日本“地球環(huán)境變化觀測任務(wù)”衛(wèi)星

□□1997年,在《聯(lián)合國氣候變化公約》締約方第3次會議上，日本承諾研制發(fā)射“溫室氣體觀測衛(wèi)星”（GOSAT）和由6顆星組成的“地球環(huán)境變化觀測任務(wù)”（GCOM）衛(wèi)星。日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）于2004年1月發(fā)射了GOSAT，同時計劃2012年夏天在種子島宇航中心發(fā)射GCOM的第1顆衛(wèi)星—地球水環(huán)境變化監(jiān)測衛(wèi)星－1（GCOM-W1）。

1 GCOM概況

GCOM研制背景及衛(wèi)星簡介

1997年12月，在日本京都召開了《聯(lián)合國氣候變化公約》締約方第3次會議，所有締約國參加了這次會議。會上，締約國全面、認真地討論了臭氧層遭破壞、全球氣候變暖、自然災(zāi)害頻發(fā)等狀況及其給人類生活帶來的嚴重危害，提請所有入會國在氣候變化框架條約的基礎(chǔ)上簽訂了《京都議定書》。議定書對限制發(fā)達國家溫室氣體排放量提出了具體要求，明確規(guī)定，到2010年，發(fā)達國家二氧化氮等6種溫室氣體的排放量必須比1990年減少5.2%等量化數(shù)據(jù)，確定條約于2005年2月16日正式生效。在這次會上，日本承諾率先研制并于2008年夏季（實際2009年1月3日）發(fā)射GOSAT，同時保證在2009－2013年的5年間向議定書簽字國無償提供GOSAT的觀測數(shù)據(jù)；美國也承諾研制和發(fā)射“軌道碳觀測”（OCO）衛(wèi)星，但因火箭故障，未能按預(yù)定程序要求拋掉整流罩致使該衛(wèi)星墜入南極洲海域；按會議要求，日本還要研制和發(fā)射由6顆星組成的GCOM衛(wèi)星。

為實現(xiàn)《聯(lián)合國氣候變化公約》締約方第3次會議的承諾， JAXA從2005年4月開始GCOM的概念設(shè)計，確定GCOM由6顆星，即3顆GCOM－W衛(wèi)星（GCOM－W1、W2、W3）和3顆GCOM－C衛(wèi)星（GCOM－C1、C2、C3）組成，旨在構(gòu)筑一個可全面、有效進行空間觀測的系統(tǒng)，利用這一系統(tǒng)，通過長期（10～15年）、高精度、不間斷地觀測，為監(jiān)測和保護人類環(huán)境服務(wù)。它們將從2012年開始先后發(fā)射入軌，為達到長期觀測的目的，每顆星還配備2顆后繼星，計劃在上顆星完成預(yù)定飛行任務(wù)的前一年發(fā)射其后繼星，以便留有足夠的時間確認衛(wèi)星的性能，完成對星上觀測遙感器進行比較、校正，確保觀測精度，并確認星上儀器的穩(wěn)定性，確保它在正式接替上一顆星后可繼續(xù)不間斷、高水準地執(zhí)行觀測任務(wù)，為用戶提供高可靠性的觀測數(shù)據(jù)。

在JAXA的支持下，日本電氣公司（NEC）以招標方式成為GCOM衛(wèi)星的主承包商，負責衛(wèi)星公用艙的研制，并與NEC-東芝空間系統(tǒng)公司（NTS）一起負責其主要姿態(tài)控制核心部件和遙感器的研制。

如何縮短衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)傳遞的潛隱狀態(tài)時間（從獲取觀測數(shù)據(jù)到向用戶提供應(yīng)用數(shù)據(jù)且傳送到應(yīng)用現(xiàn)場所需的時間）非常重要，因此被列為重要的攻關(guān)課題。通常，氣象預(yù)報用觀測數(shù)據(jù)的有效期僅為3h。GCOM衛(wèi)星每天繞地球運行14圈，每圈在北極附近的斯巴爾巴托站接收數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)立即被傳送回設(shè)在日本的接收站，這樣，就可大幅度地縮短數(shù)據(jù)傳遞的潛隱狀態(tài)時間，這種實時向地面站傳送觀測數(shù)據(jù)的方式，可充分滿足用戶對數(shù)據(jù)的即時性要求，確保用戶在最短的時間就可獲取滿意的實時數(shù)據(jù)。

GCOM地面系統(tǒng)

作為GCOM的總負責機構(gòu)，JAXA不僅負責衛(wèi)星總體設(shè)計以及計劃的審定、綜合管理和星載遙測數(shù)據(jù)評價，還將統(tǒng)籌在軌運行與應(yīng)用管理；筑波空間中心負責利用JAXA的地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下達衛(wèi)星控制指令，并獲取衛(wèi)星運行狀況的遙測數(shù)據(jù)。

利用GCOM進行長期、不間斷的觀測計劃

測試中的GCOM－W1衛(wèi)星

為進一步拓寬GCOM的每顆衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，還構(gòu)建了網(wǎng)頁并向用戶開放，這樣不僅從事氣象變化研究的機構(gòu)、大學(xué)和研究所，即便是普通研究人員也可利用網(wǎng)絡(luò)簡便地下載其所需的信息，實時地開展各項研究與應(yīng)用。

為滿足對第1、3、5發(fā)星（GCOM－W1、W2、W3）和第2、4、6發(fā)星（GCOM-C1、C2、C3）的試驗、發(fā)射和應(yīng)用需求，GCOM地面系統(tǒng)起碼必須滿足長達20年的運行與管理、應(yīng)用要求。因此，在開發(fā)GCOM地面系統(tǒng)時采取了以下有效對策：

1）必須確保系統(tǒng)既能在短時間內(nèi)滿足衛(wèi)星應(yīng)用計劃需求，又可通過及時改造成為足以滿足長期計劃需求的高可靠系統(tǒng)。

2）必須確保系統(tǒng)成為一個既可長時間進行衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，又可生成指令的系統(tǒng)。

3）必須使系統(tǒng)成為一個可用于長期評價衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)的高可靠系統(tǒng)。

4）必須使系統(tǒng)成為迄今可以最快速度接收衛(wèi)星所提供的各種觀測數(shù)據(jù)，特別是接收實時遙測數(shù)據(jù)的最先進的接收站。

5）必須確保系統(tǒng)成為一個既可處理各項觀測數(shù)據(jù)，又可精確地計算出各種物理量的系統(tǒng)。

6）通過調(diào)動公開招募的研究人員與筑波空間中心的研究人員的積極性，使之精誠合作，共同開發(fā)出一種實用、可精確計算出所需物理量的算法。

7）必須使這一系統(tǒng)成為一個既可長期、安全地保存所計算出的各種物理量，又可向用戶（既包括研究機構(gòu)，也包括普通研究人員）實時地提供所保存的這些物理量和衛(wèi)星數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

利用這一系統(tǒng)必須能夠完成包括結(jié)構(gòu)、微調(diào)、正弦波、振動、沖擊、音響、真空、電波、輻射、電磁相容性，以及衛(wèi)星各分系統(tǒng)、整星試驗等在內(nèi)的衛(wèi)星發(fā)射前所必須進行的全部試驗，以確保衛(wèi)星可按計劃要求準時發(fā)射。

GCOM－W1和GCOM－C1分別于2006年和2007年開始研制。前者的研制工作順利，已利用地面系統(tǒng)對GCOM－W1衛(wèi)星進行了除系統(tǒng)聯(lián)試之外的所有試驗，衛(wèi)星將于2012年發(fā)射；后者的研制和試驗也進行得比較順利，衛(wèi)星計劃于2013年發(fā)射。

GCOM衛(wèi)星的主要性能參數(shù)

2 GCOM衛(wèi)星的主要特點

NEC公司有開發(fā)“向日葵”系列氣象衛(wèi)星（GMS）、先進地球觀測衛(wèi)星-1、2（ADEOS－1、2）和“先進陸地觀測衛(wèi)星”（ALOS，也稱大地號）的經(jīng)驗。JAXA 和NEC 等認真查找了ADEOS－1、2在軌運行所出現(xiàn)的故障，深入分析了其原因，總結(jié)了其成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)，從提高可靠性、確保在軌運行壽命與應(yīng)用成效，有效地降低衛(wèi)星質(zhì)量（控制在2t之內(nèi)）和控制開發(fā)成本的角度考慮，采用新的系統(tǒng)工程設(shè)計理念完成了GCOM衛(wèi)星設(shè)計。

最大幅度利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)

JAXA在向宇宙開發(fā)委員會所遞交的報告書中承諾：一定要最大幅度利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，在最短時間內(nèi)研制出一種性能可靠、運行穩(wěn)定且低成本的公用艙。GCOM衛(wèi)星第一期工程參考了美國航空航天局（NASA）的技術(shù)準備等級（TRL）等一系列文件，結(jié)合日本本國的實際情況，制定了日本國家技術(shù)準備等級標準，并分9個步驟對經(jīng)飛行考驗的ALOS、“超高速互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星”（WINDS）和“月女神”（SELENE）等的儀器和技術(shù)進行了逐一評價，并從技術(shù)管理角度將GCOM衛(wèi)星第一期工程分為4個階段，評價其技術(shù)成熟度和技術(shù)變更程度及其隱含的危險率；而對那些關(guān)鍵儀器和部件，則研制了開發(fā)模型，并以試驗的方法進行性能評價，確認其性能，從而達到確保可靠性和縮短研制周期的目的。

GCOM衛(wèi)星第1期工程所采用的成熟技術(shù)

全面提高可靠性

GCOM系列衛(wèi)星第一期工程采用了GOSAT所采用的雙電源系統(tǒng)和雙太陽電池翼系統(tǒng)，也就是說電源系統(tǒng)向星載儀器供電所采用的是雙系統(tǒng)設(shè)計：無論是太陽電池翼還是電源總線中的任何一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，衛(wèi)星的公用艙都不會喪失功能。此外，還設(shè)計了被稱之為“簡并化模式”的衛(wèi)星工作模式，可做到縱然太陽電池翼系統(tǒng)和電源系統(tǒng)中有一個系統(tǒng)出故障，衛(wèi)星仍可繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)；即便電源系統(tǒng)的供電能力減半，依然能夠繼續(xù)進行觀測，這樣可有效地提高衛(wèi)星的生存能力。

其實，設(shè)計者不僅在衛(wèi)星公用艙，而且在如何提高觀測遙感器可靠性方面也采取了許多有效對策，如AMSR－2不僅繼承了經(jīng)在軌飛行驗證證明性能可靠的AMSR、改進型高性能微波輻射計（AMSR-E）的成果，而且穩(wěn)妥地采用了冗余設(shè)計：在信號處理部分以及用于對AMSR－2進行角動量補償?shù)膭恿枯喌染捎昧巳哂嘣O(shè)計，這樣就可有效地降低，乃至杜絕因單點故障所可能造成的衛(wèi)星無法完成整個飛行任務(wù)等風險；而對SGLI[由可見光近紅外輻射計（VNR）和紅外掃描輻射計（IRS）兩個模塊組成]則采取了VNR和IRS系統(tǒng)中輻射計部分所采取的彼此獨立設(shè)計等措施，以提高魯棒性。

GOSAT衛(wèi)星在軌示意圖

通用化設(shè)計

GCOM－W1、W2、W3和GCOM－C1、C2、C3這6顆衛(wèi)星均采用統(tǒng)一的箱型公用艙，其殼體上配備桁架結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體上搭載觀測遙感器等與執(zhí)行任務(wù)有關(guān)的飛行任務(wù)儀器；公用艙上的儀器和設(shè)備80%以上均為標準化、通用化、系列化設(shè)計的部件。

系統(tǒng)工程管理

GCOM－W1衛(wèi)星外觀及主要部件配置圖（左），GCOM－C1衛(wèi)星外觀及主要部件配置圖（右）

GCOM衛(wèi)星自第一期工程起就采用JAXA先進的系統(tǒng)工程管理方法，重點抓提高各類人員和團隊的素質(zhì)問題；通過建立一個高素質(zhì)的開發(fā)、管理隊伍和構(gòu)筑一個完善的可有效防止人為差錯的防御網(wǎng)，并從加強對設(shè)計、采購、制造、組裝的質(zhì)量跟蹤管理入手，努力提高分系統(tǒng)、系統(tǒng)的研制水平，確保可靠性，降低風險度。做到：從最高決策者到全體參加設(shè)計的工程師都具備根據(jù)飛行任務(wù)要求，可實時、高效、跟蹤和分析星載系統(tǒng)、地面管控、操作系統(tǒng)等是否滿足系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細、衛(wèi)星系統(tǒng)開發(fā)規(guī)格明細，乃至產(chǎn)品出廠檢測文件—設(shè)計規(guī)格明細等的要求，特別是對最高決策者，要求不僅要具備確認其領(lǐng)導(dǎo)的各級各類人員的這種追蹤能力的強弱，還要具備根據(jù)對其直接管理的高層人員的追蹤狀況以及獲取的信息，定期地對他們進行能力分析，早期發(fā)現(xiàn)其薄弱環(huán)節(jié)，實時、有針對性地對其每位直接管理的高層人員提出從各系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細到衛(wèi)星運行等管理方面的具體要求，以及各部門、各關(guān)鍵崗位可能出現(xiàn)和亟待解決的問題、應(yīng)采取的對策，及時更改設(shè)計規(guī)格明細中的相關(guān)文件等，以確保設(shè)計和加工的正確性，開發(fā)的有序性，試驗的順暢性，從而盡最大可能有效地防止人為差錯，達到好、快、省的開發(fā)，并將這一系列的每顆星都按計劃送入預(yù)定軌道，順利完成既定飛行任務(wù)的目的。

GCOM－W1衛(wèi)星的主要監(jiān)測參數(shù)

3 GCOM－W1

早在2009年就已完成GCOM－W1衛(wèi)星的詳細設(shè)計，2010年8月完成了GCOM－W1飛行樣機制作，自2011年初開始系統(tǒng)聯(lián)試，原計劃2011年秋用H－2A火箭將GCOM－W1和“韓國多用途衛(wèi)星”（KOMPSAT）發(fā)射到預(yù)定軌道上。

公用艙

6顆GCOM衛(wèi)星的公用艙采用的都是以日本ALOS公用艙（NEC公司研制）為基礎(chǔ)，經(jīng)認真修改實現(xiàn)部件小型、輕型化，大幅度增加有效載荷比的中型衛(wèi)星的公用艙。它分別由遙測、跟蹤與控制系統(tǒng)（TT＆C），飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（MDHS），展開監(jiān)控系統(tǒng)（DM），太陽電池翼系統(tǒng)（PDL），電源系統(tǒng)（EPS），姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)（AOCS），推進系統(tǒng)（RCS），熱控系統(tǒng)（TCS）和儀表系統(tǒng)（INT）組成。各系統(tǒng)特點如下：

（1）遙測、跟蹤與控制系統(tǒng)

GCOM衛(wèi)星公用艙的遙測、跟蹤與控制系統(tǒng)采用ALOS上所使用的的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及已在日本多顆衛(wèi)星上采用的射頻系統(tǒng)等成熟技術(shù)。

（2）飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

為確保滿足對全球觀測和實時信息傳輸?shù)蕊w行任務(wù)要求，飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用了日本SELENE上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)/通信系統(tǒng)的成熟技術(shù)。

（3）展開監(jiān)控系統(tǒng)

展開監(jiān)控系統(tǒng)采用WINDS上所使用并證明性能穩(wěn)定、可靠的展開監(jiān)控系統(tǒng)。

（4）太陽電池翼系統(tǒng)

GCOM衛(wèi)星采用WINDS衛(wèi)星上的太陽電池翼，可確保提供4000W以上的電能，即便是太陽電池雙翼中有某一翼喪失供電能力，仍可確保在壓縮少量應(yīng)用項目后的供電需求。

（5）電源系統(tǒng)

其電源系統(tǒng)采用SELENE用的雙電源系統(tǒng)，其主要特點是供電能力強，夠經(jīng)受住空間苛刻的環(huán)境考驗，而且噪聲低。它采用交叉緊固夾板式雙總線連接，萬一太陽電池翼系統(tǒng)中某一翼出現(xiàn)故障，該電源系統(tǒng)仍可通過提供蓄電池的全部蓄能來確保衛(wèi)星在設(shè)計壽命期間圓滿地完成各項觀測任務(wù)。

（6）姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)

GCOM－W1衛(wèi)星 姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)原封不動地繼承了在軌積累了豐富運行和管理經(jīng)驗的ALOS衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)星載計算機的先進技術(shù)：配備64位MPU控制器，采用三重冗余設(shè)計，在軌運行期間即便發(fā)生諸如因強輻射等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)的軟件差錯等，依然可保證計算機安全連續(xù)運行，確保完成飛行任務(wù)。

GCOM－W1的 姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)配置12個4N的推力器，其中8個用于姿態(tài)控制，4個用于軌道控制。這樣，即便配備直徑達2m天線的AMSR－2出現(xiàn)異常，產(chǎn)生大的干擾力矩，軌道控制推力器出現(xiàn)雙重故障時，仍可確保提供軌道控制運行所需的推力。

（8）熱控系統(tǒng)

熱控系統(tǒng)采用以電子控制方式為主系統(tǒng)，機械控制方式為輔系統(tǒng)的雙重熱控系統(tǒng)。這樣即便電子控制方式出現(xiàn)雙重故障，仍可以機械控制方式有效地工作完成熱控任務(wù)，保證星載儀器在設(shè)計容許的溫度范圍內(nèi)有效地工作，確保完成全部飛行任務(wù)。

（9）儀表系統(tǒng)

衛(wèi)星的三大分系統(tǒng)—飛行任務(wù)、公用艙和推進系統(tǒng)的儀表系統(tǒng)全部采用分離模塊結(jié)構(gòu)，所以可采用并行方式進行組裝集成，縮短了制作時間，確保有足夠的試驗時間。此外，GCOM－W1與GCOM－C1衛(wèi)星的公用艙模塊和反作用控制系統(tǒng)模塊不僅設(shè)計成完全通用，而且在設(shè)計時還充分考慮了這兩個模塊必須滿足AMSR－2在軌所要執(zhí)行的飛行任務(wù)的要求。

AMSR-2

AMSR－2是在NTS公司為ADEOS－2研制的AMSR和為NASA“水”（Aqua）衛(wèi)星研制的AMSR－E的基礎(chǔ)上，研制、配有當今世界上最大主反射鏡（2m）的新型圓錐掃描式波輻射計。它包括主反射鏡、微波輻射接收機，在軌運行期間，其轉(zhuǎn)速為40r/min，與地表觀測站點的垂直入射角為55°。它是一種在對地表進行掃描（掃描寬度為1450km）的同時，以微波方式對地表放射出7個頻帶（帶寬為6～89GHz）的微波進行觀測和測量的高精度測量遙感器，可獲得全球降水量、水蒸氣量、海洋風速、水溫、陸域水分含量、積雪深度等詳細數(shù)據(jù)。

GCOM－W1的主要性能、參數(shù)

AMSR－2對地表進行觀測的概念圖

GCOM-W1衛(wèi)星的設(shè)計方法及其特點

進行GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮了如何對這樣一個系統(tǒng)較龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的衛(wèi)星系統(tǒng)更有效地進行設(shè)計和管理等問題，采用了系統(tǒng)工程管理方法，同時繼承了傳統(tǒng)的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計方法中系統(tǒng)設(shè)計管理的成功經(jīng)驗，事實證明非常有效。

在本研究所觀測的由新異oddball范式所誘發(fā)的ERPs成分中，與注意功能關(guān)系最為密切的是P3。P3包括P3a和P3b兩個亞型[6]，正如在本研究中新異刺激和靶刺激均能成功地誘發(fā)P3，但兩者的認知加工意義(在本研究中是注意功能)則有所區(qū)別。

衛(wèi)星開發(fā)所選擇的V曲線法

（1）V曲線式的開發(fā)方法

衛(wèi)星開發(fā)選擇的是V曲線法，按自上向下的設(shè)計方法提出的初樣設(shè)計要求；以試驗和組裝順序、按自底向上的方法確定從產(chǎn)品組裝到完成整個系統(tǒng)制造的全過程，而且還以設(shè)計和制造為中心制定了試驗計劃。而GCOM－W1開發(fā)則是將初樣設(shè)計階段作為要求分析階段；把初樣設(shè)計階段作為方案驗證階段所要驗證內(nèi)容。通過設(shè)計分析和開發(fā)試驗，確認了采用這一方法進行設(shè)計和驗證的穩(wěn)妥性，之后才正式啟動開發(fā)階段的各項工作。

在GCOM－W1系統(tǒng)研制過程中，由初樣設(shè)計階段的以開發(fā)設(shè)計規(guī)格明細為基礎(chǔ)，過渡到按細目分解，進一步則要過度到對以系統(tǒng)設(shè)計為基礎(chǔ)的分系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細、部件設(shè)計規(guī)格明細進行詳細分解—要求以分析活動為重點，展開按細目分類分析，然后才過渡到初樣、正樣設(shè)計階段。

（2）從要求到設(shè)計的可追蹤性

按照衛(wèi)星開發(fā)V曲線法，在GCOM－W1系統(tǒng)設(shè)計過程中主抓了系統(tǒng)工程要求分析，在此基礎(chǔ)上開展各項設(shè)計活動。在系統(tǒng)工程階段有5個與要求有關(guān)的主要質(zhì)量要素：完整性；一致性；可追蹤性；可測試性；奇異性。

GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)開發(fā)方法

正確地設(shè)定并嚴格按要求、依據(jù)分析結(jié)果—系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細和分系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細進行開發(fā)與試驗，是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。為確保質(zhì)量的可追蹤性，還開發(fā)了用于確認跟蹤能力的矩陣，從而確保相對于開發(fā)規(guī)格明細的系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細，以及相對于系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細的分系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細的可追蹤性及其質(zhì)量的高可靠性。

由JAXA主抓可追蹤性管理活動，它以提示開發(fā)規(guī)格明細為主，目的是確保從飛行任務(wù)要求條件說明書到開發(fā)規(guī)格明細表在內(nèi)的所有文件均具有可追蹤性。為此，GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)采取了一種可確保從對飛行任務(wù)要求到衛(wèi)星系統(tǒng)要素—分系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細都能夠進行追蹤的設(shè)計方法。

利用這一方法所取得的基本設(shè)計結(jié)果，制定了系統(tǒng)樣機飛行試驗（PFT）計劃，對系統(tǒng)設(shè)計說明書的可追蹤性進行了評價；然后將這一評價結(jié)果反映到初樣設(shè)計階段，在此基礎(chǔ)上進一步細化，形成了具體試驗計劃。

（3）開展以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)的規(guī)格明細設(shè)計

按照系統(tǒng)工程要求，對整個壽命周期內(nèi)的具體要求進行了分析，主抓了應(yīng)用階段的要求分析，明確了使用方法。在這里以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)所進行的規(guī)格明細設(shè)計為例進行了說明。

通過根據(jù)飛行任務(wù)要求條件進行追蹤確定了GCOM－W1衛(wèi)星的應(yīng)用概念。JAXA負責這一概念的提示，以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)開展了應(yīng)用最佳化設(shè)計，其設(shè)計結(jié)果已反映到衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格明細中。此外，在初樣設(shè)計階段，通過分析，驗證了應(yīng)用最佳化活動后才進行正樣設(shè)計，取得了滿意的結(jié)果，然后再將其作為應(yīng)用文件輸入到檔案庫，供后繼星研制用。

采取這樣的方法就可確保從飛行任務(wù)要求條件到衛(wèi)星系統(tǒng)規(guī)格明細的一致性，從而實現(xiàn)確保應(yīng)用設(shè)計的可實現(xiàn)性和可追蹤性。

4 GCOM－C1

GCOM－C1的公用艙與GCOM－W1的主要異同點

GCOM－C1與GCOM－W1衛(wèi)星采用相同的公用艙，發(fā)射火箭和軌道壽命也相同，但搭載的遙感器不同，軌道高度、質(zhì)量和供電能力也略有不同。GCOM－C1搭載的是SGLI，為滿足飛行任務(wù)要求，與GCOM－W1相比，GCOM－C1在公用艙設(shè)計方面有3點變化。

（1）飛行任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

GCOM－C1所搭載的SGLI的最大傳輸速率（20.4Mbit/s）約為GCOM－W1所搭載的AMSR－2（111.1kbit/s）的200倍，為滿足發(fā)射輸出頻率要求，GCOM－C1改用了X頻段傳輸系統(tǒng)。

（2）增加了姿態(tài)軌道控制系統(tǒng)恒星敏感器的配置數(shù)量

GCOM－C1搭載的SGLI的數(shù)據(jù)傳輸量大，對指向控制精度要求更加嚴格，因此GCOM－C1公用艙恒星敏感器配置數(shù)量由原來的2臺增加至3臺。

（3）調(diào)整了太陽電池翼的安裝位置

由于存在太陽電池翼干擾AMSR－2視場的問題，所以GCOM－W1的太陽電池翼偏置安裝在正負面的+Z方向上，而GCOM－C1不存在這一問題，因此將太陽電池翼仍按傳統(tǒng)方法安裝在±Y面的中心位置附近。

GCOM-C1搭載的遙感器—SGLI

VNR結(jié)構(gòu)圖

IRS結(jié)構(gòu)圖

SGLI是ADEOS－2搭載的、全球圖像遙感器（SGL）的后繼遙感器，它可對近紫外到熱紅外頻段（380nm～12μm）的多頻段進行測量，觀測并獲取云、浮塵、海洋顏色、植物生長、積雪、冰層覆蓋等多種信息。與SGL相比，SGLI拓展了觀測范圍，不僅可對海洋，還能對包括海洋沿岸的陸域進行觀測，其地表分辨率比SGL高（1km→250m）,因為采用了非偏振光以及多方向觀測的方法，所以可對陸地的浮塵進行觀測。

GCOM衛(wèi)星的應(yīng)用計劃

VNR是一種采用CCD的電子掃描式輻射計，不僅可對非偏振光（11個頻段），還可對偏振光（2個頻段）進行測量的遙感器。就偏振光而言，不僅可對與衛(wèi)星垂直方向，還可對與衛(wèi)星前進方向成±45°角的其他方向進行觀測。VNR對地面的掃描寬度達1150km，采用非偏振光進行觀測時，其空間分辨率可達250m，采用偏振光進行觀測時，其空間分辨率可達1km。

IRS 是一種機械掃描式輻射計，有短波紅外和熱紅外2個頻段，其中短波紅外為4個頻段，熱紅外為2個頻段，對地面的掃描寬度達1400km。其空間分辨率因頻段不同而異，短波紅外頻段為250m，熱紅外頻段為500m。

VNRI和IR系統(tǒng)均配備對太陽光和深空進行觀測用的校正窗口。

5 應(yīng)用計劃

JAXA通過發(fā)射GCOM將構(gòu)筑起一項通過長期（15～20年）觀測、構(gòu)建一個可不間斷地觀測與應(yīng)用系統(tǒng)，GCOM的任何一顆衛(wèi)星在軌運行過程中每1～2天就可覆蓋整個地球1次，獲取并向地面用戶提供包括海面水溫、土壤水分、云和浮塵等的相關(guān)觀測數(shù)據(jù)，用戶根據(jù)這些數(shù)據(jù)可計算出大量、有效地預(yù)測氣候變化的物理量，根據(jù)這些物理量可搞清楚全球氣候變化、水循環(huán)機理所需的各種數(shù)據(jù)。其中，GCOM－W配備的AMSR－2用于構(gòu)建一個可長期、不間斷地進行全球氣候變化和水循環(huán)機理的系統(tǒng)，利用這一系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)可進行氣候變化研究和發(fā)布氣象預(yù)測與漁業(yè)狀況等的大量信息；GCOM－C配備的SGLI則可進行多頻段的觀測與測量，獲取的信息可用來對云、浮塵、海洋顏色、海面水溫、海洋生物、植物分布、冰和雪等的觀測。

GCOM衛(wèi)星的應(yīng)用計劃

GCOM所獲取的各種大量觀測數(shù)據(jù)將分送到相關(guān)部門作為氣象預(yù)報，掌握漁業(yè)和海洋情況，發(fā)布海水和冰層等相關(guān)信息速報，以及作為人類掌握厄爾尼諾現(xiàn)象等與海洋氣象異常、赤道附近東太平洋海水溫度異常下降等有關(guān)現(xiàn)象的重要依據(jù)，為抑制北極海水減少以及全球谷物干旱，采取對策，設(shè)法減少自然災(zāi)害，確保農(nóng)、林、牧、漁豐收，以及人類為更好地制定長期、穩(wěn)妥地保護地球環(huán)境方案提供依據(jù)。

GCOM將會對人類準確地掌握大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)、制定控制和改善人類賴以生存的地球環(huán)境的方針大計奠定初步基礎(chǔ)。