航天光学有效载荷的发展动态

面向21世纪的航天

光学有效载荷的发展动态

报告内容

一、航天光学有效载荷概念

二、国内外发展概况

三、发展动态

一、航天光学有效载荷概念

航天光学有效载荷概念

卫星

有效载荷

卫星平台

结构与机构

热控制电源姿态与轨道控制

卫星测控

有效载荷是卫星中直接执行特定任务的分系统，是卫星的核心部分，是决定卫星性能水平的主要分系统。

光学有效载荷是利用光学谱段获取目标信息的航天有效载荷，又称为光学遥感器，航天相机。

光学有效载荷是集光学、精密机械、电子、热控和航天技术等多学科为一体的综合性高科技产品。在信息技术中属于上游的源头技术。

航天光学有效载荷

1958年前苏联发射第一颗卫星后，美苏开始研究把光学有效载荷装在卫星上，实现对地侦查。

1960年至今，针对军事、陆地资源、气象、海洋、天文等不同的观测目标，发展了军事侦察卫星、测绘卫星、导弹预警卫星，资源卫星，气象卫星，海洋卫星，天文卫星等各种卫星，研制了针对各自目标的光学有效载荷。

航天光学有效载荷分类

航天光学有效载荷

天文卫星军事卫星

资源卫星

气象卫星海洋卫星

空间望远镜侦察相机测绘相机多光谱CCD 相机

多光谱光机扫描仪多通道扫描成像仪扫描成像大气探测仪

CCD 成像仪海洋水色仪超光谱成像光谱仪

导弹预警相机

对天观测

对地观测

深空探测

月球探测有效载荷火星探测有效载荷

二、国内外发展概况

——国外现状

侦察相机

航天光学有效载荷起源于军事应用。侦察相机的研制水平代表了

航天光学有效载荷的最高水平。

1960年美国KH-1普查型照相侦察卫星发射成功，标志着这一技术在军事领域应用的开始，开创了航天遥感事业。

目前美国的水平最高，其次是俄罗斯，法国、以色列、印度等国

家。

国家卫星分辨率

美国KH-120.1m

俄罗斯阿尔康优于0.5m

法国太阳神0.5m

以色列EROSA 1.8m

美国至今已研制6代，前四代为胶

片型相机，后两代为为CCD传输

型相机(KH-11,KH-12)

可分为三个发展阶段

1、前三代相机以提高空间分辨

率为主要目标;

2、第四代开始以提高单星的综

合侦察能力为主，实现普查

和详查的有机结合;

3、从60年代至今已经形成了可

见光和微波成像侦察的结合

体系。

KH－4胶片型侦察卫星相机示意图

美国最先进的侦察卫星

KH-12，1992年首发成

功。

光学系统采用全反式R-

C系统。主镜口径约达

3m,焦距约27m

采用自适应光学技术，

分辨率达到0.1m，增加

了红外侦察能力

幅宽3-5km

卫星与有效载荷一体化

设计

KH－12光学系统

侦察相机

1999年发射的8X侦察卫

星为KH－12的改进型，

解决前者幅宽小、较差

大气及夜间不能观测的

缺点

由CCD光学相机和SAR

相结合，SAR扩大幅宽，

增为前者的8倍

估计口径更大，达4m

8X卫星

导弹预警红外相机

导弹预警卫星是冷战的产物，后来

成为保卫国家不受导弹袭击的重要

预警手段。

1989年美国第三代国防支援计划

(DSP)可探测洲际导弹和潜射弹道导

弹的发射，提供预警，作出相应反

应，目前在轨5颗组成星座。

采用扫描型相机和凝视型相机，全

反射R-C光学系统，谱段分别为中心

波长2.7um，4.3um的红外谱段和紫

DSP导弹预警卫星外谱段。

红外相机分辨率分别为1km和300m，

40－50s 确定导弹发射和飞行方向。

第一代(1972年—1986年)：最初应用

1972年美国Landsat-1卫星发射成功标志着

空间对地遥感时代的开始，它首次能持续的提

供一定分辨率的地球影像，使利用卫星进行地

球资源调查成为可能。其主要载荷为多光谱扫

描仪MSS（分辨率80m）和光导摄像管RBV

（分辨率100m）。

第二代(1986年—1999年)：应用广泛，

技术发展

1986年法国SPOT-1卫星发射成功，标志着

对地观测进入了新的历史时期，星上载有两套

高分辨率可见光传感器(HRV)，首次采用线阵

CCD传感器，推扫式成像，全色地面分辨率达

10m，是第一个具有立体成像能力的卫星。

Landsat拍摄的巴西森林砍伐情况

第三代（1999年至今）：新一代高分辨率卫星1994年美国允许私人公司研制商用1m 分辨率高分辨率卫星，促进了高分辨率遥感相机的产业化和商业化。1999年IKONOS-2卫星的发射成功，标志着民用对地观测卫星进入高分辨率成像阶段。•第三代特点国家卫星全色分辨率地面幅宽美国Ikonos-10.82m 11km 美国Quickbird 0.61m 27km 法国SPOT-55/2.5m 美国LANDSAT －715/30m 空间分辨率:全色0.6－3m ，多光谱4m ，超光谱8m 幅宽：4－40km 光谱分辨率：0.4-2.5um(200通道10nm 谱分辨率)

重访时间：小于3天

数据传输：实时到地面站

拥有者：多个国家