卫星在自然灾害监测、资源调查和环境保护等领域扮演着重要角色。使用雷达详细观测地球的卫星是一种遥感卫星，它们能够穿透云层、雾和其他障碍物，获得地球表面的高分辨率图像。然而，雷达卫星也有一定的局限性。例如，雷达图像往往会受到地形和其他因素的影响，可能会产生一些失真和噪声。此外，雷达卫星在执行任务时还需要考虑轨道设计、电源供应和数据传输等因素。

但现在，一种解密技术——合成孔径雷达（SAR）可以安装在卫星上，以在黑暗中、透过云层（或野火的烟雾）来“看”地球表面，为我们提供持续的、无遮挡的地球视图，并详细显示地球表面的变化。

我们正处在一个转折点，SAR即将颠覆我们观测自己星球的方式

现在我们制造的卫星比20年前便宜100倍，而且发射速度也快了四到五倍。一家安全与国防承包商QinetiQ的副研究员Holly George-Samuels表示：“SAR卫星在白天或晚上都能提供比其光学对手更广泛的覆盖范围和更高分辨率的图像。你不需要等待云散去，也不需要等待雨停。如果你需要信息，你现在就可以去获取，而且它将优于光学图像。”

SAR在2022年，被用来追踪俄乌冲突的实时情况；第二年，它们被用来追踪夏威夷野火的蔓延情况，并几乎实时地评估它们造成的破坏。今年，它们被用来迅速检测巴尔的摩弗朗西斯·斯科特·基桥事件造成的破坏。但它们的潜力远不止于此。NASA地球科学家和SAR专家Cathleen Jones使用这些卫星“来观察各种危险”。加利福尼亚州的大部分水源位于北部，但大部分人口位于南部，而加利福尼亚水道将北部的水输送到南部。“如果水道在某个地方下沉，它会减少通过该点的水流量，”Jones说。“因此，SAR使我能够观察到水道中厘米级的移动。”

SAR还可以探测石油的位置和流向

2024年飓风季节预计将于6月1日正式在大西洋、墨西哥湾和加勒比海开始，预计将有多达25场风暴。SAR在随后的清理工作中可能会发挥重要作用。

“我们查看所有卫星图像，并试图检测哪里有石油泄漏，”Jones说，“这在墨西哥湾的飓风过后尤为重要，因为那里的一些钻井平台将被摧毁或损坏。”Jones通过测量光反射率来实现这一目标。石油会使图像中的表面看起来更平坦、更暗。“我们可以利用这项技术来检测石油在哪里以及它将流向哪里——并且可以非常快速地完成这项工作，”Jones说。“当油膜移动到湿地生态系统或人们居住的地方时，情况会变得更加危险。”

那么SAR是如何工作的呢？

虽然光学卫星依赖太阳光来照亮地球表面的某个区域，但SAR卫星实际上是通过从卫星向地面发射强大的微波信号来创造自己的“阳光”——这些信号不受天气条件的影响。

通过对反射回来的信号进行精确分析，可以生成该区域的高分辨率雷达图像。对同一地区进行频繁扫描意味着SAR特别擅长识别地面上的变化，甚至能检测到指甲盖大小的变化。但这些图像与我们在Google Earth上看到的图像非常不同。

George-Samuels说：“与光学图像相比，SAR图像更难理解，因为你得到的是场景反射率的高分辨率地面图，而不是摄影图像。因此，它很难解读，分析师需要经过培训才能理解它们所表达的内容。但人工智能可以被训练来为我们解读这些图像。”

人工智能的使用对其未来至关重要，SAR的领域也不例外

SAR在军事和情报界已经存在很长时间了，现在之所以更多地出现在新闻中，是因为有一些商业提供商，而且这些数据现在比以前更容易被政府和私人行业获取。但人工智能的使用对其未来至关重要。George-Samuels说：“人工智能将擅长作为数据产品提取有用信息，并将其呈现给人类。”随着信息量的增加，我们可以更快地采取行动。它将通过使供应链运行更顺畅、农业产量更可预测，或者在洪水或野火中保护人们免受伤害，直接对社会产生影响。

我国成功发射了世界首颗高轨SAR卫星

我国在SAR领域的研究取得了显著突破，开展了一系列重大工程和课题研究。例如，自主研发的海洋一号和资源一号卫星通过搭载SAR载荷，实现了大范围、高分辨率的监测和成像。我国早在2023年下半年就成功发射了世界首颗高轨SAR卫星，即应急减灾高轨SAR卫星，具备中等空间分辨率、快速重访观测、大范围覆盖的观测能力，显著提升了洪涝等自然灾害应急快速响应能力。

结语：SAR的应用领域已经非常广泛。

在地球观测与环境监测方面SAR技术可以对地表进行全天候、全时段、全球范围的高分辨率观测，为环境保护和可持续发展工作提供数据支持。

在精准农业和水资源管理方面通过获取土地利用和土壤植被的相关信息，为精准农业提供精确的数据支持，并辅助水资源管理。

在气象预警和灾害监测方面实时获取地表的气象、气候和海洋等信息，提供高精度的气象预测，并监测土地沉降、地质活动和海洋潮汐等地质灾害。

在地球资源勘探和地质勘查方面，在矿产资源开发中，检测地下矿产的分布和储量估算，提供重要的勘探依据。

随着国内SAR卫星遥感市场快速增长，预计2025年市场规模将超过30亿元。得益于SAR卫星制造技术的快速迭代以及载荷性能的不断提升，国内外企业正在加速构建新星座，SAR数据或将供不应求。