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三国卫星围观汤加火山喷发,中国视角最差,究竟是什么原因?

2022-01-16  星辰大海...

每次地球上发生大事件时就是各国卫星技术的“照妖镜”,汤加一座火山于2022年1月15日12时27分(北京时间)剧烈喷发,火山灰直冲20千米高空,在平流层上扩散形成了一个数百千米直径“大莲花”。

三国卫星围观汤加火山喷发,中国视角最差,究竟是什么原因?

各国卫星也纷纷出招,其中最著名的就是如下四张照片,分别是中国、美国和日本的三颗卫星所拍,相比之下,中国的卫星角度之片,几乎就算是斜眼一撇,有朋友就发问了,如此大事件,就不能变个轨过去看看吗?技术真不如美日卫星吗?

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中国卫星角度之偏,真的是技术不行吗?

与之前地球上火山喷发的视角不一样,这次各国发布的照片中被拼接出了动图,太空视角观看地球上的火山喷发,真的非常壮观!

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风云2F

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风云4B

从名字就可以知道,风云系列是我国发射的气象卫星,汤加喷发的火山位于右下角,视角不太好,但基本也能看清楚了。

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NOAA 的 GOES West卫星

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日本Himawari-8卫星

在这些照片中大家一定会有一个疑问,首先就是为何会有有个阴影在移动?很简单,这是地球的晨昏线,也就是随着地球自转,太阳照到不同区域出现的明暗交界的现象,汤加的火山喷发经历了多次,其中最大一次是1月15日12点27分(北京时间),汤加时间已经是17点多了,很快就太阳下山了,所以最后一张向日葵卫星的照片不是15日当天拍摄的,而是UTC时间13日拍摄,换算成北京时间需要+8小时。

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这个理解之后就有另一个问题了,为何中国的卫星那么偏,几乎就看不到了,而美日卫星尽管有些歪,但至少还在大致在画面中间,地球上发生那么大事件,卫星就不能拐个弯过去看看吗?

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GEO卫星,真能随便拐来拐去吗?

首先要明确一点,卫星大都是可以变轨的,比如2021年的7月1日与10月21日,马斯克的星链卫星变轨接近中国天宫空间站,为避免相撞空间站进行了变轨操作,当然卫星也不能轻易变轨,毕竟卫星装载的燃料是比较有限的,只有在特殊几种情况才会操作变轨:

  • 1、避免与太空垃圾相撞;

  • 2、人工控制离轨坠入大气层无害化处理;

  • 3、维持轨道操作,抬升轨道等;

  • 4、特殊情况下变轨对地面目标观测;

基本上第四种会在军事侦察以及特大地质灾难需要快速访问该热点地区时才会执行的操作,因为这种变轨会消耗大量的燃料,而卫星装载的燃料是极其有限的,简单的说就是消耗其寿命去观测该地。

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假如非热点却需要观测,那么地球自转、卫星绕地公转,一般第二天就会重访该地,也就是说不着急的话,我可以不消耗燃料等第二天访问该地,省钱,而且就差一天,不耽误大家干活。

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极轨卫星

显然大家不会为了看汤加火山的热闹而去变轨!当然更有一个比较“严肃”的话题是,上述四颗卫星根本就无法变轨,并且还以精确维持定点为己任!还是先来看看拍下上述“视频”的卫星到底是什么来头:

  • 风云2F:气象卫星,2012年1月13日发射,地球静止轨道

  • 风云4B:气象卫星,2021年6月3日发射,地球静止轨道

  • GOES West:NOAA的国家环境卫星,2018年3月1发射,地球静止轨道

  • Himawari-8:气象卫星,2014年10月7日发射,地球静止轨道

要了解这个问题,必须先来了解下什么是GEO卫星,地球24小时自转一周,近地轨道大约90分钟绕地球一周,但随着轨道慢慢抬升,绕地一圈的时间也会越来越长,当其绕地一周同样是24小时就变成了和地球自转同步的轨道,这个高度是多少呢?35786km,一般你说3.6万千米也不算错

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但同步卫星轨道并非是静止卫星,因为还有一个非常关键的问题是轨道的倾角,如果是倾斜轨道(与地球赤道面存在一定的角度),尽管它自转一周是24小时,但它在地面上看来却是在绕一个八字(星下点呈8字形),但当它的倾角平行于赤道面时,星下点就成就不动了。

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这就是所谓的静止卫星轨道,比如各国的气象卫星大都是静止卫星,因为可以24小时凝视某个区域实现长时间观测,可见光、红外与水汽云图等多个波段与观测方式给出大面积的天气数据,经过地面超计算机的运算后就能得出某地在某一个时间段内的天气预报了。

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中央气象台发布的气象预报时,偶尔会附上一份气象云图,或者气压图等,熟悉套路的朋友应该能从中分析出不少数据,当然围观群众们还是对气温和雨雪天气感兴趣,毕竟咱也不是研究气象,明天是天晴还是下雨,气温多少指导穿衣也就差不多了。

三国卫星围观汤加火山喷发,中国视角最差,究竟是什么原因?

但有一点必须要提醒一下的是,GEO卫星不能变轨,而且还不能“动”,如果偏离了定点位置过大,那么就算这颗卫星失控了,会对其他GEO卫星产生影响,比如StackExchange网站上给出的数据,当前在静止轨道上的卫星有414颗,平均间隔相距0.87°。

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卫星之间的距离各位就可以计算了,稍稍偏离个几十千米问题不大,毕竟是个超级大的圈圈,但这就是你的“自留地”,只能在“院子”内溜达下,改变了不了啥视角,而且老是票以来漂移去,这也表示你的技术不行啊,静止卫星本来就要求不动,你却非得动一动,不是技术不行就是脑子有问题!

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苏伊士运河照:中国卫星技术的冰山一角

静止卫星拍火山喷发,其实水平根本就看不出来,只要有人能把卫星送到静止轨道上,那么随便找个相机也能拍个八九不离十,毕竟这个火山目标实在是太大了,不过去年的长赐号将苏伊士运河给堵了倒是让各国的卫星八仙过海了!

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上图就是四国卫星的对比,很明显,中国卫星不仅色彩失真,而且画面中的长赐号还模模糊糊,一点都不清晰,所以当时也被网友给喷了,但各位不知道的是这张照片是SAR成像,也及时合成孔径雷达,无论白天还是黑夜它都是这个分辨率,而可见光就白瞎了,啥都看不清。

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而且拍摄这张照片的不过是海丝1号,只是一颗商业SAR卫星而已,各位知道个中韵味了吗,就是拿出来销售的商业SAR照片就已经达到了这个水准,所以各位可以放心了,中国的卫星技术没有各位想象的那么差,某些方面还有独到之处。

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