國外海洋衛(wèi)星發(fā)展綜述

海洋在天氣和氣候變化中扮演著重要角色。通過海洋衛(wèi)星對海洋進行監(jiān)測在維護海洋權(quán)益、軍事保障、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)測等方面有重要作用。

民用海洋衛(wèi)星從功能上一般可以分為兩類：海洋水色衛(wèi)星和海洋動力環(huán)境衛(wèi)星；也有一些衛(wèi)星屬于綜合觀測型海洋衛(wèi)星，即可以同時具備海洋水色和動力環(huán)境監(jiān)測功能。軍用海洋衛(wèi)星主要分為電子型海洋監(jiān)視和雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星。海洋水色衛(wèi)星主要用于探測海洋水色要素，如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、有色可溶有機物等，此外也可獲得淺海水下地形、海冰、海水污染以及海流等有價值的信息。海洋動力環(huán)境衛(wèi)星主要用于獲得海面風(fēng)場、海面高度場、浪場、海洋重力場、大洋環(huán)流和海表溫度場等海洋動力環(huán)境參數(shù)。

海洋衛(wèi)星的靈魂是用于海洋觀測的有效載荷，主要包括海洋水色成像儀、微波輻射計、微波散射計、雷達高度計和合成孔徑雷達等。有的衛(wèi)星只攜帶一種載荷，有的衛(wèi)星攜帶多種載荷。

1 美國海洋衛(wèi)星的發(fā)展

美國海洋水色衛(wèi)星

美國海洋水色衛(wèi)星的有效載荷通常是多光譜掃描儀或成像儀。繼1978年美國雨云－7（Nimbus－7）衛(wèi)星的海岸帶水色掃描儀（CZCS）觀測數(shù)據(jù)的成功應(yīng)用之后，海洋水色成為衛(wèi)星重要的觀測內(nèi)容。

1997年8月1日，美國發(fā)射了專用的海洋水色衛(wèi)星—“海洋星”（Seastar），后重命名為軌道觀測－2（OrbView－2），星上唯一有效載荷為海洋觀測寬視場遙感器（SeaWiFS），其空間分辨率為1.13km，幅寬2800km，有8個工作波段。

美國于1999年12月和2002年5月發(fā)射的“土”（Terra）衛(wèi)星和“水”（Aqua）衛(wèi)星是“地球觀測系統(tǒng)”（EOS）的重要組成部分。這兩顆衛(wèi)星均攜帶了中分辨率成像光譜儀（MODIS），該光譜儀有36個通道，其分辨率為250m、500m、1km。

對于水色成像儀，通常認為雨云－7衛(wèi)星攜帶的海洋水色掃描儀為第一代，海洋觀測寬視場遙感器為第二代，中分辨率成像光譜儀為第三代，因為其分辨率最高，工作波段數(shù)量最多。

2019年，美國將發(fā)射“氣溶膠、云和生態(tài)學(xué)”先導(dǎo)星（PACE），該衛(wèi)星將搭載更先進的海洋水色成像儀（OES）。隨后發(fā)射的“氣溶膠、云和生態(tài)學(xué)”（ACE）衛(wèi)星也將攜帶水色成像儀。美國計劃2020后發(fā)射“沿海和空氣污染地球靜止衛(wèi)星探測項目”（GEO-CAPE）衛(wèi)星，將具有300m的空間分辨率，可用于海洋水色觀測。

美國海洋動力環(huán)境衛(wèi)星

美國海洋動力環(huán)境衛(wèi)星所攜帶的微波輻射計是被動式的微波遙感器，它本身不發(fā)射電磁波，而是通過被動地接收被觀測場景輻射的微波能量來探測目標(biāo)的特性；微波散射計、雷達高度計和合成孔徑雷達則都屬于主動雷達系統(tǒng)。微波散射計利用不同風(fēng)速下海面粗糙度對雷達后向散射系數(shù)的響應(yīng)間接地反演海表風(fēng)場信息；雷達高度計利用來自衛(wèi)星正下方的脈沖回波特征分別測量海面高度、有效波高及海面風(fēng)速；合成孔徑雷達利用衛(wèi)星運動綜合成大尺度的天線陣的原理，將沿軌跡單天線發(fā)射與接收的信號通過數(shù)據(jù)處理，提高被探測目標(biāo)的空間分辨率，以獲得海面的二維圖像。

雨云－7衛(wèi)星

“土”衛(wèi)星

“水”衛(wèi)星

（1）以微波輻射計為主要載荷的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星

通常，用于海洋觀測的微波輻射計工作于6.6～37GHz、89GHz等探測頻段，采用一定入射角的圓錐掃描方式進行對地掃描觀測。美國2002年發(fā)射的“水”衛(wèi)星攜帶先進微波掃描輻射計-E（AMSR-E），該儀器由日本提供。先進微波掃描輻射計-E在6.9～89GHz范圍內(nèi)有5個工作頻點（6.925GHz、10.65GHz、18.7GHz、23.8GHz、36.5GHz和89GHz），都具有雙極化方式，空間分辨率5.4～56km，幅寬1445km。

使用水平和垂直極化的微波輻射計無法進行海面風(fēng)向測量，而全極化微波輻射計可以測量海面風(fēng)場（風(fēng)速、風(fēng)向）的豐富信息，若頻率向下延伸到L頻段，還可進行海水鹽度和土壤濕度的測量。2003年1月，美國軍方成功發(fā)射了“克羅里斯”（Coriolis）衛(wèi)星，攜帶風(fēng)微波輻射計（WindSat），其代表著微波輻射計向全極化方向發(fā)展。風(fēng)微波輻射計工作在6.8GHz、10.7GHz、18.7GHz、23.8GHz和3 7.0 G H z等5個頻點，共有2 2個通道，其中10.7GHz、18.7GHz和37.0GHz通道是全極化的，6.8GHz和23.8GHz通道為雙極化（垂直極化和水平極化）。風(fēng)微波輻射計采用1.8m直徑偏置拋物反射面天線。

2 0 1 1年，美國發(fā)射了與阿根廷合作開發(fā)的科學(xué)應(yīng)用衛(wèi)星－D（S A C－D），其“寶瓶座”（Aquarius）載荷由美國航空航天局下屬噴氣推進實驗室（JPL）研制，它由工作在1.413GHz的L頻段推掃式偏振微波輻射計和工作在1.26GHz的散射計組成，用于探測海表鹽度。它的探測原理是應(yīng)用微波輻射計觀測海水的亮溫，再通過亮溫與鹽度的關(guān)系，應(yīng)用算法進行鹽度反演，就可以從微波輻射計得到的亮溫數(shù)據(jù)中反演出海水的鹽度。國際上統(tǒng)一的認識是選擇頻率為1.4GHz的L頻段作為鹽度遙感的首選頻段，因在這一頻段，亮溫對于海水鹽度的變化比較敏感。散射計的作用是對輻射計進行校正。

（2）以微波散射計為主要載荷的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星

微波散射計通常工作于Ku或C頻段，采用一定入射角的圓錐掃描方式進行觀測。1978年，美國發(fā)射了世界上第一顆專用“海洋衛(wèi)星”（Seasat），它的有效載荷海洋衛(wèi)星微波散射計（SASS）首次證明了微波散射計可以對海洋表面的風(fēng)矢量進行測量。該衛(wèi)星僅在軌工作了99天。

在海洋衛(wèi)星微波散射計基礎(chǔ)上，美國航空航天局于20世紀(jì)90年代初研制了名為美國航空航天局散射計（NSCAT）的微波散射計，并安裝在日本先進地球觀測衛(wèi)星－1（ADEOS－1）上；該衛(wèi)星于1996年8月發(fā)射，工作10個月后失效。為了保證數(shù)據(jù)連續(xù)性，美國航空航天局于1999年6月發(fā)射了“快速散射計”（QuikScat）衛(wèi)星，攜帶海風(fēng)散射計（SeaWinds）。

美國和歐洲微波散射計參數(shù)

（3）以雷達高度計為主要載荷的海洋動力環(huán)境衛(wèi)星

在海洋動力環(huán)境衛(wèi)星中，以雷達高度計為主要載荷的衛(wèi)星也稱為海洋地形衛(wèi)星。美國在70年代和80年代初發(fā)射的“天空實驗室”（Skylab）、地球軌道測地衛(wèi)星-3（Geos－3）和“海洋衛(wèi)星”上進行了高度計試驗。

美國海軍于1 9 8 5年發(fā)射了“測地衛(wèi)星”（Geosat），它是美國首顆業(yè)務(wù)化海洋地形衛(wèi)星，高度計由最初的米級提高到厘米級測量精度。1998年又發(fā)射了“測地衛(wèi)星后繼”（GFO）衛(wèi)星，測高精度從7cm提高到3.5cm，2008年該衛(wèi)星停止運行。

1992年8月，美國發(fā)射了美、法聯(lián)合研制的“托佩克斯/海神”（Topex/Poseidon）衛(wèi)星，星上裝載兩臺高精度高度計，它的成功發(fā)射與運行，是衛(wèi)星測高技術(shù)的一次飛躍。該衛(wèi)星攜帶的約翰-霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室研制的測高精度2.4cm的雙頻雷達高度計和法國國家空間研究中心（CNES）提供的海神－1（Poseidon－1）高度計，另外還搭載了美國航空航天局研制的托佩克斯微波輻射計（TMR）。2005年，“托佩克斯/海神”衛(wèi)星停止運行，運行時間13年。利用該衛(wèi)星的海面高度數(shù)據(jù)，研究人員推測出全球平均海平面以每年3.2mm的速度上升。

2001年12月和2008年6月，美國又分別發(fā)射賈森－1（Jason-1）和賈森－2海洋衛(wèi)星，它們與“托佩克斯/海神”衛(wèi)星位于同一軌道，賈森－1搭載海神－2高度計和賈森微波輻射計（JMR），賈森－2搭載了海神－3高度計和先進微波輻射計（AMR）。海神－1為單頻固態(tài)雷達高度計；而海神－2和3為雙頻固態(tài)雷達高度計，測高精度相同，其使用雙頻的目的主要是削弱電離層延遲的影響。此外，美國還規(guī)劃了賈森－3海洋衛(wèi)星。

對于海洋地形衛(wèi)星，定軌精度尤其是徑向精度是制約衛(wèi)星測高精度的關(guān)鍵因素之一。海洋測高衛(wèi)星一般采用衛(wèi)星激光測距（SLR）、星基多普勒軌道確定和無線電定位組合系統(tǒng)（DORIS）和“衛(wèi)星定位系統(tǒng)”（GPS）多項測定軌技術(shù)。

美國計劃在2016年后發(fā)射新一代海洋衛(wèi)星，即“地表水與海洋地形”（SWOT）衛(wèi)星，采用干涉合成孔徑雷達和常規(guī)高度計相結(jié)合的方式，獲得高時空分辨率，將具備120km幅寬，2cm測高精度。

美國軍用海洋衛(wèi)星

美國軍用海洋衛(wèi)星有“海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)”（NOSS），它是電子偵察型海洋監(jiān)視衛(wèi)星，主要任務(wù)是為美國海軍執(zhí)行海洋廣域監(jiān)視，可以監(jiān)視對方艦隊（或陸上雷達）的位置、航行方向或速度?！昂Ｑ蟊O(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)”共發(fā)展了三代：第一代有基本型和改進型兩種，其中第一組衛(wèi)星屬于試驗型衛(wèi)星，于1971年12月14日發(fā)射；第二代從1990年6月－1996年5月共發(fā)射了4組衛(wèi)星；第三代從2001年9月－2011年4月共發(fā)射了5組。

2 歐洲海洋衛(wèi)星的發(fā)展

歐洲致力于發(fā)展綜合觀測型海洋衛(wèi)星。1991年7月歐洲航天局（ESA）發(fā)射歐洲遙感衛(wèi)星－1（ERS－1），1995年發(fā)射歐洲遙感衛(wèi)星－2，2001年發(fā)射了“歐洲遙感衛(wèi)星”系列的后續(xù)衛(wèi)星，即環(huán)境衛(wèi)星－1（EnviSat－1）。這幾顆衛(wèi)星均為海洋、陸地環(huán)境綜合觀測類衛(wèi)星，現(xiàn)均已壽終正寢。

歐洲遙感衛(wèi)星－1有效載荷主要包括有源微波儀器（AMI）、雷達高度計－1（RA－1）、沿軌掃描輻射計與微波探測器－1（ATSR－1）等。歐洲遙感衛(wèi)星－2比前者增加了全球臭氧監(jiān)測試驗（GOME）儀器，用于測量大氣化學(xué)成分；并對沿軌掃描輻射計與微波探測器－1進行了改進。有源微波儀器有兩種模式：合成孔徑雷達成像和微波散射計測風(fēng)，后者的風(fēng)速測量精度為2m/s。沿軌掃描輻射計與微波探測器包含微波輻射計（ATSR-M）和紅外輻射計（IRR）兩種儀器。

環(huán)境衛(wèi)星－1主要攜帶先進合成孔徑雷達（ASAR）、雷達高度計－2（RA－2）、微波輻射計（MWR）、先進沿軌掃描輻射計（AATSR）、中分辨率成像光譜儀（MERIS）等。在海洋觀測方面，先進合成孔徑雷達用于波浪、海面風(fēng)場、海流的觀測；雷達高度計－2的測高精度接近同期美國“托佩克斯/海神”衛(wèi)星水平；中分辨率成像光譜儀是一臺海洋水色成像儀，分辨率300m；先進沿軌掃描輻射計既用于海洋觀測也用于陸地觀測。該衛(wèi)星于2012年5月停止運行。

此外，歐洲的“氣象業(yè)務(wù)”（Metop）衛(wèi)星攜帶有先進風(fēng)散射計（ASCAT），可用于海風(fēng)監(jiān)測。

2009年11月，歐洲航天局成功發(fā)射了“土壤濕度和海洋鹽度”（SMOS）衛(wèi)星，它是陸地環(huán)境和海洋動力學(xué)綜合觀測類衛(wèi)星。其有效載荷為綜合孔徑微波成像輻射計（MIRAS），它是典型的二維綜合孔徑微波輻射計，利用了干涉式綜合孔徑成像技術(shù)，工作在L頻段（1.4GHz），采用Y型天線陣列稀疏方案，每根臂長達4.5m，整個系統(tǒng)含69副天線和接收機單元，以及5000個數(shù)字相關(guān)器，是目前復(fù)雜程度最高的綜合孔徑輻射計系統(tǒng)，其空間分辨率35km，幅寬約1000km。

“地表水與海洋地形”衛(wèi)星在軌示意圖

歐洲十分重視極地海冰的科學(xué)研究，2010年4月歐洲航天局成功發(fā)射冷衛(wèi)星－2（CryoSat－2），該衛(wèi)星采用雷達高度計測量海洋冰蓋厚度變化，尤其是對極地冰層和海洋浮冰進行精確監(jiān)測，研究全球變暖影響。冷衛(wèi)星－2主要有效載荷包括合成孔徑干涉雷達高度計（SIRAL），對于極地冰層的平均測高精度為每年0.17cm，對于浮冰的平均測高精度為每年3.3cm。

為了保持“環(huán)境衛(wèi)星”失效后海洋高度數(shù)據(jù)的連續(xù)性，法國航天局（CNES）于2013年2月25日成功發(fā)射了法國、印度合作研制的“薩拉爾”（SARAL）新一代海洋衛(wèi)星，該衛(wèi)星的平臺由印度研制，星載雷達高度計（AltiKa）由法國研制，是世界上首臺Ka頻段雷達高度計，其工作帶寬為500MHz，帶寬比賈森－1、2等衛(wèi)星的Ku/C頻段高度計提高30%，因此可以提升測高精度。

未來，歐洲將發(fā)射哨兵－3（Sentinel－3）衛(wèi)星，該衛(wèi)星是歐洲“哥白尼”計劃的重要組成部分，它運行在太陽同步軌道，主要負責(zé)海洋、陸地和冰層的近實時監(jiān)測，預(yù)計運行時間達到15～20年。

哨兵－3衛(wèi)星包括哨兵－3A和3B兩顆完全相同的衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星將提供2天的重訪時間，3h內(nèi)就可以提供海洋和陸地信息產(chǎn)品。星載海洋和陸地彩色成像光譜儀（OLCI）繼承“環(huán)境衛(wèi)星”上的中分辨率成像光譜儀，提供海洋水色數(shù)據(jù)；海洋和陸地表面溫度輻射計（SLSTR）繼承了“環(huán)境衛(wèi)星”的先進沿軌掃描輻射計，提供海表溫度；Ku/C雙頻合成孔徑雷達高度計（SRAL）繼承了“環(huán)境衛(wèi)星”的雷達高度計，提供海表、冰層地貌等。該衛(wèi)星軌道精度3cm，雙頻合成孔徑雷達高度計測高精度3cm。

3 蘇聯(lián)/俄羅斯海洋衛(wèi)星的發(fā)展

民用海洋衛(wèi)星的發(fā)展

蘇聯(lián)/俄羅斯曾經(jīng)研制專用的“海洋”（Okean）系列衛(wèi)星，1999年7月發(fā)射了該系列衛(wèi)星的最后一顆，即海洋－O。

當(dāng)前，俄羅斯計劃發(fā)展氣象、海洋綜合觀測衛(wèi)星星座，其最新一代“流星”（Meteor）極軌氣象衛(wèi)星系列的第三顆為專用的海洋衛(wèi)星，即流星－M3。未來還規(guī)劃了其改進型流星－MP。

流星－M 3具備采用主動相控陣天線的多模式雷達（A P A A），分辨率1～5 0 0 m，幅寬10～750km；還帶有Ku頻段微波散射計，分辨率25km，幅寬1800km；4通道可見光波段沿岸掃描儀，分辨率80m，幅寬800km；8通道可見光波段水色掃描儀，分辨率1km，幅寬3000km。流星－M3預(yù)計于2015年發(fā)射。而其改進型的第一顆，即流星－MP1衛(wèi)星預(yù)計在2016年發(fā)射。

軍用海洋衛(wèi)星的發(fā)展

“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”（RORSAT）和“電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”（EORSAT）構(gòu)成蘇聯(lián)/俄羅斯海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)，兩種衛(wèi)星組網(wǎng)工作。“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”主要通過電子偵察手段探測海上目標(biāo)的位置、航向和航速，并根據(jù)電子信號特性分析輻射源的類型，進而判斷艦船的型號。

蘇聯(lián)1965－1969年發(fā)射了5顆試驗型“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”，其中第5顆衛(wèi)星發(fā)射失??；從1967年12月27日開始發(fā)射實用型“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”，1967－1989年共進行了32次發(fā)射，其中1次發(fā)射失敗。

最開始“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”采用化學(xué)電池，從70年代初開始使用星載核反應(yīng)堆，雖然有一系列防護措施，該衛(wèi)星仍發(fā)生過多次核污染事故。

冷衛(wèi)星－2

歐洲哨兵－3衛(wèi)星示意圖

法印聯(lián)合研制的“薩拉爾”衛(wèi)星

“雷達型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”采用平均軌道高度約2 5 0 k m、傾角6 5°的低地球軌道。衛(wèi)星質(zhì)量3800kg，核反應(yīng)堆和用于攜帶核反應(yīng)堆進入廢棄軌道的推進器總質(zhì)量1250kg。核反應(yīng)堆燃料為高濃縮鈾-235，質(zhì)量約30kg?！袄走_型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”裝有1部星載雷達，地面分辨率35m，順軌方向覆蓋區(qū)域約為450km。

目前，蘇聯(lián)/俄羅斯共發(fā)展了兩代“電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星”，第一代衛(wèi)星代號為US-P，第二代衛(wèi)星代號為US-PM。US-P衛(wèi)星從1974年12月24日首次發(fā)射至1991年1月18日末次發(fā)射，共發(fā)射了37顆。US-PM從1993年3月30日首次發(fā)射至2006年6月25日末次發(fā)射，共發(fā)射了13顆。目前，俄羅斯沒有海洋監(jiān)視衛(wèi)星在軌運行，但正在全力研制新一代的介子-NKS（Pion-NKS）衛(wèi)星，以接替US-PM衛(wèi)星。

4 日本海洋衛(wèi)星的發(fā)展

日本是島國，維護海洋權(quán)益是其國家根本利益之一，因此十分重視海洋衛(wèi)星的發(fā)展。早在1987年，日本發(fā)射了海洋觀測衛(wèi)星－1a（MOS－1a，又稱“櫻花”衛(wèi)星）。1990年日本發(fā)射了海洋觀測衛(wèi)星－1b，該衛(wèi)星由日本宇宙開發(fā)事業(yè)團（NASDA）負責(zé)運營，日本三菱電機公司研制。這兩顆衛(wèi)星分別于1995年11月和1996年4月停止運行。

日本于1996年8月17日發(fā)射了先進地球觀測衛(wèi)星－1（ADEOS－1）,其中水色掃描儀（OCTS）比海洋觀測寬視場遙感器更先進。2 0 0 2年1 2月1 4日發(fā)射的先進地球觀測衛(wèi)星－2裝載全球成像儀（G L I），其性能與中分辨率成像光譜儀相類似，另一個主載荷為先進微波掃描輻射計－E（AMSR－E）

2012年5月，日本成功發(fā)射了全球變化觀測任務(wù)-W1（GCOM-W1，又稱“水珠”衛(wèi)星）。該衛(wèi)星主有效載荷為先進微波掃描輻射計－2，它是美國航空航天局“水”衛(wèi)星搭載的先進微波掃描輻射計－E的下一代，觀察降雨量、水蒸氣、海風(fēng)及海表溫度等。先進微波掃描輻射計－2空間分辨率15km，幅寬1450km。

此外，日本計劃發(fā)射的全球變化觀測任務(wù)-C系列衛(wèi)星還將搭載第二代全球成像儀（SGLI），用于陸地及海洋水色觀測。

5 印度海洋衛(wèi)星的發(fā)展

“海洋衛(wèi)星”（OceanSat）是印度發(fā)展的專用海洋衛(wèi)星，包括海洋衛(wèi)星－1和2兩顆，用于海洋環(huán)境探測，包括測量海面風(fēng)和海表層，觀測葉綠素濃度，監(jiān)控浮游植物增加，研究大氣氣溶膠和海水中的懸浮、沉淀物，海洋衛(wèi)星－2還可用于研究季風(fēng)和中長期天氣變化。

海洋衛(wèi)星－1是“印度遙感衛(wèi)星”（IRS）中首顆用于海洋觀測的衛(wèi)星，之前稱為印度遙感衛(wèi)星－P4，于1999年5月發(fā)射，2010年8退役，在軌壽命11年。海洋衛(wèi)星－2于2009年9月發(fā)射。前者有效載荷為海洋水色監(jiān)測儀（OCM）、多頻率掃描微波輻射計（MSMR）；后者有效載荷為海洋水色監(jiān)測儀－2和掃描散射計（SCAT）。

6 韓國海洋衛(wèi)星的發(fā)展

2010年6月，韓國成功發(fā)射了第一顆地球靜止軌道衛(wèi)星，即通信、海洋與氣象衛(wèi)星－1（COMS－1），用于朝鮮半島及周邊區(qū)域的氣象和海洋觀測。通過該衛(wèi)星，韓國可以最快約8min的間隔傳輸氣象和海洋觀測信息，從而提升氣象預(yù)報的準(zhǔn)確度和海洋資源的利用效率。該衛(wèi)星搭載了法國、韓國合作研制的地球靜止海洋水色成像儀（GOCI），其空間分辨率為500m，幅寬2500km，譜段為400～900nm。該成像儀可監(jiān)測朝鮮半島周邊海洋環(huán)境和海洋生態(tài)，還提供海岸帶資源管理和漁業(yè)信息等。地球靜止海洋水色成像儀是世界首個靜止軌道海洋水色遙感器。

未來，韓國還將發(fā)射通信、海洋與氣象衛(wèi)星－2，搭載空間分辨率為250m的地球靜止海洋水色成像儀改進型，其主要改進是可進行全球海洋水色觀測。

7 海洋衛(wèi)星的特點

1）海洋水色衛(wèi)星遙感器的信噪比和靈敏度比陸地衛(wèi)星高數(shù)倍。海洋衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀觀測海洋水色的通道信噪比為880，而最新的陸地衛(wèi)星－8（Landsat－8）的業(yè)務(wù)型陸地成像儀（OLI）信噪比為130。

2）海洋衛(wèi)星需要細分波段，波段多而狹窄。海洋衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀波段寬度為1 0～1 5nm，而業(yè)務(wù)型陸地成像儀的波段寬度為20～200nm。這對海洋衛(wèi)星的光譜儀提出個更高的設(shè)計要求。

US-P衛(wèi)星外形圖

3）海洋衛(wèi)星有效載荷類型多，各有效載荷需電磁隔離。綜合觀測型海洋衛(wèi)星一般攜帶光學(xué)成像類儀器、微波主動散射計、被動輻射計、雷達高度計或合成孔徑雷達，如此多的光電設(shè)備集成在一個平臺內(nèi)，對整星的電磁兼容性要求高。

4）海洋測高衛(wèi)星軌道定位精度要求高。

5）現(xiàn)階段的海洋衛(wèi)星時間分辨率無法滿足需求。觀測海洋要求全天候全天時探測，海面風(fēng)場、浪場、潮汐、風(fēng)暴潮、溢油、漂浮海冰等，這些現(xiàn)象變化時間短，覆蓋區(qū)域大。目前低軌道海洋衛(wèi)星還難以滿足這些觀測要求。未來靜止軌道海洋衛(wèi)星將解決這一問題，但靜止軌道海洋微波遙感器研制難度較大。

6）合成孔徑雷達在海洋觀測中的應(yīng)用逐漸成熟。目前，國外已經(jīng)發(fā)射多顆具有合成孔徑雷達的衛(wèi)星，這類衛(wèi)星可用于高分辨率的軍事偵察、測繪，還可用于海洋觀測。合成孔徑雷達在海洋上的應(yīng)用涉及高分辨率海洋表面風(fēng)場的反演、洋流監(jiān)測、海洋內(nèi)波的測量、海洋表面波的測量、淺海水深測量、海冰監(jiān)測和船只監(jiān)測。

8 結(jié)束語

美國海洋衛(wèi)星的發(fā)展呈多樣化趨勢，既發(fā)展如“海洋星”、“賈森”這樣的海洋專用衛(wèi)星，也發(fā)展如“水”衛(wèi)星這樣的海洋環(huán)境綜合觀測型衛(wèi)星，還通過國際合作，在別國衛(wèi)星上搭載美國海洋觀測類有效載荷。在海洋觀測領(lǐng)域，美國的觀測手段最全面，已形成綜合的海洋觀測衛(wèi)星體系。

歐洲主要發(fā)展海洋環(huán)境綜合觀測型衛(wèi)星，并在海洋遙感技術(shù)上有創(chuàng)新性，在世界范圍內(nèi)首次發(fā)射了星載綜合孔徑微波輻射計、Ka頻段雷達高度計，代表歐洲的微波遙感技術(shù)在海洋觀測領(lǐng)域的應(yīng)用較為領(lǐng)先。俄羅斯目前的海洋衛(wèi)星數(shù)量少，未來致力于發(fā)展氣象海洋綜合觀測類衛(wèi)星星座。日本微波掃描輻射計的研制水平較高，日本和美國的數(shù)顆海洋衛(wèi)星先后搭載了日本制造的先進微波掃描輻射計系列。

我國周邊國家，如印度的海洋衛(wèi)星發(fā)展較早，而韓國、法國合作的“通信、海洋與氣象衛(wèi)星”系列攜帶了世界首個靜止軌道海洋水色遙感器，在海洋觀測領(lǐng)域起到重要作用。