中国期待“太空救援队

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导读:现在国内民用方面的卫星图像资源主要由中科院、国土资源部和民政部等多个单位分别处理,虽然有关自然灾害的信息最终会汇总到民政部减灾办公室,但是流程仍未完全理清 全国两会上,航天界代表提出建立以应用卫星为主的天基应急救援系统。这种俗称为“太空救援队”的体系的组建,将对国家经济建设和军事应用产生重大影响。 对于普通人而言,天基应急救援系统这个词听起来有点拗口。通俗一点说,这是以卫星等轨道航天器组成的应对大面积自然灾害的系统工程,也就是由减灾救灾卫星形成的应急系统。 2亿美元的卫星能挽回20亿美
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现在国内民用方面的卫星图像资源主要由中科院、国土资源部和民政部等多个单位分别处理,虽然有关自然灾害的信息最终会汇总到民政部减灾办公室,但是流程仍未完全理清



全国两会上,航天界代表提出建立以应用卫星为主的天基应急救援系统。这种俗称为“太空救援队”的体系的组建,将对国家经济建设和军事应用产生重大影响。


对于普通人而言,天基应急救援系统这个词听起来有点拗口。通俗一点说,这是以卫星等轨道航天器组成的应对大面积自然灾害的系统工程,也就是由减灾救灾卫星形成的应急系统。


2亿美元的卫星能挽回20亿美元损失


对于减灾和救灾而言,卫星能够解决的无非就是这么几个方面:预警、确定灾区范围及位置、评估灾情严重程度、定位、通信联系、及时发布消息。因此现在普遍使用的遥感卫星、气象卫星、通信卫星、音频视频转播卫星、通信中转卫星和定位卫星,都可以为减灾救灾所用。


自人造卫星上天以来,人类不断尝试通过这种技术来降低自然灾害的杀伤力。现在已经投入工作的各种卫星几乎都可以应用于减灾救灾。例如原本以军事用途为主的定位卫星就在各种自然灾害中发挥了积极作用——汶川地震中,中国自主研发的北斗定位系统就被广泛应用。


再比如,气象卫星就是人们所熟知的减灾卫星之一。自1960年4月1日美国成功发射第一颗试验气象卫星以来,各种恶劣自然气候灾害对人类的威胁降低了很多。近30年来,气象卫星每一次都能成功发现台风眼的形成,并且及时发出预警,据此为全球沿海地区挽回的经济损失,难以估量。


航天专家、中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍说:“美国每颗气象卫星的制造及发射成本约为2亿美元,但是其全寿命期挽回的经济损失超过20亿美元。投资气象卫星是投入产出比非常高的一个航天投资项目。”


遥感卫星对于减灾救灾工作的作用也十分巨大。在灾害出现前期,遥感卫星可以通过空中的光学拍摄或者雷达照射,提前侦知灾害的来临并发出预警,在灾害发生以后还可以观察确定灾区的面积以及具体的受灾地点,以供决策者做出反应。现在中国及国际上专用的减灾卫星主要就是由遥感卫星组成的系统。


危险的导航


人造卫星发展伊始,人类就意识到外层空间飞行器的巨大优势。没有卫星之前,通信、电视信号转播、定位主要依托于地面系统,比如深埋入地底的通信电线、光缆、无线通信基站等等。一旦遇到地震、洪水等自然灾害,依托地面站的系统在灾区范围内全部都会面临瘫痪。如果没有卫星的帮助,要想指挥地面或者空中力量进入灾区现场,就必须重新设立临时的地面系统或者空中系统支援。否则在环境复杂并且气候恶劣的灾区,很难通信,更谈不上指挥协同。


定位系统更是卫星的一大优势,在美国GPS卫星定位系统广泛应用之前,定位仍然主要依靠惯性导航、地磁导航、地形比对导航、星光导航。


在地震等突发性自然灾害下,由于地貌突变地磁异常,很难使用地形比对和地磁导航。


惯性导航在卫星导航出现以前一直是飞行器的主要导航手段之一,但是随着距离的增加会产生误差叠加效应——在前苏联上空被击落的韩国007号航班,就是由于惯性导航的误差,偏离航线近千公里,才误闯禁区被击落的。因此这种导航手段并不可靠,现在主要作为卫星导航的辅助手段存在。


而星光导航主要用于早期的海上作业,由于海面没有任何地标可供观察,因此航海家往往会利用星座方位推算自己所处的经纬度——但由于使用复杂而且精度不高,现在已经很少使用。


以这次汶川地震的情况来看,定位的困难确实是基层部队面临的重要挑战。由于很多进入灾区的部队都非本地驻军,对当地地理环境并不了解。而地震已经造成了河流改道和山体变形,原有的地图基本上失去了作用。从现场情况看,凡配有北斗或者GPS定位系统的部队,往往能够更快到达指定地点实施救援。


国际灾害监测星座中的“北京一号”


天基应急救援系统并不是一个全新的概念,早在1999年7月奥地利维也纳召开的UNISPACE III 会议上,欧洲太空局就和法国空间局商定了建立一套应对自然灾害的国际空间协作机制,并且将之定名为《空间与重大灾害国际宪章》,于2000年10月20日与加拿大空间局签订了该宪章。现今已经有包括中国在内的10多个国家和地区加入。


这个宪章首次规定了各国在遭遇自然灾害时,有义务为其他签约国提供卫星数据资源协助。汶川地震中,中国国家减灾中心就通过“空间与重大灾害国际宪章”机制,获取了来自日本、美国、尼日利亚英国法国德国加拿大等7个国家空间机构的卫星遥感影像。


除了国际合作机制之外,2003年由英国萨里卫星技术公司倡导的国际灾害监测星座也正式投入运行,该星座是世界上第一个专门用于全球灾害监测的卫星星座。现在共有5颗卫星在轨道上运行,全部按照统一的技术标准设计生产,但是由于发射次序的不同而略有差异。其中中国提供的北京一号卫星2005年升空,是星座中第四颗工作星,也是迄今为止光学分辨率最高的一颗,美国和欧洲也各自发展了自己的灾害监测卫星系统。


我国缺乏高精度卫星技术


中国航天工业近年来虽然发展迅速,但仍然与世界先进水平存在一定的差距。


庞之浩介绍说,我国与发达国家差距最大的卫星技术主要在通信卫星上。中国现有的通信卫星只能实现与固定地面终端的通话,即便是曾经在珠海航空航天展展出的动中通系统,也不过是加装了追星软件和自动追星底座的车载平台而已,从技术上而言和固定通信站区别不大,而且所谓的移动中通信也只是相对而言,如果速度太快或者路况不好就有可能丢失信号。


至今中国仍未有类似铱星系统或者国际海事卫星通信系统一类的手持式移动终端。此类系统虽然在平日由于使用成本高昂应用程度不高,但是一旦发生灾难却是非常重要的通信手段。尤其是在汶川地震发生后,地面通信全部中断,如果震区中仍保有一定数目的卫星通信器材,则仍能与区外单位联系上。非常可惜的是,这方面的准备并不充分,很多区县与外界长时间失去联系。


通信系统并不是中国卫星唯一的短板。作为一个发展中国家,中国虽然具备了较为完整的航天工业体系,但是仍然存在数量过少、质量不足的问题。在汶川地震前,中国并无已经投入使用的专用减灾遥感卫星。2008年9月6日第一批光学遥感减灾卫星才投入使用,而已经在计划内的雷达星现在仍未投入使用。相对于国外已经使用的分辨率低于1米的遥感卫星,我国缺乏此种精度的卫星技术。


中国现有的北斗定位系统在汶川地震中虽然应用良好,但是并非毫无缺陷。该系统现在只有两颗定位星,只能进行二维空间定位,也就是说,海拔高度是北斗系统无法获知的。


本次两会航天界人士所提出的天基应急救援系统,显然并不是指某种具体硬件设备,而是指全面地发展通信、定位、遥感等卫星技术,并且通过资源整合以及新机制的建立,令中国空间技术在救灾减灾方面发挥更大的作用。


代表委员提出这个构想,很可能是基于对现有应急机制的反思。我国除了专用的减灾卫星还在发展中之外,相关的管理机制也仍在完善成熟中。现在国内民用方面的卫星图像资源主要由中科院、国土资源部和民政部等多个单位分别处理,虽然有关自然灾害的信息最终会汇总到民政部减灾办公室,但是流程仍未完全理清。


从系统学的角度来看,“天基应急救援系统”绝对不应该只是某几颗卫星或者某几种技术,而是在出现突发自然灾害时能够立刻形成一个完整的卫星调控中心,及时处理、分析、传达国内外相关的卫星信息资料

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