▲朱雀二號改進型火箭加注現(xiàn)場（圖片來源：航天觀觀）
▲火箭發(fā)射現(xiàn)場（圖片來源：航天觀觀 大漠問天）
5月17日，“地質(zhì)一號”衛(wèi)星于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。該衛(wèi)星是我國第一顆服務(wù)地質(zhì)行業(yè)的高光譜遙感小衛(wèi)星，將極大提升我國在資源勘查、礦產(chǎn)監(jiān)測和自然資源調(diào)查監(jiān)測等領(lǐng)域的自主遙感能力，標(biāo)志著我國在地質(zhì)勘查和監(jiān)測高光譜遙感衛(wèi)星“小型化、智能化、專業(yè)化”發(fā)展道路上實現(xiàn)了重大突破。
▲王力哲與“地質(zhì)一號”衛(wèi)星
“地質(zhì)一號”衛(wèi)星是我國首顆地質(zhì)行業(yè)小衛(wèi)星，由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）與中國自然資源航空物探遙感中心牽頭，聯(lián)合天儀研究院、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所、浙江省地質(zhì)院等單位共同研制，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）王力哲教授擔(dān)任工程總師。
▲“地質(zhì)一號”高光譜衛(wèi)星光譜響應(yīng)函數(shù)曲線
“地質(zhì)一號”衛(wèi)星圍繞地質(zhì)資源環(huán)境要素探測與識別需求，在可見-近紅外（VNIR，410–1000nm）與短波紅外（SWIR，1000–2480nm）波長范圍內(nèi)分別優(yōu)化配置了16個及10個譜段?？梢?近紅外波長范圍內(nèi)，主要針對水、土、礦、植被等幾大要素的探測，實現(xiàn)不同地質(zhì)環(huán)境要素的精細光譜監(jiān)測。在短波紅外波長范圍內(nèi)，“地質(zhì)一號”強化了地質(zhì)行業(yè)光譜譜段的信息獲取能力，特別是針對典型地質(zhì)礦物在特定波長范圍內(nèi)的顯著光譜特征，提升了對礦物組分、巖性類型、礦山環(huán)境等地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域的深層次信息獲取能力。“地質(zhì)一號”的光譜配置充分結(jié)合地質(zhì)資源環(huán)境要素的光譜響應(yīng)機制，為地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、礦產(chǎn)資源分類與成礦靶區(qū)預(yù)測等應(yīng)用場景提供了高精度、高可靠性的遙感數(shù)據(jù)支撐。
▲研究人員手持“地質(zhì)一號”衛(wèi)星模型進行講解
研究團隊在衛(wèi)星載荷設(shè)計、光學(xué)配置及結(jié)構(gòu)集成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化，成功保障了高光譜成像質(zhì)量下，突破了小型衛(wèi)星平臺在體積、重量、功耗等方面的多重約束，實現(xiàn)了輕小型、高性能、低成本衛(wèi)星載荷與平臺的高集成化設(shè)計，采用可見光/短波紅外共鏡頭設(shè)計、輕量級離軸三反光機系統(tǒng)及像元級鍍膜等高集成度、輕小型化載荷技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)高光譜載荷系統(tǒng)體積大、重量高、能效利用低和部分譜段成像穩(wěn)定性較弱等難題。
中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源航空物探遙感中心主任、“地質(zhì)一號”總指揮秦緒文研究員指出，“地質(zhì)一號”衛(wèi)星也是我國第一顆服務(wù)地質(zhì)行業(yè)的高光譜遙感小衛(wèi)星，是在中國地質(zhì)調(diào)查局黨組統(tǒng)一部署和精心指導(dǎo)下完成的，將對加快地質(zhì)工作現(xiàn)代化、支撐找礦突破發(fā)揮重要作用。
▲王力哲在火箭發(fā)射觀禮臺
“地質(zhì)一號”衛(wèi)星工程總師、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）王力哲教授介紹，高光譜遙感是通過很窄并且連續(xù)的光譜通道，從衛(wèi)星向地面觀測，持續(xù)成像。這樣的光譜分辨率可以達到納米級。這樣的精細光譜可以精準(zhǔn)地識別地表的物質(zhì)成分，對于我們地質(zhì)行業(yè)的業(yè)務(wù)場景，例如地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)找礦、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等極為重要。我們國家幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)調(diào)查事業(yè)急需高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)支撐，但是我們地質(zhì)行業(yè)利用高光譜面臨著專用光譜的供給不足的痛點，當(dāng)前可用的高光譜衛(wèi)星不多，精準(zhǔn)供給地質(zhì)行業(yè)的光譜譜段不足，并且分散在不同的衛(wèi)星中，“光譜-時間-空間”不連續(xù)。因此地質(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?！暗刭|(zhì)一號”衛(wèi)星就是面向地質(zhì)行業(yè)這樣的重大需求，在這樣的背景下攻關(guān)研制的?！暗刭|(zhì)一號”衛(wèi)星有兩個重要意義：一是建立了地質(zhì)衛(wèi)星商業(yè)航天模式，用商業(yè)航天解決國家和地質(zhì)行業(yè)的重大需求。研發(fā)團隊從2022年開始，精準(zhǔn)面向業(yè)務(wù)場景，采用商業(yè)航天模式，匯聚優(yōu)勢研發(fā)力量，形成了“需求-頂層設(shè)計-技術(shù)-團隊-資金”的工程閉環(huán)，建立了地質(zhì)衛(wèi)星商業(yè)航天模式，成功研制了“地質(zhì)一號”衛(wèi)星。二是突破了若干關(guān)鍵技術(shù)。為了滿足商業(yè)航天業(yè)務(wù)邏輯和商業(yè)模式，我們調(diào)研了地質(zhì)調(diào)查業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)需求，國內(nèi)首次實現(xiàn)了 410nm-2480nm間地質(zhì)探測譜段集中精細設(shè)計，并突破了高光譜衛(wèi)星若干輕小型技術(shù)，例如分色及分光鏡的三獨立焦面集成技術(shù)、像元級濾光片鍍膜技術(shù)，這些技術(shù)都達到了國際領(lǐng)先水平。
“地質(zhì)一號”衛(wèi)星載荷主任設(shè)計師、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）諶一夫副教授介紹，“地質(zhì)一號”衛(wèi)星針對地質(zhì)行業(yè)需求與應(yīng)用，采用超窄帶鍍膜技術(shù)，該技術(shù)在工藝與技術(shù)復(fù)雜度上都更加具有挑戰(zhàn)性，但可以有效針對不同譜段大氣窗口的透過特征，地面目標(biāo)物的反射率大小及地質(zhì)應(yīng)用的具體需求，設(shè)置更加合理的不同大小的譜寬，解決了不同譜段間的信號相互串?dāng)_問題，在保障傳感器高信噪比的情況下，抑制多級TDI積分過程中的噪聲增加與累計，從而有效提升了成像質(zhì)量。與此同時，當(dāng)前大多高光譜衛(wèi)星體積與重量大，研制與發(fā)射成本昂貴，難以適應(yīng)當(dāng)前的低成本、快速靈活的商業(yè)航天發(fā)展與地質(zhì)遙感應(yīng)用的推廣。
“地質(zhì)一號”衛(wèi)星歷經(jīng)近三年研發(fā)，最終，在2025年年初研制成功，未來，該研究團隊將基于“地質(zhì)一號”高光譜衛(wèi)星研制思想與經(jīng)驗，采用多衛(wèi)星分布式光譜段設(shè)計這一新興的設(shè)計理念，推進“地質(zhì)二號”衛(wèi)星的研發(fā)工作，加速構(gòu)建高光譜地質(zhì)環(huán)境資源星座，突破實現(xiàn)地質(zhì)遙感高光譜的“時-空-譜”連續(xù)探測能力，為發(fā)展地質(zhì)行業(yè)航天遙感打下堅實的基礎(chǔ)。
校黨委書記劉杰表示，在新征程上，地大將堅持用習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想凝心鑄魂，牢記“地質(zhì)報國”的初心使命，堅持“四個面向”，進一步深化改革，以重大項目為牽引加強高水平創(chuàng)新團隊建設(shè)和有組織科技創(chuàng)新，推動教育科技人才一體建設(shè)發(fā)展，加快建設(shè)地球科學(xué)領(lǐng)域世界一流大學(xué)，為教育強國建設(shè)和推進中國式現(xiàn)代化作出地大貢獻。
校長李建威表示，作為一所行業(yè)高水平研究型大學(xué)，地大以服務(wù)資源能源安全、美麗中國宜居地球建設(shè)等國家戰(zhàn)略為使命，積極參與新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動等重大戰(zhàn)略工程，充分發(fā)揮自身學(xué)科優(yōu)勢，聚焦學(xué)科前沿科學(xué)問題和行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題，創(chuàng)新有組織科研機制，著力為解決區(qū)域、國家乃至人類面臨的資源環(huán)境問題提供高水平的科技和人才支撐。
文 | 焦思勤 賀海旭 程旬 黃曉輝
圖 | 柯皓 賀海旭
