华东师大首颗低轨高光谱卫星亮相 计划建设200颗星座织密空天观测网

　　水稻叶片还没有明显变黄，卫星能否提前发现病害？湖水看上去颜色相近，如何从太空判断叶绿素、悬浮泥沙和污染物的变化？11月15日，华东师范大学在普陀校区发布首颗低轨高光谱卫星“华师科达星”，这颗卫星将尝试给庄稼“看病”、为江河“体检”，探索智慧农业、生态监测和海洋研究的新方法。

　　同期举行的上海市天基智能前沿方向建设暨卫星星座发布会上，华东师大还公布了200颗卫星星座建设“量天”计划，将在2030年前后逐步完成组网，让多颗卫星协同观测地球，并在太空中完成部分数据分析。

　　从“看见地球”走向“诊断地球”

　　普通遥感卫星像一台挂在太空中的照相机，能够拍出农田、湖泊和森林的形状与颜色。高光谱卫星更像一台“成分化验仪”，它会把进入镜头的光分成许多条很窄的“色带”，寻找不同物质留下的“光谱指纹”。以一片水稻田为例，健康、缺水、缺肥或受到病虫害影响的植株，反射光线的方式并不相同。高光谱卫星可以捕捉这些细小差异，在叶片尚未明显变黄时寻找异常信号。它还能观察湖泊和河口，分析水体中的叶绿素、悬浮泥沙等变化。

　　华东师大信息与电子工程学院（集成电路科学与工程学院）院长熊红凯介绍，高光谱观测长期面临空间分辨率、光谱精细程度和覆盖范围难以兼顾的问题，而“华师科达星”既要看得细，还要看得清。它的空间分辨率达到6米，每个像素对应地面约6米见方的区域，相机覆盖0.4至1.7微米光谱范围，兼顾地表细节与物质成分识别。

　　记者获悉，“华师科达星”即将择机发射，届时它的观测能力将首先进入农田、水体和海洋等应用场景。目前，团队已与北大荒农业股份有限公司开展产学研合作，在北大荒等农业产区，团队计划利用作物光谱变化分析长势、养分和水分状况，探索在叶片出现明显症状前识别病害，为精准施药、灌溉调度和旱涝监测提供数据。

　　在水务应用方面，华东师大与秦皇岛自来水公司合作，利用卫星高光谱遥感排查供水管网漏点。利用卫星高光谱遥感排查供水管网漏点。秦皇岛市国资委副主任靳白雨表示，期待先导星相关技术应用辐射至排水管网、近岸水质、赤潮和森林火情监测，初步估算，部分监测任务的反应速度有望提高5至6倍。

　　面向长三角水体和长江口，卫星还将用于研究水体污染、藻华、叶绿素和悬浮泥沙变化，为河口生态修复、湿地保护和航道维护提供观测数据。华东师大此前在长江口水体提取、水下地形分析和生态环境参数研究方面已有积累，相关算法将进一步迁移到卫星平台。

　　200颗卫星协同形成观测网络

　　以“华师科达星”先导星为起点，“量天”计划将在未来五年部署200颗高光谱卫星，并实现组网，达成高光谱精细感知和通感算融合的卫星网络服务。

　　“量天”计划将实现卫星“看得细、覆盖全、看得勤、算得快”。熊红凯解释，“感”是利用高光谱载荷观察地面，识别农作物、水体等目标的细微变化；“通”是通过星间和星地通信链路传递数据与分析结果；“算”则是利用星上智能算力芯片，把深度学习和高光谱模型放到卫星端。“过去更多是‘天感地算’，天上采集数据，再传到地面计算；现在希望推进‘天数天算、天算地用’。”他说。

　　此外，多颗低轨卫星分布在不同轨道后，将轮流经过同一地区，因此，全球任意地点的重复观测间隔有望从数天缩短至小时级，甚至是分钟级。

　　从显微尺度的月壤样品，到田间、水体和卫星遥感，华东师大已开展多尺度高光谱研究。2024年学校获批嫦娥五号月球科研样品，开展月壤显微高光谱采集和物理化学特性分析，团队成员还参与“天问二号”等任务的载荷研制。

　　发布会上，褚君浩、蒋昌俊、胡事民、张文军和俞志明五位院士出席活动，天基智能创新中心共建仪式，秦皇岛自来水卫星应用实践基地、北大荒智慧农业实践基地和东太空卓越工程师技术中心揭牌仪式同步举行，多方将通过产学研协同实现“量天”。