怎么知道當(dāng)?shù)赜袥]有地面波(怎么查看電視是否支持地面波)

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前沿拓展：

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文/航小北的日常科普

最近，蘇伊士運(yùn)河被堵的事件簡(jiǎn)直是讓全世界都牽掛，然后趁著地面上熱火朝天地挖船，遠(yuǎn)在太空中的各國(guó)衛(wèi)星也湊了一把熱鬧，紛紛跑道蘇伊士河上空拍照留念。但是眾多的照片中，來自中國(guó)的這張照片卻讓人覺得奇怪：為什么這張照片的顏色會(huì)這么詭異？而且似乎分辨率也不高，難道是中國(guó)的衛(wèi)星技術(shù)不行嗎？你還別說，世界上真有人拿著這幾張照片對(duì)比說中國(guó)的技術(shù)水平不行，可讓他們“興高采烈”了一把。

↑各個(gè)國(guó)家的衛(wèi)星從太空中拍攝的照片↑

但是實(shí)際上呢，中國(guó)這張照片的背后是一種叫做合成孔徑雷達(dá)的技術(shù)，跟其他國(guó)家拍攝的光學(xué)成像的照片就完全是兩回事。并且無論是在軍事還是民用領(lǐng)域，合成孔徑雷達(dá)技術(shù)都有著他不可替代的、甚至于遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光學(xué)成像的作用。

光學(xué)成像的毛病

間諜衛(wèi)星我們都知道，就是只要發(fā)射上天就可以地圖全開的那種東西（玩過紅色警戒的都懂這是什么意思），而之所以間諜衛(wèi)星可以做到這一點(diǎn)，就是因?yàn)樗鼤?huì)背著一套碩大的光學(xué)成像系統(tǒng)，拍攝目標(biāo)地點(diǎn)的影像信息，然后傳輸?shù)降孛嫔希┣閳?bào)人員分析。

↑KH8間諜衛(wèi)星的成像系統(tǒng)↑

?目前最先進(jìn)的間諜衛(wèi)星拍攝地面的分辨率已經(jīng)高達(dá)0.05m，號(hào)稱連汽車的車牌也可以拍到。事實(shí)上，不僅僅是拍攝高分辨率的照片，現(xiàn)在的衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)可以做到拍攝高分辨率視頻，甚至于對(duì)地面的某一個(gè)目標(biāo)“跟蹤拍攝”。

↑吉林一號(hào)衛(wèi)星對(duì)飛行中的戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行跟蹤↑

但是，這些基于光學(xué)成像的地面觀測(cè)系統(tǒng)，雖然有很高的分辨率，但是卻有一個(gè)非常致命的問題：一旦遇上雨天、霧天、霧霾天、沙塵暴天，就什么都看不見了。另外，到了晚上，只要物體自身不發(fā)光，周圍也沒有足夠的光源，那么從太空中就無法觀察到地面某些物體的情況了。

所以，光學(xué)成像雖然好，但是有很大的局限性。

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無懼風(fēng)雨和黑暗的雷達(dá)成像衛(wèi)星

先說說，為什么光學(xué)成像衛(wèi)星會(huì)有上面提到的那些問題。

我們知道，光學(xué)衛(wèi)星能夠拍到地面上的物體，是因?yàn)槲矬w會(huì)反射太陽之類的光源所發(fā)射的光線，然后衛(wèi)星上的光學(xué)成像設(shè)備可以接收到這些反射光，從而判斷這些目標(biāo)物體是什么。而之所以云層、霧霾、沙塵暴這些東西可以擋住光學(xué)衛(wèi)星的視線，是因?yàn)槲矬w反射的可見光在云霧間穿行的時(shí)候會(huì)被這些物質(zhì)一點(diǎn)點(diǎn)散射掉，衛(wèi)星收不到，當(dāng)然就被遮住了視野。此外，由于這些成像設(shè)備都是被動(dòng)接受外界的光線，所以環(huán)境光源一旦消失，這些設(shè)備就兩眼一抹黑了。就好像你黑燈瞎火地拿著相機(jī)到處拍攝，什么都拍不到。但是反過來說，如果你自己帶著手電筒，依靠手電筒發(fā)射光、照相機(jī)接受物體反射回來的光線，自然就可以看清楚周圍的事物了。

所以，為了克服光學(xué)成像衛(wèi)星的缺點(diǎn)，我們需要找到一種頻率可以穿透云層、霧霾、沙塵暴的電磁波，而無線電波中的L、C、X波段的電磁波，就完全能夠滿足這種要求，通過這些頻率范圍內(nèi)的無線電波，我們就可以做到“無懼風(fēng)雨”。另外，衛(wèi)星還需要從被動(dòng)接受信號(hào)，改成“發(fā)射電磁波、接收反射波”的觀察形式，這樣一來，就可以“無懼黑暗”。

↑不同波段電磁波的用途↑

而這些組合到一塊就是雷達(dá)成像衛(wèi)星——用雷達(dá)來“拍照”的衛(wèi)星。而文章開頭中國(guó)拍攝下的那張衛(wèi)星照片，就是利用了雷達(dá)成像。所以不要看中國(guó)的這張衛(wèi)星照片好像觀感上比不上光學(xué)成像，但是這種衛(wèi)星不僅可以24小時(shí)工作，不用擔(dān)心日落西山或者敵人實(shí)施燈火管制，而且可以穿透云層，不用擔(dān)心天氣情況，甚至于還可以穿透地面，直接觀察到敵人的地下設(shè)施，所以他的功能，往往是那些光學(xué)成像衛(wèi)星絕對(duì)替代不了的，那些僅僅憑借“分辨率不高”就嘲笑中國(guó)衛(wèi)星的人，可以休矣。

雷達(dá)成像的“缺點(diǎn)”

當(dāng)然了，說雷達(dá)成像都是優(yōu)點(diǎn)，那肯定不夠?qū)嵤虑笫恰?/span>

雷達(dá)我們都知道，在各種戰(zhàn)爭(zhēng)電影里面我們都曾經(jīng)看到過如下的裝置，顯示屏上會(huì)有一個(gè)圓形的圖形，上面不停有一道線掃來掃去，一旦有飛機(jī)朝雷達(dá)飛來，就會(huì)在在圓形的某個(gè)位置形成一個(gè)亮點(diǎn)，通過這個(gè)亮點(diǎn)的方向和位置，我們就可以判斷飛機(jī)的方位。

↑我們所熟悉的雷達(dá)↑

這種雷達(dá)的工作原理大家很好理解，無非是利用了電磁波運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差來判斷物體與發(fā)射源之間的距離。但是這么一架龐大的飛機(jī)在雷達(dá)上只是一個(gè)小點(diǎn)而已，又怎么可能給物體拍照、顯示物體的細(xì)節(jié)呢？

所以這是雷達(dá)成像的第一個(gè)問題：分辨率太低。

而雷達(dá)成像的另一個(gè)問題在文章一開始的照片中也反應(yīng)出來了：雷達(dá)成像的照片顏色非常詭異，完全讓人摸不著頭腦，而且不僅僅是這張，幾乎所有的衛(wèi)星遙感圖像都仿佛是陰間配色一樣，詭異得很。

↑陰間配色的衛(wèi)星遙感照片↑

其實(shí)，那張照片不是顏色詭異，而是本來就沒有顏色。因?yàn)椤邦伾笔强梢姽忸l率范圍內(nèi)的電磁波才具有的獨(dú)特性質(zhì)，雷達(dá)發(fā)射的無線電波可沒有這樣的性質(zhì)，所以照片中的藍(lán)色是后期加上的，只要你愿意，圖片中的物體可以是任何顏色。但是我們又知道，顏色是輔助我們判斷物體性質(zhì)的很重要的一個(gè)手段，但是雷達(dá)成像偏偏又不能反應(yīng)物體的顏色，所以這是雷達(dá)成像的第二個(gè)問題。

未完待續(xù)

雖然我們?cè)谧詈笠还?jié)似乎歷數(shù)了雷達(dá)成像衛(wèi)星的缺點(diǎn)，但是實(shí)際上這些缺點(diǎn)都已經(jīng)通過工程師的努力而得到了解決，甚至于搖身一變變成雷達(dá)成像的優(yōu)點(diǎn)，這些內(nèi)容我們下一集會(huì)接著講：合成孔徑雷達(dá)“與過去的自己合作”，實(shí)現(xiàn)了分辨率的提高，還有就是極化技術(shù)是如何讓雷達(dá)看到無線電波的獨(dú)特“顏色”，明天我們繼續(xù)說。

拓展知識(shí)：