地物特征和性質(zhì)的成像探測，在空間分辨率、波段范圍、波段數(shù)目以及地物分類等方面達到了同類遙感器*水平。
相對傳統(tǒng)的多光譜遙感受到光譜通道數(shù)量和光譜分辨率的限制，高光譜遙感通過連續(xù)測量地物相鄰的光譜信號，可以反映不同地表物質(zhì)與電磁輻射相互作用的差異，因此在農(nóng)情監(jiān)測、作物估產(chǎn)、國土資源調(diào)查、環(huán)境評價和監(jiān)測、城市動態(tài)變化監(jiān)測、地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。在天宮一號目標飛行器上安排高光譜遙感對地觀測，主要是利用高光譜成像儀‘圖譜合一’的特點以及在地表覆蓋識別能力、蘊含地物光譜信息等方面優(yōu)勢，有針對性開展研究。
在林業(yè)方面，高光譜成像儀在森林覆蓋制圖與變化監(jiān)測方面有廣闊的應(yīng)用前景。由于空間遙感可以獲得較大范圍的數(shù)據(jù)，因此利用遙感數(shù)據(jù)可較好地估算森林的生物量和碳儲量。另外，高光譜成像儀在森林防火中發(fā)揮著重要作用。目前我國森林防火主要應(yīng)用的是中低空間分辨率、高時間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對于較大面積火場非常敏感，但對燃燒初期的明火通常較難探測到。天宮一號高光譜成像儀可同時獲取不同波譜范圍的數(shù)據(jù)，更好地滿足我國森林防火預(yù)警撲救的需求。
海洋遙感是20世紀后期海洋科學取得重大進展的關(guān)鍵技術(shù)之一。國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心對天宮一號高光譜遙感數(shù)據(jù)進行解譯、信息提取，用于海岸帶信息與海冰信息監(jiān)測，同時針對土地利用、濱海濕地、潮間帶、岸線變遷、保護區(qū)、石油平臺監(jiān)測等信息進行了制圖。
此外，中科院遙感與數(shù)字地球所研究人員利用天宮一號高光譜數(shù)據(jù)對北京通州地區(qū)城市土地利用類型進行監(jiān)測，并與同一時期其他來源的遙感數(shù)據(jù)進行了對比。對比顯示，天宮一號高光譜數(shù)據(jù)分類結(jié)果更精細，可清晰識別出主干道、細小河流、田塊邊界等。
多傳感器綜合探測實時監(jiān)測
天宮一號目標飛行器上搭載的另一有效載荷——空間環(huán)境監(jiān)測及物理探測設(shè)備由中科院空間科學與應(yīng)用研究中心研制，其主要功能是綜合監(jiān)測高能帶電粒子輻射、軌道大氣環(huán)境參數(shù)，為空間環(huán)境預(yù)報、空間環(huán)境變化機理研究以及目標飛行器、飛船和航天員的安全保障提供準實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。
該套設(shè)備由帶電粒子輻射探測器、軌道大氣環(huán)境探測器和空間環(huán)境控制單元共3臺儀器組成。其中帶電粒子輻射探測器是上在近地軌道開展多方向帶電粒子探測的儀器。該探測器突破了多方向傳感、多傳感集成、抗干擾等關(guān)鍵技術(shù)，為實現(xiàn)空間粒子輻射實時監(jiān)測和警報以及粒子分布和變化規(guī)律研究提供了依據(jù)，也使我國的高能粒子輻射探測技術(shù)實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
軌道大氣環(huán)境探測器采用多探頭組合等技術(shù)，在實時監(jiān)測軌道大氣密度、成分、微質(zhì)量及其時空分布變化的同時，兼具原子氧及其它空間環(huán)境污染效應(yīng)監(jiān)測的功能，這些功能對于目標飛行器和飛船軌道、姿態(tài)控制以及變軌的實施提供了重要保障。
結(jié)合探測數(shù)據(jù)，空間應(yīng)用系統(tǒng)開展了利用軌道大氣密度實測值修正大氣密度模式預(yù)測值的研究和太陽與地磁活動指數(shù)的中期預(yù)測研究，這些研究成果直接應(yīng)用于天宮一號、神舟九號載人交會對接任務(wù)空間環(huán)境預(yù)報，提高了軌道大氣密度預(yù)測精度，服務(wù)于高精度軌道預(yù)報。
6月中旬，我國將擇機發(fā)射神舟十號飛船，與天宮一號目標飛行器繼續(xù)實施交會對接試驗。神十任務(wù)結(jié)束后，中科院還會安排開展高光譜成像儀相關(guān)專題應(yīng)用，比如湖泊生態(tài)監(jiān)測、青藏高原監(jiān)測以及城市環(huán)境監(jiān)測等。我們期待著這些精密儀器能帶來更多我國國土的監(jiān)測信息。