有效載荷（航天器分系統(tǒng)）

正文

有效載荷：直接執(zhí)行特定衛(wèi)星任務(wù)的儀器、設(shè)備或分系統(tǒng)。有效載荷的種類(lèi)很多，即使是同一種類(lèi)型的有效載荷，性能差別也很大。返回式衛(wèi)星返回艙的有效載荷有多光譜掃描儀、紅外掃描儀、合成孔徑雷達(dá)、微波輻射計(jì)、微波散射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、超光譜成像儀以及遙感信息的數(shù)傳設(shè)備。偵察衛(wèi)星的有效載荷有可見(jiàn)光膠片型相機(jī)、可見(jiàn)光CCD相機(jī)、雷達(dá)信息信號(hào)接收機(jī)（信道化接收機(jī)、測(cè)向接收機(jī)）和天線陣及大幅面測(cè)量相機(jī)等。對(duì)于對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星而言，把多種遙感器安裝在一顆星上去完成不同的任務(wù)，將是提高效費(fèi)比的主要發(fā)展趨勢(shì)。

簡(jiǎn)介

有效載荷(Payload)是一個(gè)信元，幀的一部分，或包括上層信息(數(shù)據(jù))的分組。全部的幀/分組或信元變成低水平通信的有效載荷。

北板-南板

返回型衛(wèi)星返回艙的有效載荷有回收的信息載體、材料或制品。遙感衛(wèi)星的有效載荷有多光譜掃描儀、紅外掃描儀、合成孔徑雷達(dá)、微波輻射計(jì)、微波散射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、超光譜成像儀以及遙感信息的數(shù)傳設(shè)備。通信衛(wèi)星的有效載荷有通信轉(zhuǎn)發(fā)器和天線。導(dǎo)航衛(wèi)星的有效載荷有衛(wèi)星時(shí)鐘、導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)注入接收機(jī)。偵察衛(wèi)星的有效載荷有可見(jiàn)光膠片型相機(jī)、可見(jiàn)光CCD相機(jī)、雷達(dá)信息信號(hào)接收機(jī)(信道化接收機(jī)、測(cè)向接收機(jī))和天線陣及大幅面測(cè)量相機(jī)等。單一用途的衛(wèi)星，一般裝有一種或兩種有效載荷。多用途衛(wèi)星，一般裝有幾種有效載荷。隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，有效載荷也在逐步向低功耗、小質(zhì)量和小體積的方向發(fā)展。對(duì)于對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星而言，把多種遙感器安裝在一顆衛(wèi)星上去完成不同的任務(wù)，是提高效費(fèi)比的主要發(fā)展趨勢(shì)。安裝不同有效載荷的衛(wèi)星，結(jié)果就是多用途衛(wèi)星，如資源偵察衛(wèi)星、環(huán)境氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星等

衛(wèi)星有效載荷的分類(lèi)

一般可分為：科學(xué)探測(cè)和實(shí)驗(yàn)類(lèi)、信息獲取類(lèi)、信息傳輸類(lèi)、信息基準(zhǔn)類(lèi)。有時(shí)可按所涉及的專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域分類(lèi)(光學(xué)遙感器、微波遙感器)按應(yīng)用分類(lèi)(通信衛(wèi)星有效載荷、氣象衛(wèi)星有效載荷、地球資源衛(wèi)星有效載荷、海洋衛(wèi)星有效載荷、導(dǎo)航衛(wèi)星有效載荷、偵查衛(wèi)星有效載荷、科學(xué)衛(wèi)星有效載荷、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星有效載荷等)

1.科學(xué)探測(cè)和實(shí)驗(yàn)類(lèi)用于探測(cè)空間環(huán)境、觀測(cè)天體和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各種儀器、設(shè)備和系統(tǒng)等。 1)可以專(zhuān)門(mén)裝載于科學(xué)衛(wèi)星上如：“實(shí)踐”衛(wèi)星上的宇宙射線計(jì) 2)可以搭載于某些應(yīng)用衛(wèi)星上如：“風(fēng)云二號(hào)”衛(wèi)星上的質(zhì)子和電子探測(cè)器

2.信息獲取類(lèi)用于對(duì)地觀測(cè)的各種遙感器如：“風(fēng)云一號(hào)”上的10波段掃描輻射計(jì)，“風(fēng)云二號(hào)”上的多通道自旋掃描輻射計(jì)，“資源一號(hào)”上的多光譜CCD相機(jī)和紅外多光譜掃描儀，返回式相機(jī)上的膠片相機(jī)

有效載荷

4.信息基準(zhǔn)類(lèi)用于提供空間基準(zhǔn)和時(shí)間基準(zhǔn)信息的各種儀器、設(shè)備和系統(tǒng)。如：導(dǎo)航衛(wèi)星的高穩(wěn)定頻標(biāo)，重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星上的激光角反射器等。

衛(wèi)星有效載荷設(shè)計(jì)的一般原則

理解用戶(hù)需求，確定總體技術(shù)指標(biāo)研究各種限制條件，選擇有效載荷方案合理分配技術(shù)指標(biāo)通過(guò)仿真和試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)

衛(wèi)星有效載荷設(shè)計(jì)的一般技術(shù)要求1、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的要求(1)能適應(yīng)力學(xué)環(huán)境要求(2)能適應(yīng)失重狀態(tài)要求(3)能適應(yīng)真空狀態(tài)要求(4)能適應(yīng)溫度變化要求(5)能適應(yīng)空間輻射環(huán)境要求2、質(zhì)量、體積、功耗與可靠性要求3、必須滿(mǎn)足與衛(wèi)星平臺(tái)之間的特定關(guān)系4、必須滿(mǎn)足與應(yīng)用系統(tǒng)之間的特定關(guān)系

通信衛(wèi)星的有效載

基本組成和工作原理1、基本組成1)轉(zhuǎn)發(fā)器：實(shí)質(zhì)是一臺(tái)寬頻帶的收發(fā)信機(jī)。2)天線：用于衛(wèi)星通信信號(hào)收發(fā)。有時(shí)可完成測(cè)控信號(hào)的收發(fā)。分為：全球波束、半球波束、區(qū)域波束、點(diǎn)波束、多波束以及賦形可變波束天線等。2、工作原理天線接收上行信號(hào)，送到轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工，再由天線將加工后的信號(hào)作為下行信號(hào)發(fā)出，完成通信信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

性能參數(shù)和主要設(shè)計(jì)考慮1、性能參數(shù)(1)與射頻電平有關(guān)的性能參數(shù)：等效全向輻射功率、接收系統(tǒng)增益噪聲溫度比、飽和功率通量密度(2)與頻段及帶寬有關(guān)的參數(shù)：通信頻段、帶寬和頻率再用特性(3)與通信品質(zhì)有關(guān)的參數(shù)2、主要設(shè)計(jì)考慮要在規(guī)定的頻段、帶寬、服務(wù)區(qū)覆蓋要求等條件下，對(duì)確定的與通信容量和通信品質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)合理的分配。

地球資源衛(wèi)星有效載荷

地球資源衛(wèi)星是用于地球資源探測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)的遙感衛(wèi)星。地球資源衛(wèi)星的有效載荷主要是各類(lèi)遙感器以及遙感傳輸設(shè)備。遙感器大致可分為：多光譜類(lèi)、成像光譜儀類(lèi)、高空間分辨率類(lèi)和合成孔徑雷達(dá)類(lèi)。

全球氣象衛(wèi)星布局

氣象衛(wèi)星分極地軌道和靜止軌道兩種。有效載荷指星上用于氣象信息獲取、處理、存儲(chǔ)及發(fā)送的設(shè)備。主要包括：遙感器、實(shí)時(shí)信息處理器、大容量數(shù)據(jù)記錄器及發(fā)射機(jī)等

海洋衛(wèi)星有效載荷

用于探測(cè)海洋水色要素(葉綠素濃度、懸浮物和污染物)，深海表面拓?fù)?海平面高度的空間分布)，海洋動(dòng)力環(huán)境(海面風(fēng)場(chǎng)、海浪、海冰等)。有效載荷包括不同種類(lèi)的光學(xué)遙感器和微波遙感器

導(dǎo)航衛(wèi)星有效載荷

衛(wèi)星導(dǎo)航的基本作用是向各類(lèi)用戶(hù)實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確、連續(xù)的位置、速度和時(shí)間信息。分類(lèi)：低軌測(cè)速導(dǎo)航系統(tǒng)、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、全球同步衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定系統(tǒng)

低軌測(cè)速導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星有效載荷

第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。美國(guó)的“子午儀”衛(wèi)星，蘇聯(lián)的“圣卡達(dá)”衛(wèi)星利用地面用戶(hù)終端機(jī)測(cè)定導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射載波的多普勒頻移，確定衛(wèi)星在不同時(shí)刻的兩個(gè)位置至用戶(hù)位置的距離差，得出旋轉(zhuǎn)雙曲面的基本導(dǎo)航方程；根據(jù)衛(wèi)星在每時(shí)刻的軌道位置并利用多組基本導(dǎo)航方程解出用戶(hù)的位置。

全球氣象衛(wèi)星布局

美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)用戶(hù)同時(shí)接收四顆衛(wèi)星的編碼信號(hào)，測(cè)量這四顆星各自到用戶(hù)的偽距，并由解讀衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航電文得到衛(wèi)星的位置，從而進(jìn)行定位。

全球同步衛(wèi)星無(wú)線電測(cè)定系統(tǒng)(RDSS)衛(wèi)星有效載荷

“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)地面中心通過(guò)兩顆衛(wèi)星上的C/S轉(zhuǎn)發(fā)器向用戶(hù)發(fā)送誰(shuí)要定位的詢(xún)問(wèn)信號(hào)，需要定位的用戶(hù)接收到任一顆衛(wèi)星的詢(xún)問(wèn)信號(hào)后，即可響應(yīng)詢(xún)問(wèn)，發(fā)出定位申請(qǐng)；地面中心站收到來(lái)自?xún)深w衛(wèi)星L/C轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)的應(yīng)答信號(hào)，即可測(cè)定地面中心站分別經(jīng)兩顆衛(wèi)星到用戶(hù)的距離和。由于衛(wèi)星位置可通過(guò)測(cè)軌獲得，便可導(dǎo)出用戶(hù)至每顆衛(wèi)星的距離；利用存儲(chǔ)在地面中心站數(shù)據(jù)庫(kù)中的地形數(shù)字高程，算出用戶(hù)所在的位置，通過(guò)其中一顆衛(wèi)星通知用戶(hù)，完成定位。

偵察衛(wèi)星有效載荷

主要包括：成像偵查衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星和海洋監(jiān)視衛(wèi)星等

成像偵查衛(wèi)星有效載荷

1、膠片相機(jī)2、傳輸型相機(jī)3、合成孔徑雷達(dá)(SAR)

電子偵察衛(wèi)星有效載荷

1、天線? 2、接收機(jī)? 3、信號(hào)處理設(shè)備

導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星和海洋監(jiān)視衛(wèi)星有效載荷

1、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星有效載荷利用星上的紅外探測(cè)儀，探測(cè)導(dǎo)彈飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)尾焰的紅外輻射，配合電視攝像機(jī)及時(shí)準(zhǔn)確地判斷敵方導(dǎo)彈方向。2、海洋監(jiān)測(cè)衛(wèi)星有效載荷裝有雷達(dá)，無(wú)線電接收機(jī)，紅外探測(cè)器等偵察設(shè)備，監(jiān)視海上艦船和潛艇的活動(dòng)。

科學(xué)衛(wèi)星有效載荷

科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星，是用來(lái)進(jìn)行空間物理環(huán)境探測(cè)的衛(wèi)星。它攜帶著各種儀器，穿行于大氣層和外層空間，收集來(lái)自空間的各種信息，使人們對(duì)宇宙有了更深的了解，為人類(lèi)進(jìn)入太空、利用太空提供了十分寶貴的資料。世界各國(guó)最初發(fā)射的衛(wèi)星多是這類(lèi)衛(wèi)星或是技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。

科學(xué)探測(cè)有效載荷的種類(lèi)和主要性能

1、空間帶電粒子探測(cè)器2、空間輻射效應(yīng)探測(cè)器3、太陽(yáng)輻射探測(cè)器