2020年,泰雷兹阿莱尼亚宇航公司(Thales Alenia Space)与欧洲航天局(ESA)签署了一份4.82亿欧元的合同,为欧洲建造ROSE-L卫星,其与Sentinel系列卫星一起,为哥白尼雷达观测系统的一部分。第一笔是9000万欧元。
ROSE-L卫星示意图
ROSE-L面向土地监测和应急响应,其主要任务包括:土壤湿度、土地覆盖制图、农作物类型识别与农情监测、森林类型/森林覆盖(以支持生物量估算)、粮食安全和精准农业、海洋监测以及自然和人为灾害监测。此外,该特派团将对冰冻圈和极地区域的监测作出贡献,包括海冰制图和陆地冰(land ice)监测。
This mission responds to the requirements expressed by both the Land Monitoring and the Emergency Management services. Its target applications are: soil moisture, land cover mapping, crop type and status discrimination, forest type/forest cover (in support to biomass estimation), food security and precision farming, maritime surveillance and natural and anthropogenic hazards. In addition, the mission will contribute to the operational monitoring of the cryosphere and polar regions including sea ice mapping and land ice monitoring.
L波段卫星能够和X波段、C波段等短波段卫星进行协同互补,得到更加有效的观测信息,在形变监测、海冰监测、农作物识别及生物物理参数提取、植被类型识别及生物量估计等有更加有潜力,下面列举了一些例子。
尼泊尔区域LOS向平均形变速率图对比,左图为PALSAR(L波段)卫星获取的2007-2010年形变情况,右图为ENVISAT ASAR(C波段)卫星获取的2003-2008年形变情况,可以看出,L波段能够生成范围更大的形变结果,C波段受植被的去相干影响很难获取植被覆盖区形变结果。
秘鲁Cordillera Blanca区域的2015-2017年LOS向平均形变速率,左图为ALOS-1(L波段)的结果,右图为Sentinel-1(C波段)的结果,可以看出L波段相比于C波段,对于快速形变点(箭头所指红点)能够实现更好的制图。
2018年Howell海冰监测对比,左图为L波段结果,右图为C波段结果,可以看出L波段视野下,海冰纹理信息更加丰富。
作为欧空局重点建设的长波SAR卫星,ROSE-L将被配置有改进的重返周期、全极化、高空间分辨率(每个分辨率单元-5m x 10m)、高灵敏度、低模糊度、重轨干涉和单轨干涉测量的能力。如下图所示,其和Sentinel-1A/B联合互补,能够实现1-2天全球重返。除此之外,ROSE-L具备高辐射稳定性,其可确保一致和可重复的地球物理参数反演;且其配备AIS功能,有利于海事监测。
improved revisit time, full polarimetry, high spatial resolution, high sensitivity, low ambiguity ratios and capability for repeat-pass and single-pass cross-track interferometry.
模拟的ROSE-L(假设有两颗星)和Sentinel-1A/B访问覆盖情况,上图为只有Sentinel-1A/B观测,下图为ROSE-L和Sentinel-1A/B组合观测,该图由欧空局 Michel Tossaint制作。可以看出,两种卫星联合后,地球上大部分覆盖区域能够实现1-2天的重返覆盖。
ROSE-L卫星的研发也借鉴了现有及即将发射的国内外L波段卫星的配置,包括:
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ALOS PALSAR-2 发射 2014 (日本 JAXA)
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SAOCOM-1A 发射 2018 (阿根廷 CONAE)
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SAOCOM-1B 发射 2020 (阿根廷 CONAE)
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ALOS PALSAR-3 即将发射 2021 (日本 JAXA)
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NISAR(首颗双频SAR卫星,L/S)即将发射 2021 (美国 & 印度 NASA & ISRO)
除此之外,我们还整理总结了ROSE-L针对不同领域的需求,以供大家参考。
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地质灾害监测应用需求
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森林监测
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农作物监测
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土壤湿度
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海冰监测
参考文献
[1] 新闻:Thales Alenia Space to Build The ROSE-L Satellite For The ESA
[2] 技术文档:Copernicus L-band SAR Mission Requirements Document