記者近日從北京空間機電研究所獲悉，由該所研制的兩臺高分二號光學(xué)相機，首次采用天地“一體化”的系統(tǒng)設(shè)計方法，突破了傳統(tǒng)遙感相機口徑與分辨率之間關(guān)系的極限，在體積和重量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)設(shè)計的情況下，實現(xiàn)了我國當(dāng)前在軌遙感相機的最高分辨率。

　　今年8月19日高分二號衛(wèi)星成功發(fā)射，為我國民用遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)入亞米級時代提供了保障。其中，衛(wèi)星上的光學(xué)相機功不可沒。

　　分辨率是航天光學(xué)遙感相機的一項關(guān)鍵指標(biāo)。但在制造過程中，遮光罩、相機鏡頭、焦面電路到地面處理中的任何一個環(huán)節(jié)，都會對分辨率即成像質(zhì)量造成影響。

　　據(jù)了解，我國的空間光學(xué)遙感專業(yè)從上個世紀(jì)60年代發(fā)展至今，一直延續(xù)著傳統(tǒng)的設(shè)計套路，即通過延長焦距、增大相機口徑的方式來實現(xiàn)更高的分辨率。

　　但隨著分辨率的逐漸提高，相機的體積、重量也必將隨之增長。隨著航天應(yīng)用的不斷深入，用戶對遙感相機分辨率等指標(biāo)的要求越來越高，這就導(dǎo)致相機體積也越來越大，研制難度也越來越大，研制成本呈幾何級數(shù)倍增，而光學(xué)系統(tǒng)口徑的增加已逐漸接近生產(chǎn)制造能力的極限。如何用更小的口徑獲取更高的圖像分辨率，是優(yōu)化遙感相機系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計理念的目標(biāo)。

　　北京空間機電研究所科研人員發(fā)現(xiàn)，通過利用相機成像電路的低噪聲技術(shù)和相關(guān)的地面圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以保證圖像質(zhì)量，確保圖像中有效信息的獲取。采用這些新設(shè)計理念的光學(xué)遙感相機，同一臺口徑大得多、費用高得多的傳統(tǒng)遙感相機相比，獲得的圖像信息量和圖像質(zhì)量相當(dāng)。

　　為此，從高分二號相機設(shè)計初始，北京空間機電研究所科研人員就采用“天地一體化”的設(shè)計理念，對“天上”的設(shè)備采用成像電路的低噪聲技術(shù)等先進(jìn)手段，在“地面”完善圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)，專門設(shè)計出地面數(shù)據(jù)處理算法。

　　據(jù)了解，在遙感相機設(shè)計上，在國內(nèi)首次采用相對孔徑小的創(chuàng)新設(shè)計，克服了鏡頭主次鏡離焦敏感度高等困難;在相機的產(chǎn)品實現(xiàn)上，在國內(nèi)首次采用高穩(wěn)定輕型陶瓷基復(fù)合材料的光學(xué)結(jié)構(gòu)，高質(zhì)量完成了相機光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)的研制，鏡頭性能測試結(jié)果滿足光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo);首次采用柔性隔振、間接輻射熱控等技術(shù)，以及零重力裝調(diào)工藝、鏡頭穩(wěn)定性處理工藝，確保了相機在軌成像的穩(wěn)定性。

　　據(jù)悉，高分二號相機在關(guān)鍵原材料、元器件研制方面也取得了突破。僅相機的光機主體部分就申報了30多項專利。相機在軌使用方面，針對相機的在軌使用方法開展了預(yù)先研究，根據(jù)相機的特點和實驗室測試結(jié)果，制定了合理的在軌使用方案。同時，結(jié)合專門設(shè)計的地面處理算法，保證了相機在不同時段、不同地區(qū)都得到理想的圖像。

　　據(jù)了解，此次高分二號首次采用天地協(xié)同的運作方式，為高分辨率衛(wèi)星引入了“大遙感”的設(shè)計理念，相機的設(shè)計結(jié)合了地面處理的特點，地面處理的研究也結(jié)合了相機的成像性能，通過二者的匹配設(shè)計，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化。

　　據(jù)悉，與高分一號相機相比，高分二號相機的焦距及分辨率提高了2.4倍，而相機的口徑僅增加了1.6倍。高分二號相機可比肩國際光學(xué)遙感先進(jìn)水平，在中國航天遙感專業(yè)發(fā)展歷程中具有劃時代的意義。