有效載荷

有效載荷指的是直接執(zhí)行特定衛(wèi)星任務(wù)的儀器、設(shè)備或分系統(tǒng)。有效載荷的種類很多，即使是同一種類型的有效載荷，性能差別也很大。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、微波輻射計、微波散射計、雷達高度計、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)星時鐘、導(dǎo)航數(shù)據(jù)存儲器及數(shù)據(jù)注入接收機、偵察衛(wèi)星的有效載荷有可見光膠片型相機、可見光CCD相機、雷達信息信號接收機（信道化接收機、測向接收機）和天線陣及大幅面測量相機等。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，為提高衛(wèi)星有效載荷比提供基礎(chǔ)。

以陸地遙感衛(wèi)星為例，它的有效載荷種類繁多，其中使用較為廣泛的載荷有可見光成像儀、高光譜成像儀、紅外成像儀、合成孔徑雷達、微波輻射計等。此外，紫外觀測儀、激光測高儀等載荷也被用在有針對性的陸地遙感探測中。陸地遙感衛(wèi)星一般可裝載一種或多種載荷，在這里介紹幾種有代表性的載荷及其特點：

一、可見光成像儀

可見光成像儀通常工作于可見光譜至近紅外的0.4~0.9微米波長，它們的工作波長短，可以達到很高的分辨率，但由于其工作需要依靠目標對太陽光反射，因此只能在白天工作?？梢姽獬上駜x可以產(chǎn)生被觀測景物的可見光圖像，類似我們常用的照相機拍攝的照片，因此常常被稱為“相機”。由于可見光波段即人眼可見的光波段，所以其圖像具有很好的視覺效果，非常易于判讀。全色單譜段可見光相機在可見光范圍內(nèi)使用一個波段來成像，其圖像使用灰度來表現(xiàn)，目視效果類似黑白照片；而多光譜相機將可見光劃分為幾個譜段來成像，其圖像經(jīng)處理后，即可做出彩色照片。

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二、高光譜成像儀

高光譜成像儀與傳統(tǒng)的多光譜成像儀相比，將光譜段劃分得更細，可分為幾十個至幾百個非常窄的光譜段，覆蓋的光譜段可以設(shè)計為可見光、近紅外、紅外、紫外等范圍。光譜分得越細，物質(zhì)類型揭示得越徹底，比如一張桌子，高光譜觀測可識別它是金屬的還是塑料的。高光譜成像儀可以獲得幾十或上百通道、連續(xù)波段的圖像，每個圖像像元可以提取一條光譜曲線，因此，高光譜遙感獲取的地物信息包含了地物的空間、輻射和光譜三重信息。

三、紅外成像儀

紅外成像儀的工作波段一般是波長為0.75~15微米的中長波紅外，但也可能是波長達100微米的遠紅外。紅外成像儀探測到的信號強度是與被觀測地物的發(fā)射率和地物溫度的四次方成正比的函數(shù)，換言之，紅外成像儀探測的是地物的發(fā)射率和溫度信息，因此它具有能夠晝夜工作的優(yōu)勢。云、雨等天氣條件會使地面圖像的對比度減弱，但在惡劣的天氣條件下，紅外成像儀仍能獲得信息。

四、雷達成像儀

雷達成像儀工作于厘米和毫米波段，是主動探測系統(tǒng)，探測從被觀測地物反射的回波信號。雷達成像儀的信號路徑比被動式載荷的信號路徑長1倍。與傳統(tǒng)光學(xué)遙感器相比，雷達成像儀不受晝夜及天氣影響，具有全天候、全天時工作的能力，還能夠穿透地表進行探測。只有雷暴時產(chǎn)生的大粒子才會造成強反射，因而一般的天氣環(huán)境對雷達的影響較小。側(cè)視雷達（SLAR）包括真實孔徑雷達與合成孔徑雷達。合成孔徑雷達系統(tǒng)可以獲得與可見光和紅外成像儀相同的分辨率且不受距離的影響，不僅可以進行高分辨率成像，而且可以對地面運動目標進行檢測，還可以對地形、地貌進行三維測繪，其紋理特性能還能獲取其他遙感載荷所難獲取的斷層信息。

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五、微波輻射計

微波輻射計工作于射頻波段，主要是毫米波（20GHz~200GHz），其分辨率比同樣孔徑的可見光遙感器低3~5個數(shù)量級，但可以對大面積的陸地進行探測。微波輻射計是被動式探測系統(tǒng)，探測到的信號強度是景物發(fā)射率乘以測溫溫度的函數(shù)，因此產(chǎn)生的信號要比紅外探測信號弱得多。同雷達成像儀一樣，微波輻射計也能穿透地表進行探測，且晝夜都能良好地工作。云、雨、雪等天氣因素也會造成其成像模糊和對比度降低，但影響程度沒有對可見光和紅外圖像那么嚴重。許多目標特征還具有不同的極性響應(yīng)，因而微波輻射計通常使用水平和垂直極化天線。與主動微波遙感器（雷達成像儀）相比，微波輻射計具有體積小、重量輕等優(yōu)點，并且對目標表面粗糙度等宏觀結(jié)構(gòu)特征不敏感，在大氣、植被和土壤濕度的測量等方面應(yīng)用廣泛，特別適合于星載，是目前數(shù)量最多的星載微波遙感器。

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整理自：

中國航天科普網(wǎng).?衛(wèi)星有效載荷[EB/OL]. (2016-05-26).?http://www.spacemore.com.cn/Entry/Detail?id=491?

羅格.?感知地球——衛(wèi)星遙感知識問答[M].?北京:中國宇航出版社,2018.

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