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科工力量:谈谈中国在合成孔径雷达技术上的突破
最后更新: 2019-09-18 09:02:26SAR对地观测最著名的一个实例就是发现撒哈拉沙漠下的古河道,这是普通光学成像难以做到的,表明SAR具有很强的地表穿透能力。
表现如此优异的SAR技术,美国当然不会错过在军事上的应用,在1988年到2005年间,美国陆续发射5颗“长曲棍球(Lacrosse)”SAR卫星,组成军用对地雷达图像侦察卫星星座,第一颗与第二颗于1997年、2011年失效,现有三颗在轨,业内人士估计其分辨率达到0.3m左右。这些卫星在海湾战争等局部冲突中发挥了巨大的作用,负责这些“间谍”卫星的美国国家侦察局(National Reconnaissance Office)对这些事一直遮遮掩掩。
不过,对于美国星载SAR技术的发展,欧洲也不甘示弱。欧洲航天局于1991年7月利用阿丽亚娜4号火箭发射了地球资源卫星ERS(European remote sensing satellite)1号,卫星采用法国MK-1平台,装载C波段SAR。
欧洲航天局于1991年7月利用阿丽亚娜4号火箭发射了地球资源卫星ERS-1
之后“雄心勃勃”的欧洲航天局利用阿丽亚娜5号火箭在法属圭亚那库鲁的圭亚那航天中心发射了一颗重大8211千克的SAR卫星——Envisat,该卫星携带5年工作寿命所需的319千克推进剂,载有9台科学仪器。许多学科可以使用该卫星上的不同传感器获得的数据来进行科学研究。
Envisat原本计划工作5年,实际上工作了10年,2012年5月结束任务后,该卫星成为了巨大的太空垃圾。
目前,在星载SAR方面,除了技术比较先进的美国与欧盟外,像俄罗斯、日本、以色列、韩国、印度等国都在大力开展星载SAR技术研究,陆续将自己的星载SAR雷达送入太空。
美国商用星载SAR观念落后 如今奋起直追欧盟
一份NSR(卫星与空间市场咨询服务机构)的报告指出,未来几年,高分辨率雷达的数据客户将大幅度增加,而预计到2025年SAR图像的累计收入将达到62亿美元,85%的地球观测业务将集中于北美、欧洲和亚洲。
NSR的报告认为,非常高的分辨率(<0.5m)将是增长最快的市场,主要面向国防和情报部门以及公共机构的垂直客户,这些客户对优质雷达图像资源需求高。而高分辨率(0.5-1m)SAR产品将成为最大的市场。
但是高分辨率合成孔径雷达在历史上一直局限于国防和情报领域,仅少数国家有能力使用,虽然美国在星载SAR方面发展领先,但是星载SAR商业化运作的重要“推手”却是加拿大。
1995年,加拿大的RadarSAT-1卫星发射,其工作模式多达7类25种,以满足不同需求,标志着星载SAR技术开始商业化运行。但加拿大推出Radarsat系统,分辨率不高,其精度难以满足某些领域的需求。
安大略省渥太华的加拿大航天局大卫佛罗里达实验室的RadarSAT-1,正在测试和组装
而高分辨率雷达星载SAR商用开始于德国与意大利,他们分别推出的民用的X波段SAR卫星TerraSAR-X和X波段Cosmo Skymed,这些系统向市场提供亚米级别的雷达分辨率。
在相关的空间行业市场报告中,2017年,欧洲航天局的SAR业务占据了最大的市场份额,预计到2024年将超过23亿美元。
合成孔径雷达市场在2018年的价值为24.5亿美元,预计到2024年达到51.8亿美元,预测期间(2019年至2024年)的复合年增长率为11.6% 来源:Mordor Intelligence
美国的商用星载SAR观念落后,一直以来实行严格的技术管控。在商用星载SAR方面,美国也是近几年才注重起来。在2015年之前,美国政府对高分辨率的商业遥感卫星的限制一直把控很严,对SAR系统和数据实施了比光学系统更为严格的管控。直到美国XpressSAR公司获得了商务部颁发的许可证,开始运营商业空基遥感系统,获取地面上亚米级别分辨率的数据。
目前,美国在SAR商用方面的步伐已经加快,就在去年,Capella Space公司推出第一颗美国商用SAR卫星。
Capella Space公司首席执行官帕亚姆•班纳扎德(Payam Banazadeh)在其个人社交媒体上中指出,德国与意大利的高分辨率SAR卫星的商用,使美国监管机构意识到他们低估了其他国家建造SAR卫星的能力,限制美国境内的商业SAR是错误的。而美国从德国、意大利、加拿大商业SAR公司购买数百万美元的SAR图像并不便宜,有时还存在限制。而且,美国也不会放任SAR民用市场的蛋糕被其他国家抢占。
帕亚姆•班纳扎德表示,他的公司的使命是在商业方面“把SAR带回家(美国)”,目标是组建一支由36个小型卫星组成的舰队,提供高分辨率、持久的全球覆盖。
Capella Space公司首席执行官帕亚姆•班纳扎德
当前,在航天领域的SAR市场主要竞争公司包括:空客、Capella Space公司、BAE系统公司、Iceye公司、哈里斯公司、洛克希德马丁公司、以色列航空工业、诺斯罗普•格鲁曼公司、MDA信息系统、泰利斯集团、雷神公司和Uthercast公司。
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