2025年6月24日
- 歐空局地球觀測任務BIOMASS的調試階段已經開始。
- 首批雷達影像已由德國太空中心（DLR）處理。初步數據分析顯示，影像品質卓越。
- 歐洲太空總署和德國航空航天中心在維也納舉行的歐洲太空總署生命星球研討會上展示了第一批雷達圖像。
- 國際地球科學和遙感界對初步成果充滿熱情。
- 重點：太空、地球觀測、雷達技術
在歐洲太空總署 (ESA) 的 BIOMASS 地球觀測衛星調試階段順利啟動後，德國航空航天中心 (DLR) 的 BIOMASS 團隊現已生成首張雷達圖像——這是一個里程碑，因為它是有史以來從太空獲取的首張聚焦 P 波段 SAR 圖像。這些圖像和結果是作為 ESA 資助的「ESA BIOMASS 在軌調試」計劃的一部分獲得的。
發射和早期軌道階段（LEOP）將衛星送入軌道，並啟動和測試其係統，最終以十二米反射面天線的隆重展開而告終。緊接著，比計畫提早近兩週，進入在軌調試（IOC）階段。合成孔徑雷達（SAR）於2025年5月21日首次開啟。第二天早上，便拍攝了第一張雷達影像。首批資料集於當天傳回地球，並在幾小時後出現在位於羅馬附近歐洲太空研究所（ESRIN）的歐空局地面站伺服器中。下午4點20分，位於奧伯普法芬霍芬的德國太空中心微波與雷達研究所的科學家終於生成了第一張聚焦雷達影像。調試階段的目標是校準、特性分析和驗證儀器以及整個資料採集和處理流程。由於BIOMASS任務的高度創新設計，此階段的規劃和實施比傳統的SAR系統更為複雜。預計持續約六個月。該衛星是歐空局第七次地球探測器任務的一部分，於2025年4月29日從法屬圭亞那的航太發射場發射升空。
BIOMASS不僅是首個基於空間的P波段任務，也是首個全極化ESA任務，以及首個採用系統性多角度成像概念的任務。因此，從最初的任務概念到發射準備，其研發過程中克服了許多科學技術挑戰。
德國太空中心 (DLR) 從一開始就積極參與 BIOMASS 任務。在任務的各個階段，DLR 為歐空局提供了支持，包括開發用於校準、電離層效應校正以及使用極化合成孔徑雷達干涉測量和層析成像探測森林生物量的關鍵演算法。因此，DLR 從一開始就為克服任務面臨的複雜挑戰做出了重要貢獻。
在衛星調試階段，德國太空中心（DLR）將發揮關鍵作用，尤其是在系統特性描述、極化和電離層校準以及性能驗證方面。除了校準和驗證任務外，各種科學研究也已在進行中。這些研究包括在BIOMASS衛星上升（當地時間上午6點）和下降（當地時間下午6點）軌道期間對地球大氣（尤其是電離層）的特性進行描述。為此，將會取得特別長的SAR影像，其延伸距離可達12,000公里，並覆蓋電離層的不同區域。另一項關鍵任務是分析P波段雷達與森林相互作用的時間穩定性——這對於後續組合多個觀測角度以創建首批斷層掃描三維森林影像至關重要。
令人興奮的旅程的開始
在調試期間，衛星、合成孔徑雷達（SAR）儀器以及整個資料處理和傳輸鏈將逐步達到全面運作能力。 2025年11月初始運行階段結束時，BIOMASS將進入運行軌道並開始定期資料收集。屆時，該任務將為國際地球觀測界提供全面的數據，這些數據將有助於繪製生物量和森林高度的空間格局圖、監測隨時間的變化，以及首次進行森林結構的三維重建，從而實現任務目標。
這些影像展示了BIOMASS雷達在早期調試階段的初始影像。顏色反映了雷達波的極化行為。此前，任何太空雷達衛星都無法獲得如此精細的影像。
背景資訊：雷達遙感
雷達技術是遙感技術的重要組成部分，因為它的影像不受天氣和時間的影響。例如，在可見光波長範圍內記錄的光學相機無法在惡劣天氣和夜間拍攝影像，而雷達卻可以「看穿」最黑暗夜晚中最厚的雲層等。例如，雷達將其輻射能量橫向發射到衛星的飛行路線上。根據波長的不同，形成雷達影像的特定反射訊號會因地面性質而異。在地球觀測中，雷達使用不同的波長。典型的波長是X波段（3.1公分）、C波段（5.6公分）和L波段（23.5公分）。規律是：波長越長，雷達的穿透深度越大，因為長波更容易繞過障礙物等因素。 P波段採用66至71公分之間的超長微波波長，與C波段或L波段等短波雷達頻率相比，能更深入穿透植被、沙地和土壤等物體。這使得P波段能夠探測隱藏的地下結構或森林內部結構。因此，即使在茂密的樹冠或乾燥的沙地覆蓋下，P波段雷達也能提供有關土壤濕度、地形地形或地球生物量的獨特資訊。在極化雷達衛星中，電磁波的電場以特定方向（垂直或水平）逐一脈衝發射。接收工作方式類似：雷達天線和雷達系統有兩個接收通道，可記錄水平和垂直極化的回波訊號。這使得P波段能夠捕捉來自地球表面的所有極化狀態的後向散射，這意味著雷達圖像包含更多信息，尤其適用於森林生物量或土壤濕度測定等應用。
[照片]
(A) 生物質雷達圖像：巴西帕拉州的亞馬遜地區
場景中的河流和所有水體均呈現藍色。河流兩岸森林區域的紅色色調表明，由於P波段的穿透，樹冠下方的土壤與樹幹之間存在顯著的相互作用。極化HSI表示（色調、飽和度、強度）：顏色（色調分量）表示散射機制的類型。藍色表示表面散射體（例如裸露地形），綠色表示偶極子散射體（例如植被或體積散射體），紅色表示二面體散射體（例如森林中土壤與樹幹之間的相互作用，或城市地區土壤與建築物立面之間的相互作用）。這些圖像和結果是作為歐空局資助的「歐空局生物質在軌調試」計畫的一部分所獲得的。所有雷達影像均由德國航空航天中心（DLR）處理。
(B) 生物質雷達圖像：印尼北加里曼丹婆羅洲東北海岸的塔拉坎
在極化影像中，水和裸露的田野呈現藍色，而森林呈現紅色，顯示土壤和樹幹之間存在強烈的相互作用。被水淹沒的森林因水與樹幹相互作用增強而呈現特別濃烈的紅色。極化HSI表示（色調、飽和度、強度）：顏色（色調分量）表示散射機制的類型。藍色代表表面散射體（例如裸露地形），綠色代表偶極子散射體（例如植被或體積散射體），紅色代表二面體散射體（例如森林中土壤與樹幹的相互作用，或城市地區土壤與建築物立面的相互作用）。這些圖像和結果是作為歐空局資助的「歐空局生物質在軌調試」計畫的一部分創建的。所有雷達影像均由德國航空航天中心（DLR）處理。
(C) 生物量雷達影像：巴西北部馬拉尼昂州「Reentrâncias Maranhenses」地區
該地區是一片廣闊的紅樹林生態系統，已被列入《拉姆薩爾公約》濕地名錄。影像中的藍色表示以表面為主的散射，而紅樹林本身則呈現綠色，這與植被散射的情況類似。極化HSI（色相、飽和度、強度）表示：顏色（色相分量）表示散射機制的類型。藍色表示表面散射體（例如裸露地形），綠色表示偶極子散射體（例如植被或體積散射體），紅色表示二面體散射體（例如森林中土壤與樹幹之間的相互作用，或城市地區土壤與建築物立面之間的相互作用）。這些圖像和結果是歐空局資助的「歐空局生物量在軌調試」計畫的一部分。所有雷達影像均由德國太空中心（DLR）處理。
(D) 生物質雷達影像：中非剛果盆地的熱帶雨林
這是繼南美洲亞馬遜雨林之後，世界上第二大的熱帶雨林。蜿蜒河流沿岸的紅色色調顯示樹冠下土壤-樹幹和/或水-樹幹相互作用明顯。整個森林地下顯著的地形變化是P波段穿透力的結果。極化HSI表示（色調、飽和度、強度）：顏色（色調分量）表示散射機制的類型。藍色表示表面散射體（例如裸露地形），綠色表示偶極子散射體（例如植被或體積散射體），紅色表示二面體散射體（例如森林中的土壤-樹幹相互作用或城市地區的土壤-造土立面）。這些圖像和結果是歐空局資助的「歐空局生物質在軌調試」計畫的一部分。所有雷達影像均由 DLR 處理。
(E) 生物質雷達影像：位於印尼東部摩鹿加群島（又稱香料群島）的「菲律賓群島」
這些島嶼大多多山，既有死火山，也有活火山。茂密的雨林是印尼雨林生態系統的一部分，覆蓋著許多島嶼。極化HSI表示（色調、飽和度、強度）：顏色（色調分量）表示散射機制的類型。藍色表示表面散射體（例如裸露地形），綠色表示偶極子散射體（例如植被或體積散射體），紅色表示二面體散射體（例如森林中土壤與樹幹之間的相互作用，或城市地區土壤與建築物立面之間的相互作用）。這些圖像和結果是作為歐空局資助的「歐空局生物質在軌調試」計畫的一部分所獲得的。所有雷達影像均由德國太空中心（DLR）處理。
(F) 生物量任務--精確測定森林的生物量
歐空局「生物質」任務於2025年4月啟動，旨在首次實現我國森林生物量的精確測定。德國為此任務貢獻了超過20%的資金，並成為主要儀器。這些貢獻由德國航太局（DLR）負責協調。 DLR微波與雷達研究所進行了機載測量活動，以開發估算森林生物量的演算法，並開發了雷達資料處理器原型和德國雷達系統的軟體模擬器。