主题：聊聊传输型遥感卫星 -- 温雅颂

只有在时间上连续的一系列图像，每张图像上被跟踪目标的位置都有变化，这才谈得上是追踪。用卫星追踪汽车的最大问题是卫星飞得太快，800公里高的卫星，即使镜头能前后摆动30度，跟着地面的目标拍摄，全部追踪的时间也就只有十几秒。

焦平面是记录光波的介质，它只是一个平面，所以只能记录一个二维的图像。透镜本身是可以建立立体空间的，焦平面在这个立体空间的移动，决定了记录下来的是这个立体空间的哪一部分。

透镜本身的折射规律并不复杂，用数学方法取代透镜从理论上没有问题。但难处在于如何采集记录下镜头所建立的成像立体空间中的所有信息。

上一帖从原理上分析了遥感卫星变轨需要考虑的因素，以及变轨的方法。事后感到不甚满意，过于抽象了，故此另加一帖，用一个具体例子来分析遥感卫星的变轨过程。

具体例子就用我们前面用过的例子，假设卫星照片的幅宽是60公里，轨道与轨道之间的距离，在赤道处为50公里，这样可以保证相邻轨道间的照片可以有一定的重叠度。卫星绕地球一圈约为90分钟，轨道倾角为100度。

好，现在我们假设卫星正在飞经北京时接到变轨命令，需要尽快飞临青海湖地区。

如果不进行变轨，卫星在飞过北京后，下一圈应该飞经北京以西22.5度经差的区域，从地图上看，它在罗布泊东面250公里的地方。为方便描述，我们假设它就是罗布泊。青海湖的经度大约是100度。如果不考虑纬差的影响，青海湖与北京的经差是16度。卫星在正常飞行情况下绕地球一圈需要90分钟，地球朝东自转22.5度。而地球自转16度只需要1小时多一点。因此，如果我们希望在地球自转16度的时候，能让卫星出现在青海湖上空，就需要让卫星在1小时多一点的时间内绕完地球这一圈，也就是要给卫星加速。

我们在前面也讨论过太阳同步轨道的设计，轨道的进动受卫星速度和轨道倾角所决定。为了让卫星在变轨时不脱离太阳同步轨道，能改变的就只有卫星的速度和轨道倾角，但不能大幅度改变卫星的水平方向。而给卫星加速又使其保持太阳同步，就只能降低卫星轨道高度使其速度加快，同时适当加大轨道倾角。有意思的是：给卫星加速不能在水平方向上加速，因为水平方向的加速会使卫星远离地球，轨道从圆形轨道变成椭圆形轨道，而远离地球反而会使卫星变慢，这明显事与愿违。要想给卫星加速，正确的方法是给卫星一个向下的推力，使卫星轨道下降，卫星会在下降的轨道上受到更大的地球引力而自然加速。

为了直观起见，我做了一个简图：

图中蓝色实心圆表示地球，绿色圆圈表示正常的圆形轨道，红色表示变轨轨道。假设逆时针方向为卫星飞行方向，从A飞到B，显然红色轨道的速度会比绿色轨道更快，这样就可以达到给卫星加速的目的。同样，如果想给卫星减速，就要给卫星一个向上的推力，让卫星从B处脱离圆形轨道进入红色椭圆形轨道。从B到A，显然红色轨道要慢得多。

现在我们可以小结一下了：当卫星飞经北京时开始变轨，如果目标区在罗布泊以东，需要给卫星加速。如果目标区在罗布泊以西，就需要给卫星减速。

但是，如果目标区是东京，而东京在北京东边，怎么办？现实是没什么好办法，只能等。东京与北京的经差是23度。要等卫星再飞上19.5小时，经过东京东边的第二条轨道时，给卫星减速，使卫星越过东京东边最近的那条轨道，直接飞越东京。

我们在这里讨论的各种变轨方案，都是建立一个假设条件之上，即卫星改变速度全是在一圈内完成的。而实际上给卫星加速的幅度是有限的，因为卫星轨道下降的幅度不能太大，太大了可能会进入大气层而烧毁。给卫星减速的幅度理论上讲是无限的，但它取决于卫星姿控火箭的推力。推力不够大的情况下，轨道改动的幅度也就不够大，减速的幅度也就会受到限制。

如果卫星速度变化的幅度不够大，不能在半圈内积累所要求的时间差。比如山西，与北京经差只有4度。地球自转只需要16分钟的时间。让原来90分钟绕地球一圈的卫星在16分钟内绕一圈，速度变化幅度非常大，很可能超出了卫星通过降低轨道加速所能达到的幅度，根本来不及。那就不可能像上图那样，利用椭圆形轨道和圆心轨道的两个交叉点进行变轨，而只能等上22.5小时，等卫星飞经北京东边的那条轨道时再变轨了。

前后写了不少，希望感兴趣的人能觉得有所收获，没有觉得太枯燥或太抽象。

本人是不是民科不要紧，要紧的是知其然也知其所以然。要说民科，河里最大的民科就是晨枫。人家本职工作是化工，但说起航空方面的知识，就连专业航空杂志的编辑们都未必比他知道的多。

哪位要真能把杨伟请来，也未必能像晨枫那样妙笔生花。真正干专业的人，对自己的专业往往会觉得没啥可说的了。

那种貌似无所不知，无所不通的“全才型智囊”，基本都是没有自己真正的专业，什么都是道听途说地知道一点，但什么都不知其所以然。这样的人河里也有，不用我明说，你懂的。

对于河友所问的，电影里卫星追踪汽车的场面是否现实，我已在回复中解释过，就不再开贴重复了。

对给卫星更新燃料的问题，从技术上讲，神舟与天宫能对接，卫星与燃料罐就应该也能对接。如果能够对接，卫星的寿命几乎可以无限延长。据我所知，国外某航天公司曾做过这方面的研究，不过我后来没继续跟踪，说起来已经是几年前的事，也不知结论如何。到现在没见动静，我猜可能是觉得经济上不合算而放弃。现在的卫星，加上所能携带的燃料，寿命能有几年也就差不多了。几年以后，随着技术的进步，再发射的新卫星应该会有更大的技术优势，更受用户欢迎。单独发射火箭去给老旧的卫星补充燃料，有点像不停地给“瘟叉屁”打补丁，费力不讨好，还不如直接发“瘟妻”更有卖点。

（完）

多光谱或者高光谱因为区分了不同的波段接收能量，能量少就分辨率低。

影响分辨率的因素有多种。

比如透镜系统的点扩散函数，比如成像系统的聚焦程度，比如sensor的线宽，比如镀膜的色散补偿。。。

而你说的与上面的都不一样。你说的是从信号噪声比这个角度来考虑的。

知道了星地之间传送数据的时间限制，知道了卫星变轨的种种麻烦。看来要想实时掌握地球上的变化，只有通过加大卫星的密度，通过接力的方法，拼出一幅地球变化图。

如果要象报纸一样，每天给党和国家领导人的案头上提供一份全世界每一个地方的最新动态，需要多少颗卫星？

标准画质，24小时间隔。

能量太小，所以分辨率肯定上不去。

假设卫星90分钟绕地球一圈，一圈后地球自转22.5度，一天后回到前一天轨道的左侧。22.5度在赤道大约为2500公里。如果卫星轨道间距为50公里，覆盖这2500公里就需要50天。如果每天都想得到最新图像，显然就需要50颗同样的卫星。

前阵子网上热烈讨论弹道导弹打航母的问题，似乎用DF21D打航母已经是板上钉钉的事了。就没看到有人算算用卫星给航母定位的问题。

按兄台的计算，50颗卫星一天才可以覆盖整个地球。航母一般最高速度是30节，按巡航速度20节算，24小时可以移动480海里，将近1000公里。不知道中国现在有多少颗在轨，即使有50颗，要想实时监视航母编队也是不可能的。

反过来算，如果要实现每小时更新，在轨的卫星数至少要50乘24，1200颗才行。

现在即使老美也没有这个实力吧。

我这只是死计算，以温兄的知识能否单开一帖，详细分析一下这个问题？

说中国有个研究项目获得国家科技奖，项目名称就是大型舰船的实时监控，好像是可以同时监控十九搜大型船舶的位置，应该说明这个问题已经解决了。也许用的是同步轨道的卫星。

监视航母不需要像高分一号那样的分辨率。高分一号的分辨率是2米，因此幅宽只有60公里。航母一般长度在300米上下。卫星分辨率如果是30米，照片上的航母就能有10个像素，用来判断基本够用了。

30米的分辨率，幅宽就能达到900公里。那2500公里用3颗星就能做到每日更新了。

实际监视航母的动向，光学照相卫星并非好途径。我认为应该用红外或者雷达卫星。红外的分辨率可以很低，大概1公里的分辨率都可以，所以覆盖面就还可以更广。雷达卫星的工作原理我不是很懂，说不好。