本文由国防科技要闻（ID:CDSTIC）授权转载，作者：高吉 中国国防科技信息中心
超光谱成像传感器技术发展迅速，未来该项技术在军事航天领域将获得广泛应用。
超光谱成像（HSI）是把数字成像与光谱学结合在一起，超光谱传感器并不会像传统光电传感器一样采集红色、绿色和蓝色的光（谱），相反会采集数百个光谱所折射和释放的能量。这些高光谱数据有利于区分地球上物体的特征，与提供较少数据的多光谱数据不同，它在精确辨识物体性质和物体构成方面的能力得到了极大提升。超光谱成像系统一般在可见光范围内运转，即390～700纳米到长波（红外线）1.5万纳米之间。目前，尽管商业传感器已经适用于全波段，但由于体积庞大而笨重，部分移动零件并不适用于太空的失重状态。由IMEC公司制造的新一代传感器，属于小型轻量级固态传感器，重量约数百克，更加适用于太空领域，而且有利于简化生产，促进大规模生产。如今在轨运行的非军事和非政府超光谱成像仪传感器数量有限，其中包括：欧洲的Sentinel-3和Flex、印度的IMS-1、比利时的PROBA-1以及意大利的PRISMA。
超光谱成像将给军事和情报用户带来巨大影响，分析人员可以把收集传感器的数据与已知材料进行对比，从而进行分类。超光谱成像可用于判定扰动土或特定化学品的存在；植物中存在某种矿物成分，可用于推断地下是否存在矿物质；在周围灌木丛中辨别伪装车辆；鉴定掩埋的路边炸弹、简易爆炸装置，以及探测某些化学攻击。TacSat-3是美军首个具备超光谱成像能力的卫星，其上搭载了先进响应战术有效军事成像光谱仪及其相关传感器处理器。
在商业天基超光谱成像仪被广泛应用之前，存在三方面的局限：
①处理能力。超光谱传感器所收集到的信息量远远超出传统光电成像仪。一般来说，超光谱镜头在一小时内会产生大约1 TB数据。2014年，简氏集团试验商用固态超光谱传感器，每秒钟产出400 MB，在40分钟内可以充满一个1 TB的固态驱动器。其所需的数据储存量对卫星设计者提出了挑战。
②通信带宽。利用无线电频率把卫星数据传回地面，也将面临新的挑战。目前，唯一的解决方案就是把数据储存起来，带回地球再进行处理，但这无疑会限制其在执行任务时响应目标传感器的能力。至少在商业领域，超光谱并不适用于时间紧迫性任务，仅适用于周期较长的农业和采矿业。
③能源供应。最后的限制性因素是供电问题，包括超光谱成像仪在内的红外成像系统，对供电问题提出了挑战，超过一定的波长，电子设备产生的热量会扭曲传感器收集的信息。在太空中，除热的唯一方式就是利用昂贵的冷却系统和储热水箱。尽管先进的太阳能技术会增加能量的获取量，但仍旧存在限制因素，尤其是对于电池板较小的小型卫星。
未来10年，商用地球成像仪的数量将剧增。在卫星上部署超光谱传感器是种挑战，但并非不能实现，随着处理能力和通信效率的提升，未来10年商业超光谱成像将获得广泛应用。库伯光谱效率定律显示，给定频率的容量每30个月就会翻一番。这一定律会影响HSI从太空向地面传输大量数据。尽管市场上的传感器在数据收集性能和成本方面大有改观，但是轻量级、低延迟固态传感器技术可能使超光谱传感器适用于太空领域。卫星公司可能对这些限制性因素采取变通措施，比如应用卫星间通信的激光通信系统，满足这个带宽的需求或者分配需要更大处理能力的任务（太空中的云计算）。此外，航天器在设计方面有所改进，能保证卫星完好无损地从轨道回收，这将减少对数据传输的需求。卫星空中加油或者激光卫星电网将会规避甚至解决某些功率层面的限制。
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