一起了解海洋二号卫星家族

穹顶之上，穿云透雨，不受地理位置、恶劣海况限制……海洋卫星倚天观海，与航空、船舶、浮潜标、雷达、海洋站等共同组成海洋立体观测网，将人类对海洋认知能力，从以点带面升级为纵览全局。

7月2日，我国第五颗海洋动力环境监测卫星——海洋二号E星，在酒泉卫星发射中心顺利升空。

海洋二号E星是颗什么星？与海洋二号B、C、D星“四星组网”后，能看到什么样的海洋？

国家卫星海洋应用中心副主任马超飞、海洋二号系列卫星地面系统副总设计师贾永君近日接受《中国自然资源报》记者采访，回顾这颗“新星”的来时路，详解与我们生产生活的息息相关之处。

海洋二号E星是颗什么星？

“E星的同步观测能力，在全球是独一份。” 马超飞 介绍，此次发射的海洋二号E星搭载雷达高度计、微波散射计、扫描辐射计等多个探测载荷，可以在同一卫星平台上同步观测全球海洋的风、浪、流、温等动力环境要素。

海洋二号系列卫星是我国自主研制的海洋动力环境监测卫星，主要任务是获取全球海面高度、有效波高等关键海洋动力环境参数。

从2011年首颗卫星发射至今，海洋二号系列已走过十余年发展历程。

2011年8月，海洋二号A星成功发射，作为我国首颗海洋动力环境卫星，它实现了“从无到有”的跨越。2018年至2021年间，海洋二号B星、C星、D星相继发射入轨，三颗卫星在轨组网运行，共同构成我国首个海洋动力环境业务化卫星星座，实现了全球90%以上海域6小时覆盖的观测能力，在海洋预报、台风监测、气候变化研究等领域发挥了不可替代的作用。

海洋二号E星在继承一期星座卫星成熟技术的基础上，实现了多项关键技术突破。

在海面测高方面，卫星搭载的雷达高度计由传统的脉冲压缩模式升级为合成孔径技术，这一改变使得近岸观测能力大幅跃升——可用数据离岸距离从原来的50千米缩短至2千米。

对于这项重要突破，贾永君给出了形象说明：传统卫星雷达高度计观测是一个个圆形“足印”的叠加，在近岸海域，圆形区域里会混入陆地反射信号，造成信息污染，整个区域的观测信息都无法使用。新技术使得“足印”的直径从7千米缩短到了0.3千米，我国近海海域的观测空白将被极大填补。同时，测高精度由一期星座的约5厘米提升至优于4.5厘米，达到国际领先水平。

在海表温度监测方面，精度由海洋二号B星的1℃提升到0.7℃，为更加精准地监测海洋表面精细变化提供了数据支撑。同时，增加了微波辐射计的观测频段，使得该卫星具备探测极地和其他海域海冰外缘线的能力。

“一星多用”服务多元场景

海洋资源开发保护、应对全球气候变化、海上航行安全……海洋二号E星升空后，将实现多领域广泛应用场景与实际应用效果。

一方面，海洋二号E星为海上生产生活提供更为丰富的数据产品——

微波散射计提供的海面后向散射系数，得到全球海面风场资料，直接为我国海洋环境预报和海洋灾害预警报服务。

雷达高度计提供的海浪数据，能够提高我国海洋环境灾害的预警预报能力。

微波辐射计测量海面亮温，得到高精度长时间序列的海表温度，为渔场预报、气候预测和全球气候变化预测等服务。

利用船舶自动识别系统（AIS）监测数据，可实现全球海面航行船只高频次监测。

利用数据收集系统（DCS）收集全球海上Argo浮标采集的信息，存储并回传地面。

与此同时，海洋卫星数据将成为相关科学理论研究的重要支持——

海洋动力环境遥感器的观测数据将推动和促进对海洋、大气和陆地领域的应用研究，提高我国对地遥感的整体水平；探测到的全球大洋环流、极地冰盖的整体特征及变异，为全球变化研究和长期气候预报服务。

不限于自然资源领域，海洋二号系列卫星捕捉的海洋动力数据可兼顾气象、农业、减灾、交通等行业的部分需求。

根据规划，2027年我国将发射海洋二号F星，进一步提高海面风速测量范围，满足高海况和极端天气观测需求。2029年前后，我国还将发射新一代极轨海洋动力环境卫星，推动全球海洋观测的精度和实效性再上一个新台阶。

“四星组网”推动观测效能跃升

海洋二号E星的成功发射，一个重要意义在于组网。

海洋二号系列的一期星座为B、C、D三星。其中，B星和C星的设计寿命均为5年，按照计划，分别于2023年和2025年到期，但两颗卫星超期服役至今仍状态良好。作为第二期星座的首发星，E星将与仍然在轨运行的B星、C星、D星“四星组网”观测。

“四星组网”的效能提升是显著的。在保持一期星座高时效观测的基础上，E星的加入将全球海洋观测覆盖能力提升至6小时覆盖90%以上。

值得一提的是，E星与B星采用了“前后跟飞”的轨道策略：卫星入轨后先与B星在同一轨道上前后飞行6个月，利用两星重叠观测实现高精度交叉定标，之后E星将占据B星原轨道位置，B星则转入中间轨道，这将进一步提升星座的观测密度和数据一致性。

据悉，如果B星继续保持良好状态，加上计划2027年发射的海洋二号F星，未来我国海洋动力环境观测或将出现“五星组网”的盛况，届时全球海洋观测将实现“小时级”甚至更高频次的更新，我国在全球海洋观测领域的领先地位将进一步巩固。

E星背后的国产化突破

海洋二号E星不仅承载着提升观测能力的使命，还肩负着关键核心技术自主可控的重任。

海面高度测量要获得厘米级精度，卫星必须精确知道自己在太空中的位置，这一技术被称为“精密定轨”。

此前，我国海洋二号系列卫星主要依赖法国DORIS系统和美国GPS系统实现高精度定轨。一旦外部供应中断，我国海洋动力环境观测业务将面临严峻挑战。

在海洋二号E星研发中，研究团队为其增加了北斗导航接收功能，卫星入轨后，利用北斗信号实现从粗处理（径向精度优于5厘米）到事后精处理（径向精度优于3厘米）的全链条高精度定轨。这一技术路线一旦验证成功，将彻底改变我国海洋动力环境卫星在精密定轨领域长期受制于人的被动局面。

值得一提的是，E星在关键部件上也完成了国产化替代。卫星上搭载的微波散射计，需要通过转动实现对全球海面风场的圆锥扫描。而实现转动的核心部件此前长期依赖进口，价格高昂，且面临着禁运风险，性能也有待优化。早期卫星曾因进口滑环长期旋转导致金属刷丝磨损、碎屑堆积卡死，最终造成载荷失效。

杭州一家民营企业揭榜受命，企业团队潜心攻关，一方面，通过采用特种树脂胶，优化电刷接触面，以降低摩擦磨损；另一方面，团队巧妙设计栅格结构，使磨损碎屑均匀分布，避免堆积引发的滑环环间短路……成功研制出的国产滑环，设计寿命超过进口产品一倍，彻底消除了在该部件上的“卡脖子”风险。

海洋二号E星在关键技术与部件上的自主突破，不仅保障卫星自身的安全运行，更为后续所有海洋动力环境卫星全面国产化奠定了坚实技术基础。

国家民用空间基础设施中长期发展规划明确，海洋观测卫星系列、资源观测卫星系列、大气观测卫星系列，并列为三大空间系统。

“按照一星多用、多星组网、多网协同的发展思路，海洋二号系列卫星，与海洋一号卫星星座、海洋三号卫星星座，共同构建海洋观测卫星系列。” 马超飞 介绍。

在可见的未来，我国海洋卫星数据将在国际对地观测体系中发挥更重要的作用，为全球气候变化研究、海洋防灾减灾和可持续发展贡献中国方案。

来源：i自然全媒体

浙江省海洋监测预报中心

（发布浙江海域海洋环境预报信息）