全球高分光學(xué)星概述（三）：亞洲與俄羅斯

朱仁璋 叢云天，3 王鴻芳 白照廣

（1北京航空航天大學(xué)，北京 100191）（2航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094）（3中國空間技術(shù)研究院，北京 100094）

全球高分光學(xué)星概述（三）：亞洲與俄羅斯

朱仁璋1叢云天1，3王鴻芳2白照廣2

（1北京航空航天大學(xué)，北京 100191）（2航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094）（3中國空間技術(shù)研究院，北京 100094）

亞洲國家與俄羅斯正在努力提高低軌軍用衛(wèi)星與民用遙感衛(wèi)星性能，并積極開展地球靜止軌道高分星的研發(fā)工作。日本、以色列、中國、印度、韓國等國家以及俄羅斯的低軌高分星地面分辨率最高已達(dá)（或優(yōu)于）0．5m。地球靜止軌道光學(xué)星中，中國高分四號(hào)地面分辨率達(dá)50m。此外，俄羅斯正在構(gòu)建新型大橢圓軌道/地球靜止軌道預(yù)警衛(wèi)星星座。文章著重闡述亞洲與俄羅斯高分光學(xué)星的運(yùn)作、技術(shù)狀態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)。

亞洲衛(wèi)星；俄羅斯衛(wèi)星；高分辨率光學(xué)衛(wèi)星

1 引言

亞洲國家與俄羅斯正在努力提高低軌軍用衛(wèi)星與民用遙感衛(wèi)星性能，并積極開展地球靜止軌道高分星的研發(fā)工作。低軌光學(xué)星中，日本、以色列、中國、印度、韓國等亞洲國家已發(fā)射亞米級(jí)分辨率衛(wèi)星，最高可達(dá)0．5m（或優(yōu)于0．5m）。地球靜止軌道光學(xué)星中，韓國通信海洋與氣象衛(wèi)星/地球靜止海洋彩色成像儀（COMS/GOCI）目標(biāo)區(qū)彩色圖像的地面分辨率為500m（星下點(diǎn)分辨率360m），中國高分四號(hào)地面分辨率（多光譜）達(dá)50m，研制中的印度地球靜止軌道成像衛(wèi)星（GISAT）分辨率相同于中國的高分四號(hào)。

俄羅斯膠片回收型衛(wèi)星已在2015年退役，目前軍用衛(wèi)星以Persona－3偵察衛(wèi)星和EKS預(yù)警衛(wèi)星為主，Persona－3地面分辨率為0．5m。民用遙感衛(wèi)星以Resurs－P為主，地面分辨率為全色0．9m、多光譜3m、高光譜30m。

2 中國

目前，中國大陸的低軌亞米級(jí)光學(xué)星有高分二號(hào)，高分九號(hào)，以及吉林一號(hào)等；地球靜止軌道高分星有高分四號(hào)。中國航天科技集團(tuán)公司將于2016年年底前發(fā)射兩顆分辨率為0．5m的光學(xué)星，初步規(guī)劃2022年前后建成0．5米級(jí)高分商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)［1］。

此外，臺(tái)灣太空組織提出福爾摩沙衛(wèi)星（FormoSat，簡稱福衛(wèi)）地球遙感衛(wèi)星項(xiàng)目。其中，福衛(wèi)一號(hào)（已退役）、福衛(wèi)二號(hào)（在軌）、福衛(wèi)五號(hào)（尚未發(fā)射）為光學(xué)星［2－4］。

2．1 高分一號(hào)、二號(hào)、九號(hào)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星

高分一號(hào)、二號(hào)、九號(hào)分別于2013年4月26日、2014年8月19日和2015年9月14日發(fā)射，主要用于地球觀測(cè)、國土普查、城市規(guī)劃、土地確權(quán)、路網(wǎng)設(shè)計(jì)、農(nóng)作物估產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域。高分一號(hào)地面分辨率（全色）優(yōu)于2m，高分二號(hào)、九號(hào)的分辨率優(yōu)于1m。高分一號(hào)載有兩臺(tái)窄幅全色/多光譜相機(jī)，四臺(tái)寬幅多光譜相機(jī)；高分二號(hào)載有兩臺(tái)全色/多光譜相機(jī)。高分一號(hào)和高分二號(hào)衛(wèi)星性能參數(shù)見表1，相機(jī)性能指標(biāo)分別見表2和表3［5－6］。

表1 高分一號(hào)和高分二號(hào)衛(wèi)星性能參數(shù)Table 1 Performance parameters of Gaofen－1/2

表3 高分二號(hào)衛(wèi)星全色/多光譜相機(jī)性能指標(biāo)Table 3 Specification of Gaofen－2 high－resolution camera

2．2 吉林一號(hào)商業(yè)遙感衛(wèi)星

2015年10月7日，吉林一號(hào)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。吉林一號(hào)由中國科學(xué)院長春光機(jī)所研制，是中國第一顆亞米級(jí)分辨率小衛(wèi)星，也是中國第一顆商業(yè)遙感衛(wèi)星。在小型光學(xué)星中，吉林一號(hào)的性能接近世界先進(jìn)水平。吉林一號(hào)由4顆星組成：①主星（光學(xué)A星），質(zhì)量為420kg，地面分辨率全色0．72m、多光譜2．88m；②兩顆視頻星，每顆質(zhì)量為95kg，地面分辨率1．13m；③驗(yàn)證星，質(zhì)量為54kg，分辨率優(yōu)于5m，主要驗(yàn)證非沿軌延時(shí)積分（TDI）推掃成像技術(shù)。吉林一號(hào)主星和視頻星示意圖見圖1和圖2。吉林一號(hào)光學(xué)A星于2015年10～11月拍攝的法拉利世界見圖3。吉林一號(hào)首發(fā)4顆星后，2016年還將發(fā)射12顆衛(wèi)星，完成16顆星組網(wǎng)；到2020年，在軌衛(wèi)星數(shù)量將達(dá)到60顆；2030年實(shí)現(xiàn)138顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行［7－8］。

圖1 吉林一號(hào)光學(xué)A星示意圖Fig．1 Illustration of Jilin－1optical－A

2．3 高分四號(hào)對(duì)地觀測(cè)靜止軌道衛(wèi)星

高分四號(hào)于2015年12月29日發(fā)射，是目前世界上分辨率最高的地球靜止軌道光學(xué)星。高分四號(hào)（見圖4）發(fā)射質(zhì)量4600kg，通過采用高精度敏感器和大力矩輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整星快速機(jī)動(dòng)和高穩(wěn)定性控制，完成對(duì)變化目標(biāo)持續(xù)監(jiān)視、大范圍區(qū)域目標(biāo)快速成像以及多個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)的交替巡查成像。高分四號(hào)衛(wèi)星相機(jī)可在數(shù)分鐘之內(nèi)對(duì)三個(gè)不同區(qū)域連續(xù)成像，地面分辨率為多光譜50m、中波紅外400m，單景幅寬為400km。衛(wèi)星觀測(cè)覆蓋范圍見圖5，圖6為2016年1月25日拍攝的北京多光譜影像［9－10］。

圖4 高分四號(hào)衛(wèi)星示意圖Fig．4 Illustration of Gaofen－4satellite

圖5 高分四號(hào)觀測(cè)覆蓋范圍Fig．5 View coverage of Gaofen－4

2．4 福衛(wèi)二號(hào)、五號(hào)臺(tái)灣地球遙感衛(wèi)星

2．4．1 福衛(wèi)二號(hào)

福衛(wèi)二號(hào)于2004年5月20日發(fā)射，在軌拍攝的地面分辨率全色2m和多光譜8m的圖像適于測(cè)繪、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。衛(wèi)星平臺(tái)Leostar 500XO由歐洲空客防務(wù)與航天公司下屬部門Astrium SAS設(shè)計(jì)，三軸穩(wěn)定姿態(tài)。平臺(tái)上半部分載有遙感儀器（Remote Sensing Instrument，RSI）、紅閃（注：發(fā)生在雷暴云上方的一種巨大放電現(xiàn)象）及上層大氣閃電成像儀（Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning，ISUAL）以及部分姿態(tài)控制系統(tǒng)，下半部分載有4個(gè)反作用輪和自主推進(jìn)系統(tǒng)。其中，RSI由相機(jī)和儀器處理單元組成。衛(wèi)星成像能力為每圈8min，成像面積為單圈連續(xù)推掃成像3000km×24km，或兩組立體成像100km×24km，或4組推掃成像100km×24 km，或8景［11］。

福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星參數(shù)和相機(jī)性能指標(biāo)分別見表4和表5，福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星組成結(jié)構(gòu)見圖7，RSI相機(jī)望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)見圖8［11］。福衛(wèi)二號(hào)拍攝的北京影像圖（分辨率2m）見圖9［12］。

表5 RSI技術(shù)指標(biāo)Table 5 Specification of RSI

圖7 福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星組成結(jié)構(gòu)Fig．7 Layout of FormoSat－2

圖8 RSI相機(jī)望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)Fig．8 Schematic view of RSI telescope

圖9 福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星拍攝的北京影像圖（分辨率2m）Fig．9 Image of Beijing acquired by FormoSat－2

2．4．2 福衛(wèi)五號(hào)

福衛(wèi)五號(hào)由臺(tái)灣獨(dú)立研制，計(jì)劃2016年發(fā)射，地面分辨率為全色2m、多光譜4m。衛(wèi)星主要載荷為遙感成像儀（Remote Sensing Imager，RSI），成像敏感器采用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）陣列，陣列尺寸為12cm×2．4cm。福衛(wèi)五號(hào)性能參數(shù)和相機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)分別見表6和表7，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖10，RSI相機(jī)結(jié)構(gòu)見圖11［10］。

表7 RSI相機(jī)技術(shù)指標(biāo)Table 7 Specifications of RSI instrument

3 日本

3．1 IGS系列光學(xué)/雷達(dá)偵察衛(wèi)星

日本情報(bào)收集衛(wèi)星（Information Gathering Satellite，IGS）是光學(xué)/雷達(dá)偵察衛(wèi)星系列，于1998年研發(fā)，由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA）和內(nèi)閣衛(wèi)星情報(bào)中心（Cabinet Satellite Information Center）負(fù)責(zé)運(yùn)作。IGS系列衛(wèi)星由三菱電氣工業(yè)（Mitsubishi Electric）研制，可能采用商業(yè)衛(wèi)星平臺(tái)。根據(jù)H－IIA火箭的運(yùn)載能力（4000kg），IGS衛(wèi)星成對(duì)發(fā)射時(shí)單星發(fā)射質(zhì)量約1000～1400kg。IGS系統(tǒng)中，光學(xué)星已發(fā)射8顆（其中1顆發(fā)射失敗），預(yù)計(jì)2016年發(fā)射下一顆光學(xué)星［13］。

在成功發(fā)射的光學(xué)星中，光學(xué)一號(hào)（IGS－1A）、光學(xué)二號(hào)（IGS－3A）、光學(xué)三號(hào)試驗(yàn)星（IGS－4A）已退役，仍在軌運(yùn)作的光學(xué)星有：①光學(xué)三號(hào)（IGS－5A），2009年11月28日發(fā)射，地面分辨率優(yōu)于1m；②光學(xué)四號(hào)（IGS－6A），2011年9月22日發(fā)射，分辨率約為0．6m；③光學(xué)五號(hào)試驗(yàn)星（IGS－8B），2013年1月27日發(fā)射，分辨率優(yōu)于0．5m；④光學(xué)五號(hào)（IGSOptical 5），2015年3月26日發(fā)射，分辨率可能達(dá)到0．4m［13－14］。圖12為光學(xué)一號(hào)（IGS－1A）和雷達(dá)一號(hào)（IGS－1B）衛(wèi)星示意圖［15］。

圖12 IGS－1A/1B示意圖Fig．12 Illustration of IGS－1A/1Bsatellites

3．2 ALOS系列陸地觀測(cè)大衛(wèi)星

先進(jìn)陸地觀測(cè)衛(wèi)星（Advanced Land Observing Satellite，ALOS）系列包括：①ALOS－1，載有合成孔徑雷達(dá)和光學(xué)相機(jī)；②ALOS－2，繼承ALOS－1的合成孔徑雷達(dá)使命；③ALOS－3，繼承ALOS－1的光學(xué)成像使命［16］。

3．2．1 ALOS－1

ALOS－1于2006年1月24日發(fā)射，2011年5月12日與地面失去聯(lián)絡(luò)而終止任務(wù)。衛(wèi)星載有光學(xué)探測(cè)器和微波探測(cè)器，用于制圖、測(cè)繪和環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)。全色遙感立體測(cè)繪儀（Panchromatic Remote－sensing Instrument for Stereo Mapping，PRISM）和先進(jìn)可見光/近紅外輻射計(jì)2型（Advanced Visible and Near－Infrared Radiometer－2，AVNIR－2）分別提供地面分辨率為全色2．5m和多光譜10m的圖像，用以繪制1：25 000比例尺的地圖［17］。其中，PRISM采用三線成像儀成像方式，同一相機(jī)可提供星下點(diǎn)、前視、后視成像，實(shí)現(xiàn)沿軌跡方向的立體測(cè)繪。

ALOS－1衛(wèi)星參數(shù)和PRISM性能指標(biāo)見表8和表9，ALOS－1衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖13，PRISM相機(jī)與三線成像方式見圖14，衛(wèi)星拍攝的圣彼得堡照片見圖15［18－19］。

表9 PRISM性能指標(biāo)Table 9 Specifications of PRISM

圖13 ALOS－1衛(wèi)星結(jié)構(gòu)Fig．13 Schematic illustration of ALOS spacecraft

圖15 ALOS－1衛(wèi)星拍攝的圣彼得堡照片F(xiàn)ig．15 Image of Saint Petersburg acquired by ALOS－1

3．2．2 ALOS－3

ALOS－3預(yù)計(jì)2016年發(fā)射，載有全色相機(jī)PRISM－2與高光譜成像儀組件（Hyperspectral Imager Suite，HISUI）。PRISM－2在PRISM基礎(chǔ)上改進(jìn)，采用雙線推掃成像方式，地面分辨率（全色）為0．8m、幅寬50km。依靠衛(wèi)星星體的指向機(jī)動(dòng)能力，PRISM－2可在一天內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)對(duì)日本任一地點(diǎn)的觀測(cè)。HISUI由多光譜成像儀（Multispectral Sensor，MSS）和高光譜成像儀（Hyperspectral Sensor，HSS）組成，地面分辨率分別為5m和30m。HSS采用TMA型光學(xué)系統(tǒng)，孔徑30cm，F(xiàn)數(shù) 2．2［20］。ALOS－3衛(wèi)星設(shè)計(jì)參數(shù)及相機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)見表10和表11。ALOS－3衛(wèi)星示意見圖16，PRISM－2光路示意見圖17。PRISM－2雙線推掃立體條圖成像與衛(wèi)星星體指向機(jī)動(dòng)能力（±60°錐形）見圖18［21－22］。

表11 PRISM－2和HISUI設(shè)計(jì)指標(biāo)Table 11 Design specification of PRISM－2and HISUI

3．3 ASNARO－1地球觀測(cè)小衛(wèi)星

ASNARO－1即先進(jìn)的地球感知小衛(wèi)星（Small Advanced Satellite for Knowledge of Earth，SASKE），旨在驗(yàn)證高性能低成本對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星平臺(tái)的性能。2014年11月6日，ASNARO－1由俄羅斯Dnepr－1運(yùn)載火箭發(fā)射，地面分辨率全色優(yōu)于0．5m、多光譜優(yōu)于2m［23］。

衛(wèi)星采用日本電氣株式會(huì)社（NEC）研制的NEXTAR－300L通用平臺(tái)，在姿軌控制分系統(tǒng)中引進(jìn)SpaceWire技術(shù)，成功研發(fā)了“標(biāo)準(zhǔn)姿軌控制分系統(tǒng)平臺(tái)”（Standard Platform Attitude and Orbit Control System），在模塊級(jí)實(shí)現(xiàn)硬件與軟件的標(biāo)準(zhǔn)化。衛(wèi)星所載光學(xué)敏感器（Optical Sensor，OPS）采用三反射鏡TMA型光學(xué)系統(tǒng)，主鏡基底采用新型碳化硅（SiC）材料，具有強(qiáng)度高、熱膨脹率低、導(dǎo)熱性高、密度低和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)［23］。

ASNARO－1衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)和相機(jī)性能指標(biāo)分別見表12和表13，衛(wèi)星展開結(jié)構(gòu)見圖19，相機(jī)構(gòu)型見圖20［23］。

表13 OPS相機(jī)性能指標(biāo)Table 13 Specifications of OPS instrument

圖19 ASNARO－1衛(wèi)星展開結(jié)構(gòu)Fig．19 Deployed configuration of ASNARO－1spacecraft

3．4 PRISM技術(shù)試驗(yàn)納衛(wèi)星

遙感與創(chuàng)新空間使命衛(wèi)星（Picosatellite for Remote－sensing and Innovative Space Missions，PRISM）是由日本東京大學(xué)智能空間系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室研制的新一代技術(shù)試驗(yàn)納衛(wèi)星，于2009年1月23日由日本H－IIA型火箭發(fā)射，進(jìn)入高度為660km的太陽同步軌道。衛(wèi)星質(zhì)量8．5kg，地面分辨率為10m，旨在在軌驗(yàn)證納衛(wèi)星提供中/高分辨率圖像的能力［24］。

衛(wèi)星所載相機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到協(xié)調(diào)相機(jī)尺寸和地面分辨率的關(guān)系，采用衛(wèi)星平臺(tái)和載荷一體化設(shè)計(jì)，引入可伸展的遠(yuǎn)距攝影數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)。該相機(jī)在光學(xué)系統(tǒng)中引入可伸展機(jī)構(gòu)，提供成像所需焦距?？缮煺箼C(jī)構(gòu)作用主要為：①機(jī)構(gòu)一端連接一透鏡，伸展后增加透鏡和成像敏感器的距離，進(jìn)而增大焦距；②展開機(jī)構(gòu)作為重力梯度桿，增強(qiáng)衛(wèi)星穩(wěn)定性。相機(jī)成像敏感器采用面陣CMOS，為比利時(shí)FillFactory公司生產(chǎn)的IBIS－5A產(chǎn)品。衛(wèi)星儀器分布和展開構(gòu)型見圖21，所載相機(jī)伸展機(jī)構(gòu)組成見圖22［24］。

圖21 PRISM衛(wèi)星儀器分布及在軌展開構(gòu)型Fig．21 Equipment layout and deployed confirguration of PRISM

圖22 PRISM衛(wèi)星相機(jī)伸展機(jī)構(gòu)組成Fig．22 Components of the deployed boom of PRISM

3．5 GRUS微小衛(wèi)星遙感星座

GRUS為日本Axelspace公司研制的下一代微小衛(wèi)星遙感星座。第一代3顆星預(yù)計(jì)2017年發(fā)射，后續(xù)將發(fā)射更多衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)高重訪率（1天）觀測(cè)。GRUS采用太陽同步軌道（600km），地面分辨率為全色2．5m、多光譜5m，適合農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等商業(yè)應(yīng)用。GRUS衛(wèi)星設(shè)計(jì)參數(shù)及所載相機(jī)性能指標(biāo)分別見表14和表15，衛(wèi)星示意見圖23［25］。

表15 GRUS相機(jī)性能指標(biāo)Table 15 Specifications of GRUS camera

圖23 GRUS示意圖Fig．23 Illustration of GRUS spacecraft

4 印度

印度遙感衛(wèi)星（Indian Remote Sensing Satellite，IRS）系列是印度空間研究組織（Indian Space Research Organisation，ISRO）研制的地球觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)。自1988年3月起，IRS系列衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，從技術(shù)上支持印度農(nóng)業(yè)、水資源、森林與生態(tài)、地質(zhì)、水利設(shè)施、漁業(yè)、海岸線管理等方面的發(fā)展。目前，IRS系列發(fā)展為Resourcesat資源衛(wèi)星系列和CartoSat制圖/地球觀測(cè)/偵察衛(wèi)星系列。此外，印度正在研制地球靜止軌道成像衛(wèi)星（Geo Imaging Satellite，GISAT），地面分辨率（多光譜）為50m。

4．1 TES

技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（Technology Experiment Satellite，TES）于2001年10月22日發(fā)射，旨在驗(yàn)證低軌全色成像技術(shù)，并只為政府和國防應(yīng)用提供圖像，2012年起每天僅在軌工作幾分鐘。衛(wèi)星采用IRS系列平臺(tái)，三軸穩(wěn)定設(shè)計(jì)，具有沿軌跡方向和沿橫向的星體指向能力。所載高分辨率全色成像相機(jī)（High Resolution Panchromatic Imaging Camera，HRPIC）由以色列光電工業(yè)（Electro－optics Industries，ElOp）研制，地面分辨率（全色）優(yōu)于1m。HRPIC相機(jī)與以色列EROS－A搭載的PIC相機(jī)相類似，采用兩反射鏡光學(xué)系統(tǒng)。TES衛(wèi)星的成功發(fā)射和對(duì)地觀測(cè)應(yīng)用推動(dòng)了印度高分光學(xué)星技術(shù)的進(jìn)展［26］。TES衛(wèi)星參數(shù)見表16，衛(wèi)星示意見圖24［26］。

圖24 TES衛(wèi)星示意圖Fig．24 Artist’s view of TES spacecraft

4．2 Resourcesat系列資源衛(wèi)星

Resourcesat－1（IRS－P6）于2003年10月17日發(fā)射，進(jìn)入高817km的太陽同步軌道。衛(wèi)星載有3種相機(jī)：①中分辨率線性成像自主掃描儀LISS－3（Medium Resolution Linear Imaging Self－Scanner）；②高分辨率線性成像自主掃描儀LISS－4（High Resolution Linear Imaging Self－Scanner）；③先進(jìn)寬視場(chǎng)敏感器（Advanced Wide Field Sensor，AWiFS）。衛(wèi)星可提供地面分辨率5．8m的全色圖像和23．5m或56m的多光譜圖像［27］。

Resourcesat－2于2011年4月20日進(jìn)入和Resourcesat－1相同的軌道，相位成180°，提升對(duì)地觀測(cè)連續(xù)性和時(shí)間分辨率。衛(wèi)星平臺(tái)延續(xù)IRS－1C/1D－P3的設(shè)計(jì)。相比Resourcesat－1，Resourcesat－2質(zhì)量減少約160kg，并改進(jìn)LISS－4相機(jī)性能，全色和多光譜幅寬均達(dá)到70km［27］。

Resourcesat－1/2載荷艙分為載荷組件平臺(tái)和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)兩層，LISS－4相機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。平臺(tái)與載荷導(dǎo)向電機(jī)（Payload Steering Motor，PSM）連接，可旋轉(zhuǎn)±26°，使重訪周期縮短至4天。Resourcesat－1衛(wèi)星發(fā)射構(gòu)型見圖25［27］。

圖25 Resourcesat－1發(fā)射構(gòu)型圖Fig．25 Schematic view of Resourcesat－1 launch configuration

4．3 CartoSat系列制圖/地球觀測(cè)/偵察衛(wèi)星

4．3．1 CartoSat－1

CartoSat－1（IRS－P5）于2005年5月5日發(fā)射。衛(wèi)星平臺(tái)繼承IRS－1C/1D－P3設(shè)計(jì)，載有全色前視相機(jī)（Panchromatic Forward－pointing Camera，PAN－F）和全色后視相機(jī)（Panchromatic Aft－pointing Camera，PAN－A），提供2．5m地面分辨率（全色）的測(cè)繪數(shù)據(jù)，用于建立數(shù)字高程模型與數(shù)字地形模型［28］。CartoSat－1性能參數(shù)和相機(jī)性能指標(biāo)分別見表17和表18。CartoSat－1衛(wèi)星展開示意見圖26，成像方式見圖27，衛(wèi)星測(cè)繪的數(shù)字高程模型見圖28［28］。

4．3．2 CartoSat－2/2A/2B

CartoSat－2是CartoSat－1后續(xù)衛(wèi)星，于2007年1月10日發(fā)射。衛(wèi)星所載全色相機(jī)地面分辨率（全色）為0．8m。相機(jī)反射鏡由微晶玻璃制成，質(zhì)量約為CartoSat－1全色相機(jī)反射鏡的60%［29］。

CartoSat－2A和CartoSat－2B分別于2008年4月28日和2010年7月12日發(fā)射。兩顆衛(wèi)星采用與CartoSat－2相同的平臺(tái)，地面分辨率（全色）0．8m，幅寬9．6km，為印度武裝部隊(duì)提供定點(diǎn)高分辨率圖像［30－31］。

CartoSat－2/2A/2B衛(wèi)星參數(shù)和相機(jī)性能指標(biāo)分別見表19和表20。CartoSat－2/2A/2B衛(wèi)星展開構(gòu)型見圖29，全色相機(jī)結(jié)構(gòu)見圖30，CartoSat－2衛(wèi)星拍攝的照片見圖31［29－31］。

表19 CartoSat－2/2A/2B衛(wèi)星參數(shù)比較Table 19 Parameters comparision of CartoSat－2/2A/2Bspacecraft

圖29 CartoSat－2/2A/2B展開構(gòu)型Fig．29 Illustration of deployed CartoSat－2/2A/2Bspacecraft

4．3．3 CartoSat－2C/2D/2E

CartoSat－2C/2D/2E預(yù)計(jì)2016－2017年發(fā)射，進(jìn)入高500km的太陽同步軌道［32］。衛(wèi)星地面分辨率為全色0．64m、多光譜2m，拍攝的立體圖像用于制圖與城市規(guī)劃。CartoSat－2C/2D/2E衛(wèi)星所載相機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)見表21，CartoSat－2C/2D/2E衛(wèi)星示意見圖32，望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)見圖33［33－35］。

表21 CartoSat－2C/2D/2E衛(wèi)星所載相機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)Table 21 Design parameters of CartoSat－2C/2D/2Ecamera

圖33 CartoSat－2C/2D/2E望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)Fig．33 Configuration of CartoSat－2C/2D/2Etelescope

4．3．4 CartoSat－3系列

印度ISRO正在研制甚高分辨率多光譜/高光譜地球觀測(cè)衛(wèi)星CartoSat－3/3A/3B，預(yù)計(jì)2018～2020年發(fā)射，進(jìn)入高度為450km的太陽同步軌道。衛(wèi)星采用IRS－2平臺(tái)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)壽命5年。衛(wèi)星設(shè)計(jì)地面分辨率為全色0．25m，多光譜（4譜段）1m，高光譜（200譜段）12m。相機(jī)主鏡直徑1．2m，光學(xué)器件質(zhì)量比Cartosat－2減少60%。CartoSat－3系列衛(wèi)星示意見圖34［34－36］。

圖34 CartoSat－3系列衛(wèi)星示意圖Fig．34 Illustration of CartoSat－3satellites

4．4 HySIS高光譜成像衛(wèi)星

高光譜成像衛(wèi)星（Hyper Spectral Imaging Satellite，HySIS）預(yù)計(jì)2016年12月發(fā)射，進(jìn)入高630km的太陽同步軌道，在可見光/近紅外和短波紅外成像，地面分辨率為30m。衛(wèi)星采用IMS－2平臺(tái)，質(zhì)量為400kg，設(shè)計(jì)壽命5年。衛(wèi)星載有高光譜成像儀（Hyper Spectral Imager，HYSI），采用面陣探測(cè)器進(jìn)行推掃成像。HYSI設(shè)計(jì)指標(biāo)見表22，HySIS衛(wèi)星示意見圖35［35］。

4．5 GISAT地球靜止軌道成像衛(wèi)星

GISAT于2012年由ISRO開始研制，預(yù)計(jì)2017年初發(fā)射，進(jìn)入93°E赤道上空同步高度［37－38］。衛(wèi)星在軌可提供實(shí)時(shí)圖像，用于國土邊境監(jiān)視，自然災(zāi)害、洪水和火災(zāi)監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星具有兩種成像模式，即多光譜與“多光譜＋高光譜”，每5min衛(wèi)星可對(duì)所選擇的區(qū)域拍照一次，每30min可對(duì)印度大陸地區(qū)拍照一次。多光譜地面分辨率可達(dá)50m。

GISAT設(shè)計(jì)特點(diǎn)：①改進(jìn)型I－1K（I－1000）平臺(tái)，平臺(tái)質(zhì)量約為1000kg；②通過平臺(tái)掃描生成圖像；③載有地球靜止軌道成像儀（GEO Imager），為印度CartoSat－2所載相機(jī)的改進(jìn)版本，孔徑直徑均為0．7m；④4個(gè)有效載荷共用同一光學(xué)器件；⑤高光譜分光裝置采用凸面光柵分光儀；⑥小型14－bit和16－bit相機(jī)電子器件［34，39］。

GISAT衛(wèi)星相機(jī)GEO Imager設(shè)計(jì)參數(shù)見表23，衛(wèi)星示意見圖36，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖37［35］。

圖37 GISAT光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig．37 Configuration of GISAT optical system

5 以色列

5．1 Ofeq系列偵察衛(wèi)星

以色列偵察衛(wèi)星Ofeq系列又稱為地平線（Horizon），于20世紀(jì)80年代初開始研制［39］。第一顆星于1988年發(fā)射，至今已發(fā)射10顆（包括Ofeq－4與Ofeq－6兩顆失敗的光學(xué)星）。其中，Ofeq－1和Ofeq－2為技術(shù)驗(yàn)證星，從Ofeq－3開始為實(shí)用偵察衛(wèi)星，Ofeq－3/5/7/9為光學(xué)星，Ofeq－8/10為雷達(dá)星。受限于以色列的地理位置，在地中海上空有一條發(fā)射路徑，Ofeq系列衛(wèi)星一般采用逆行橢圓軌道，軌道傾角約為142°～143°［40－44］。

Ofeq系列衛(wèi)星所載相機(jī)由以色列光電工業(yè)部門（ElOp）研制。其中，Ofeq－9所載高分辨率相機(jī)是最新型Neptune相機(jī)（即EROS－B所載PIC－2）。ElOp研制的下一代相機(jī)為Jupiter相機(jī)，可在600km軌道高度獲取分辨率為全色0．5m、多光譜2m的圖像。Ofeq－3/5/7/9衛(wèi)星參數(shù)見表24，衛(wèi)星示意見圖38［41－44］。

圖38 Ofeq系列衛(wèi)星示意圖Fig．38 Illustration of Ofeq satellites

5．2 EROS系列地球遙感衛(wèi)星

以色列地球遙感觀測(cè)系統(tǒng)（Earth Remote Observation System，EROS）目前包括3顆衛(wèi)星，即EROS－A/B/C。EROS－A和EROS－B分別于2000年12月5日和2006年4月25日發(fā)射［45］。EROSC預(yù)計(jì)2016年發(fā)射，進(jìn)入高520km的太陽同步軌道，地面分辨率0．5m，幅寬12km，設(shè)計(jì)壽命10年［46］。

EROS－A/B所載相機(jī)分別為全色成像相機(jī)（Panchromatic Imaging Camera，PIC）和全色成像相機(jī)2型（PIC－2），由ElOp研發(fā)，均采用Cassegrain型望遠(yuǎn)鏡。PIC相機(jī)采用CCD推掃技術(shù)，PIC－2在PIC相機(jī)基礎(chǔ)上結(jié)合延時(shí)積分（TDI）技術(shù)提高圖像品質(zhì)，且地面分辨率（全色）提高至0．7m。

EROS－A/B衛(wèi)星參數(shù)和所載相機(jī)性能指標(biāo)見表25和表26。EROS－B衛(wèi)星及部件分布見圖39，EROS－B于2010年2月27日拍攝智利8．8級(jí)地震震后照片見圖40［45－47］。

表25 EROS－A/B衛(wèi)星參數(shù)比較Table 25 Parameters comparision of EROS－A/B spacecrafts

表26 PIC/PIC－2相機(jī)性能指標(biāo)Table 26 Specifications of PIC and PIC－2

圖39 EROS－B衛(wèi)星及部件分布Fig．39 EROS－B spacecraft and the accommodation of its components

圖40 EROS－B拍攝的智利8．8級(jí)震后照片F(xiàn)ig．40 Image of Chile after 8．8magnitute earthquake acquired by EROS－B

6 韓國

6．1 KOMPSAT系列光學(xué)/雷達(dá)多用途衛(wèi)星

韓國的對(duì)地觀測(cè)項(xiàng)目稱為阿里郎（Arirang），衛(wèi)星代號(hào)為KOMPSAT（Korea Multi－Purpose Satellite），由韓國宇航研究機(jī)構(gòu)（Korea Aerospace Research Institute，KARI）于1995年開始研發(fā)。目前已發(fā)射5顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，KOMPSAT－1/2/3/3A為光學(xué)星，KOMPSAT－5為雷達(dá)星。KOMPSAT－1于2007年12月30日與地面失去聯(lián)系，KOMPSAT－2/3/3A仍在軌運(yùn)行［48－52］。

（1）KOMPSAT－1。衛(wèi)星載有光電相機(jī)（Electro Optical Camera，EOC），目標(biāo)是獲取韓國測(cè)繪影像，地面分辨率（全色）為6．6m［49］。

（2）KOMPSAT－2。衛(wèi)星采用與KOMPSAT－1相同的軌道，兩顆星在軌相位成180°。所載多光譜相機(jī)（Multi－Spectral Camera，MSC）由KARI和以色列光電工業(yè)（ElOp）以及德國OHB系統(tǒng)公司合作研制，采用TDI CCD成像，地面分辨率為全色1m、多光譜4m［50］。

（3）KOMPSAT－3。衛(wèi)星由KARI和韓國SI公司共同研制。衛(wèi)星所載先進(jìn)地球成像敏感器系統(tǒng)（Advanced Earth Image Sensor System，AEISS）由KARI和空客防務(wù)與航天公司下屬的Astrium部門聯(lián)合研制。德國航空航天署（Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt，DLR）負(fù)責(zé)焦平面組件和數(shù)字電子單元的研制。地面分辨率為全色0．7m、多光譜2．8m［51］。

（4）KOMPSAT－3A。衛(wèi)星采用與KOMPSAT－3相似的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，并載有兩個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)：①先進(jìn)地球成像敏感器系統(tǒng)－A（Advanced Earth Imaging Sensor System－A，AEISS－A），由空客防務(wù)與航天公司和DLR提供技術(shù)支持，KARI研制，地面分辨率為全色0．5m、多光譜2m；②紅外成像系統(tǒng)（Infrared Imaging System，IIS），地面分辨率5．5m［52］。

KOMPSAT－1/2/3/3A衛(wèi)星參數(shù)見表27，相機(jī)性能指標(biāo)見表28和表29。KOMPSAT－1衛(wèi)星設(shè)計(jì)構(gòu)型和結(jié)構(gòu)見圖41。KOMPSAT－2衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖42，MSC相機(jī)結(jié)構(gòu)見圖43。KOMPSAT－3衛(wèi)星示意見圖44，AEISS相機(jī)結(jié)構(gòu)見圖45。KOMPSAT－3A衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖46，KOMPSAT－3A于2015年4月1日在軌測(cè)試時(shí)拍攝的迪拜帆船酒店照片見圖47（分辨率為0．55m）［4952］。

表27 KOMPSAT－1/2/3/3A衛(wèi)星參數(shù)比較Table 27 Parameters comparision of KOMPSAT－1/2/3/3Aspacecraft

表28 MSC性能指標(biāo)Table 28 Specifications of MSC

圖41 KOMPSAT－1設(shè)計(jì)構(gòu)型圖Fig．41 Overview of KOMPSAT－1design architecture

圖43 MSC相機(jī)結(jié)構(gòu)Fig．43 Illustration of MSC

圖44 KOMPSAT－3衛(wèi)星示意圖Fig．44 Illustration of KOMPSAT－3spacecraft

圖45 AEISS相機(jī)結(jié)構(gòu)及光學(xué)系統(tǒng)Fig．45 Configuration and alternative view of AEISS optical system

圖47 KOMPSAT－3A拍攝的迪拜帆船酒店照片F(xiàn)ig．47 Image of Burj Al acquired by KOMPSAT－3A

6．2 COMS/GOCI多用途地球靜止軌道衛(wèi)星/海洋彩色成像儀

韓國“通信海洋與氣象衛(wèi)星”（Communication，Ocean and Meteorological Satellite－1，COMS）于2010年6月26日發(fā)射，是韓國用于通信、海洋、氣象等任務(wù)的地球靜止軌道多用途對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，也是首個(gè)載有海洋彩色成像儀的地球靜止軌道衛(wèi)星。

COMS采用歐洲原Astrium公司研制的Eurostar－3000平臺(tái)。衛(wèi)星所載地球靜止海洋彩色成像儀（Geostationary Ocean Color Imager，GOCI），采用“凝視－步進(jìn)”成像模式，16次成像可覆蓋2500km×2500km的區(qū)域。GOCI對(duì)目標(biāo)區(qū)域（130°E－36°N）成像的地面分辨率為500m（赤道星下點(diǎn)地面分辨率360m）［53］。COMS衛(wèi)星參數(shù)和GOCI相機(jī)性能指標(biāo)見表30和表31，COMS衛(wèi)星構(gòu)型見圖48，相機(jī)結(jié)構(gòu)和光學(xué)系統(tǒng)見圖49，GOCI相機(jī)于2010年7月15日拍攝的照片見圖50［53－55］。

表30 COMS衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)Table 30 Parameters of COMS

表31 GOCI相機(jī)性能指標(biāo)Table 31 Specifications of GOCI

圖48 COMS衛(wèi)星構(gòu)型Fig．48 Configuration of COMS

圖50 COMS海洋彩色成像儀拍攝的照片F(xiàn)ig．50 Image from Geostationary Ocean Color Imager

6．3 GEO－KOMPSAT－2地球靜止軌道雙星計(jì)劃

GEO－KOMPSAT－2計(jì)劃由GEO－KOMPSAT－2A/2B（簡記為GK－2A和GK－2B）兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星組成，預(yù)計(jì)分別于2018年5月和2019年3月由Ariane－5（阿里安－5）火箭發(fā)射［56］。

GK－2A載有先進(jìn)氣象成像儀（Advandced Meteorological Imager，AMI）和韓國空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀（Korean Space Environment Monitor，KSEM），使命為氣象觀測(cè)和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)；GK－2B載有地球靜止海洋彩色成像儀II型（Geostationary Ocean Color Imager－II，GOCI－II）和環(huán)境監(jiān)測(cè)敏感器（Environmental monitoring sensor，GEMS），使命為海洋和地球環(huán)境監(jiān)測(cè)。其中，GOCI－II于2013年由韓國委托法國Astrium研制，在COMS所載GOCI基礎(chǔ)上改進(jìn)：①目標(biāo)區(qū)域地面分辨率提高至250m；②增加全色譜段（370～885nm）；③可見光/近紅外譜段由8個(gè)增加至12個(gè)［55－57］。GK－2B衛(wèi)星性能參數(shù)見表32，GK－2B衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖51。GOCI－II相機(jī)構(gòu)型見圖52［57－58］。

7 俄羅斯

俄羅斯膠片回收型偵察衛(wèi)星已于2015年退役。最后一顆（Kobalt－M系列第10顆星）于2015年6月5日發(fā)射，同年9月17日主載荷艙返回地面。衛(wèi)星質(zhì)量約6600kg，由服務(wù)艙、儀器艙和載荷艙組成，膠片可分時(shí)由兩個(gè)副返回艙與一個(gè)主返回艙返回地面。望遠(yuǎn)鏡估計(jì)孔徑直徑0．6m，焦距3～4m，地面分辨率可達(dá)到0．3m［59－60］。俄羅斯傳輸型偵察衛(wèi)星Persona－3地面分辨率達(dá)0．5m，資源衛(wèi)星Resurs系列地面分辨率（全色）優(yōu)于1m，測(cè)繪衛(wèi)星Bars－M1地面分辨率可達(dá)1．1m，下一代光學(xué)遙感衛(wèi)星星座Obzor－O處于研制之中。此外，俄羅斯正在構(gòu)建新型預(yù)警衛(wèi)星星座。

7．1 Persona系列偵察衛(wèi)星

Persona系列衛(wèi)星在蘇聯(lián)Yantar偵察衛(wèi)星基礎(chǔ)上研發(fā)，衛(wèi)星平臺(tái)由俄羅斯進(jìn)步國家航天研究與火箭生產(chǎn)中心（Progress State Research ＆Space Rocket Production Center，TsSKB Progress）研制。衛(wèi)星質(zhì)量為6500kg，設(shè)計(jì)壽命3～5年。相機(jī)采用改進(jìn)型Korsch望遠(yuǎn)鏡，主鏡直徑1．5m，焦距20m，地面分辨率為0．5m［61］。Persona衛(wèi)星示意見圖53，LOMO望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)見圖54［62－63］。

（1）Persona－1（Kosmos－2441）于2008年7月26日發(fā)射，進(jìn)入高720km的太陽同步軌道。2009年2月，衛(wèi)星星上電子設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，已無法向地面?zhèn)鬏斦掌?4］。

（2）Persona－2（Kosmos－2486）于2013年6月7日發(fā)射，進(jìn)入太陽同步軌道，近地點(diǎn)高703km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高721km。2013年11月4日，衛(wèi)星推進(jìn)器多次點(diǎn)火導(dǎo)致近地點(diǎn)高度小幅度（2km）震蕩，由于地面站存在觀測(cè)誤差，無法捕捉衛(wèi)星。2014年6月，地面站將新的程序上載到Persona－2星載主控計(jì)算機(jī)中，執(zhí)行軌道機(jī)動(dòng)修正軌道，恢復(fù)了地面和衛(wèi)星通信［64］。

（3）Persona－3于2015年6月23日發(fā)射，進(jìn)入太陽同步軌道，近地點(diǎn)高714km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高732km。Persona－3載有激光數(shù)傳系統(tǒng)，通過地球靜止軌道上的中繼衛(wèi)星傳輸圖片，實(shí)現(xiàn)下行數(shù)據(jù)高速數(shù)傳［64］。

圖53 Persona系列衛(wèi)星示意圖Fig．53 Illustration of Persona satellite

7．2 EKS系統(tǒng)預(yù)警衛(wèi)星

蘇聯(lián)/俄羅斯天基導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)最初于1965年提出并開始研制，包含3個(gè)階段：①OKO系統(tǒng)（1972～1997年）；②OKO－1系統(tǒng)（1991～2012年）；③EKS系統(tǒng)（2015年至今）。各系統(tǒng)均由大橢圓軌道和地球靜止軌道衛(wèi)星組成。其中，OKO系統(tǒng)由早期的USK（73D6）衛(wèi)星和US－KS（74Kh6）衛(wèi)星組成，OKO－1系統(tǒng)由后期US－K（73D6）衛(wèi)星和US－KMO（71Kh6）組成。

2011年，俄羅斯開展新型預(yù)警系統(tǒng)即探查、作戰(zhàn)指揮和控制集成空間系統(tǒng)（Edinaya Kosmicheskaya Sistema Obnaruzheniya i Boevogo Upravleniya，integrated space system for detection，battle command and control，EKS）的研制，系統(tǒng)內(nèi)衛(wèi)星為Tundra。EKS系統(tǒng)不僅可探測(cè)并定位彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的發(fā)射，還可全程追蹤導(dǎo)彈飛行，一次導(dǎo)彈發(fā)射可在25s內(nèi)被探測(cè)到。衛(wèi)星相機(jī)具有側(cè)視掃描功能，可在紫外、自然光以及三種紅外譜段成像。此外，EKS系統(tǒng)具備通信功能，衛(wèi)星可通過抗干擾頻段傳遞大量信息。衛(wèi)星還可接替原先要在地面進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理工作。Tundra衛(wèi)星示意見圖55，Tundra衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)見圖56［65］。

EKS星座包含大橢圓軌道和地球靜止軌道上的多顆衛(wèi)星，至少由8顆衛(wèi)星組成。計(jì)劃至2018年發(fā)射10顆衛(wèi)星（含備份星）。第一顆星EKS－1于2015年11月17日發(fā)射，進(jìn)入大橢圓軌道，軌道高度為近地點(diǎn)1626km、遠(yuǎn)地點(diǎn)38 552km，傾角63．79°，軌道周期12h［66］。第二顆星預(yù)計(jì)2016年發(fā)射。4顆與EKS－1相同軌道的衛(wèi)星理論上可一天24h監(jiān)測(cè)北美大陸；2～3顆地球靜止軌道衛(wèi)星可提供全球覆蓋，2顆地球靜止軌道衛(wèi)星可追蹤來自太平洋和大西洋的彈道導(dǎo)彈發(fā)射［67］。俄羅斯預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)擬用構(gòu)型見圖57［68］。

圖56 Tundra衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)Fig．56 An optical system for Tundra

7．3 Resurs系列資源衛(wèi)星

7．3．1 Resurs－DK1

Resurs－DK1為俄羅斯高分辨率（1m）民用資源衛(wèi)星，第一顆于2006年6月15日發(fā)射，進(jìn)入傾角70．4°的橢圓軌道［69］。

Resurs－DK1衛(wèi)星采用原偵察衛(wèi)星Yantar平臺(tái)結(jié)構(gòu)［70］。衛(wèi)星所載的光電推掃式成像儀Geoton－1的敏感器由4個(gè)TDI CCD陣列構(gòu)成，第一個(gè)陣列生成全色圖像，其余三個(gè)分別生成綠色、紅色和近紅外圖像。每個(gè)陣列由36個(gè)獨(dú)立的Kruiz CCD芯片組成［71］。Resurs系列衛(wèi)星的相機(jī)采用長焦距攝遠(yuǎn)透鏡望遠(yuǎn)鏡，由7個(gè)透鏡元件組成，孔徑直徑500mm，焦距4m［72］。

Resurs－DK1衛(wèi)星參數(shù)和Geoton－1相機(jī)性能指標(biāo)分別見表33和表34。Resurs－DK1衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖58，星上圖像信息采集、處理及傳輸流程見圖59，衛(wèi)星拍攝的照片見圖60（分辨率為1m）［6973］。

表33 Resurs－DK1衛(wèi)星技術(shù)參數(shù)Table 33 Parameters of Resurs－DK1

7．3．2 Resurs－P星座

Resurs－P是資源衛(wèi)星Resurs－DK1的后繼衛(wèi)星星座。Resurs－P1/P2/P3分別于2013年6月25日、2014年12月26日和2016年3月13日發(fā)射，Resurs－P4/P5預(yù)計(jì)分別于2017年和2018年發(fā)射。

Resurs－P1衛(wèi)星載有：①Geoton－L1成像儀，地面分辨率全色0．9m、多光譜3～4m，幅寬38km；②廣角相機(jī)ShMSA由高分辨率和中分辨率光學(xué)系統(tǒng)組成，地面分辨率分別為全色12m和59m、多光譜23．8m和118m，幅寬分別為97．2km和441．7km；③高光譜拍攝設(shè)備（Hyperspectral Shooting Apparatus，HSA），地面分辨率30m，幅寬30km。Resurs－P2衛(wèi)星平臺(tái)和載荷與Resurs－P1相近，僅附加高能粒子探測(cè)儀Nuklon。

Resurs－P1/P2衛(wèi)星參數(shù)見表35，Geoton－L1、ShMSA和HSA性能指標(biāo)分別見表36、表37和表38［74－75］。Resurs－P2衛(wèi)星結(jié)構(gòu)見圖61，HSA光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與相機(jī)示意見圖62，衛(wèi)星于2013年拍攝的全色和高光譜圖像見圖63和圖64［76－78］。

表37 ShMSA性能指標(biāo)Table 37 Specifications of ShMSA multispectral spectrometer

圖64 Resurs－P1拍攝的都柏林的高光譜圖像Fig．64 Hyperspectral image of Dublin acquired by Resurs－P1

7．4 Bars－M系列測(cè)繪衛(wèi)星

Bars－M是俄羅斯的空間測(cè)繪計(jì)劃，該計(jì)劃于2007年提出。Bars－M系列衛(wèi)星原計(jì)劃2014、2016和2018年各發(fā)射一顆衛(wèi)星，但第一顆星Bars－M1（軍事測(cè)繪）推遲至2015年2月27日發(fā)射。2011年，俄羅斯提出Kartograph－OE衛(wèi)星計(jì)劃，預(yù)計(jì)2017年和2018年各發(fā)射一顆光學(xué)星［79］。

Bars－M1衛(wèi)星由有效載荷艙，服務(wù)艙和推進(jìn)系統(tǒng)組成。推進(jìn)系統(tǒng)由4臺(tái)軌道修正主推力器、12臺(tái)姿態(tài)控制推力器和4個(gè)推進(jìn)劑貯箱組成。有效載荷艙內(nèi)主要儀器為Karat相機(jī)，采用三透鏡光學(xué)系統(tǒng)。衛(wèi)星還載有激光發(fā)射器，校準(zhǔn)和引導(dǎo)激光測(cè)距儀和激光反射鏡。Bars－M1衛(wèi)星參數(shù)見表39，Karat相機(jī)性能指標(biāo)見表40。衛(wèi)星關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)見圖65和圖66［79］。

7．5 Obzor－O星座民用遙感衛(wèi)星

2012年10月，俄羅斯聯(lián)邦航天局提出研制Obzor－O光學(xué)遙感衛(wèi)星星座（4顆）計(jì)劃，為民用部門提供地球表面圖像，衛(wèi)星預(yù)計(jì)運(yùn)行在700km太陽同步軌道上。Obzor－O將在光學(xué)和紅外等8個(gè)譜段成像，光學(xué)儀器地面分辨率5m，紅外敏感器可探測(cè)尺寸為20m的細(xì)節(jié)。2顆星可在30天內(nèi)實(shí)現(xiàn)全部俄羅斯領(lǐng)土成像；4顆星可在7天內(nèi)覆蓋全俄羅斯。衛(wèi)星原計(jì)劃于2015年、2017年和2019年發(fā)射，后被推遲。此外，Obzor－R雷達(dá)星星座（兩顆）將于2018年前發(fā)射，與Obzor－O協(xié)同觀測(cè)。Obzor－O衛(wèi)星示意見圖67［80］。

圖67 Obzor－O衛(wèi)星示意圖Fig．67 Illustration of Obzor－O

8 結(jié)束語

日本、以色列、中國、印度、韓國等亞洲國家均已研制并應(yīng)用地面分辨率（全色）優(yōu)于1m的低軌光學(xué)星，目前地面分辨率最高優(yōu)于0．5m（全色）。韓國已發(fā)射并應(yīng)用地球靜止軌道多用途（通信/海洋/氣象）衛(wèi)星，海洋彩色成像儀地面分辨率達(dá)500m；并正在研制地球靜止雙星星座，分辨率提高至250m。中國高分四號(hào)是目前地面分辨率最高的地球靜止光學(xué)星（多光譜50m）。印度地球靜止光學(xué)星GISAT尚未發(fā)射，地面分辨率與中國高分四號(hào)相當(dāng)。隨著膠片回收型偵察衛(wèi)星退役，俄羅斯正在加緊研制與發(fā)射傳輸型偵察衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、測(cè)繪衛(wèi)星，以及多光譜星座，最高分辨率（全色）已達(dá)0．5m。此外，俄羅斯已開始構(gòu)建新一代預(yù)警衛(wèi)星星座。在高分光學(xué)星技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域，總體上，美國處于領(lǐng)先地位，歐洲隨后，亞洲與俄羅斯不及美歐。高分光學(xué)星性能的提高主要取決于空間相機(jī)的革新與創(chuàng)新。

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［63］ОПТИКО－ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГОЗОНДИРОВАНИЯЗЕМЛИ．LOMO［EB/OL］．［2015－03－23］．http：//lomo－tech．ru/photos/lomo＿kosm＿otkr．pdf

［64］Persona［EB/OL］．［2015－03－23］．http：//www．russianspaceweb．com/persona．html

［65］EKS（Tundra）satellite．［EB/OL］．［2016－02－18］．http：//www．russianspaceweb．com/eks－tundra．html

［66］Launch of the first EKS（Tundra）satellite［EB/OL］．［2016－02－18］．http：//www．russianspaceweb．com/eks－tundra－kosmos2510．html

［67］EKS network design［EB/OL］．［2016－02－18］．http：//www．russianspaceweb．com/eks－network．html

［68］Development of the EKS network［EB/OL］．［2016－02－18］．http：//www．russianspaceweb．com/eks－origin．html

［69］EoPortal Directory．Resurs－DK1［EB/OL］．［2015－02－26］．https：//directory．eoportal．org/web/eoportal/satellite－missions/r/resurs－dk1

［70］Petrie G．An alternative source of very high－resolution imagery：The Resurs－DK1satellite［J］．Geoinformatics，2010，13（3）：30

［71］Resurs＿DK［EB/OL］．［2015－02－26］．http：//www．russianspaceweb．com/resurs＿dk．html

［72］Anshakov G P，Skirmunt V K．The Russian project of“resurs－DK 1”space complex development．Status，prospects，new opportunities for the consumers of space snapshots［J］．Acta Astronautica，2000，47：347－353

［73］КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ РЕСУРС－П ［EB/OL］．［2015－03－23］．http：//www．mcc．rsa．ru/resurs＿p．htm

［74］Anatoly Zak．Resurs－P1［EB/OL］．［2015－02－26］．http：//www．russianspaceweb．com/resurs＿p．html

［75］Arkhipov S A，Baklanov A I，Linko V M．Hyperspectral shooting apparatus for the Resurs－P spacecraft［J］．Izvestiya Atmospheric ＆Oceanic Physics，2015，50（9）：978－988

［76］A Peshkun Resurs－P Capabilities．Standard products［EB/OL］．［2015－04－07］．http：//conf．racurs．ru/images/abstracts/eng/Peshkun．pdf

［77］EoPortal Directory．Resurs－P［EB/OL］．［2015－02－26］．https：//directory．eoportal．org/web/eoportal/satellite－missions/r/resurs－p

［78］Anatoly Zak．Resurs－P2［EB/OL］．［2015－02－26］．http：//www．russianspaceweb．com/resurs＿p2．html

［79］Bars－M：Russia＇s first digital cartographer［EB/OL］．［2015－04－06］．http：//www．russianspaceweb．com/bars－m．html

［80］Russia to develop new remote－sensing satellite constellation Obzor－O［EB/OL］．［2016－02－18］．http：//www．russianspaceweb．com/obzor＿o．html

（編輯：李多）

Global High－resolution Optical Satellite Overview（3）：Asia and Russia

ZHU Renzhang1CONG Yuntian1，3WANG Hongfang2BAI Zhaoguang2
（1Beijing University of Aeronautics and Astronautics，Beijing 100191，China）
（2DFH Satellite Co．，Ltd．，Beijing 100094，China）
（3China Academy of Space Technology，Beijing 100094，China）

Asian countries and Russia are making efforts to improve the performance of military and civilian remote sensing satellites in low earth orbit and geostationary earth orbit．Japan，Israel，China，India，Korea，Russia etc．have already launched sub－meter resolution satellites in low earth orbit，among which the highest resolution reaches 0．5meter or better．Among the geostationary optical satellites，Gaofen－4can achieve 50－meter resolution．Russia has been constructing new－generation constellation of early warning satellites in both highly elliptical orbit and geostationary earth orbit．In this paper，Asian and Russian high－resolution optical satellites are introduced，including their operations，technologies and trends．

Asian satellite；Russian satellite；high－resolution optical satellite

V474．2

A

10．3969/j．issn．1673－8748．2016．02．012

2015－06－23；

2016－02－26

朱仁璋，男，慕尼黑工業(yè)大學(xué)博士，北京航空航天大學(xué)教授。Email：renzhang．zhu@tom．com。