航天器概论(西工大)6、第六章-航天器的有效载荷及其应用.pdf

第十五章 航天器的有效载荷及其应用 （概念） 有效载荷：在航天器发射过程中，执行任务的系统叫有效载荷。 航天器的有效载荷有：遥感系统、武器系统、导航定位系统、通信 系统、载人系统。 15.1 遥感技术的基本原理 遥感的英文是：“Remote Sensing”，意思是：“遥远的感知” 。 人和动物都具有一定的遥感本领。 现代遥感技术就是模仿自然界中的遥感现象和过程而产生的。 遥感技术的基本过程是 遥感是一个接收、传送、处理和分析遥感情息，并最后识别目标的复杂 技术过程。如图所示。 现代遥感技术系统的组成 现代遥感技术系统一般由四部分组成： 遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、遥感资料分析解译 系统。 其中遥感平台、传感器和数据接收与处理系统是决定遥感技术 应用成败的三个主要技术因素，遥感分析应用工作者必须对它们有 所了解和掌握。 传感器是获取遥感数据的关键设备，因设计和获取数据的特点 不同，传感器的种类也不同，目前遥感中所使用的传感器大体上可 分为摄影类型、扫描成像类型、雷达成像类型和非图像类型的传感 器。 例如，以地球资源遥感与专题制图为目的的Landsat仪器舱中，通常 以多光谱扫描仪或专题制图仪为主要传感器；在以军事侦察为目的 的军事卫星中，以高分辨率的对地摄影机与对空摄影机为主要仪 器。 数据经编码、调制、变频和功放。由天线发射出射频信号，在 卫星经过地面站上空时，被地面站接收。 15.2 空间遥感仪器 分类：从航天器上对地观测的遥感系统分为摄影系统和扫描系 统（非摄影系统）两大类。 15.2.1摄影遥感系统 用于摄影遥感的照相机有：画幅式、全景式、航线式以及CCD 照相机（电耦合器件照相机）。 15.2.2 非摄影遥感仪器 红外辐射计： 红外辐射计是测量入射到探测器上的辐射通量的仪器。用 三棱镜、光栅、分色镜或滤光器，将不同波长的辐射分开，然后用若干 探测器来测量不同波段的辐射强度。 （测量对探测器的红外辐射强度） 微波辐射计：微波是波长很短的无线电波，微波的方向性很好，速度等 于光速。微波辐射计由定向天线、接收器（用于选择和放大）和探测器 构成。 （测量对探测器的微波的辐射强度） 微波雷达：微波雷达是一种主动式微波遥感系统。自动发射雷达波和接 收回波。 （发射雷达波并测量雷达回波的频谱特性） 激光雷达：激光雷达技术的技术原理来自于雷达，并借助了激光和类似 望远镜的检测器。其工作方法是，将紫外线脉冲发射到大气层，沿着它 的轨迹，光被小颗粒散射开。空气中颗粒物越多，所反射的光越多。而 反射到激光雷达系统的光被望远镜和敏感的检测器接收。 15.3 空间遥感仪器的应用 15.3.1侦察卫星 包括：照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫 星。 15.3.1.1 照相侦察卫星 照相侦察卫星――它是依靠装有光学成像的空间遥感设备进行侦 察，获取军事情报的人造地球卫星，常用的遥感设备有可见光照相机、 电视摄像机、红外照相机、多光谱照相机和微波遥感设备等。 照相侦察卫星按侦察信息的返回方式分为：返回型和传输型。 世界上第一颗照相侦察卫星是美国的 “发现者” 1号卫星，它于1959年2月28日发射成 功。“发现者” 1号是一颗试验性侦察卫星。1960年8月10日，美国又发射了“发现者” 13号试 验侦察卫星。8月11日，“发现者” 13号接受地面指令控制，弹射出一个装有照相胶卷的密 封舱，再入大气层，并在海上回收成功。这是人类从太空收回的第一卷照相胶卷。 15.3.1.2 电子侦察卫星 电子侦察卫星是专门用来侦测对方预警、防空、反导弹等雷达 的位置及信号特征，也可测定对方军事通信和无线电台位置，为本 国战略轰炸机、弹道导弹和巡航导弹执行突防和攻击任务提供数 据，也可用以侦察对方军事演习时的指挥、通信信号，并予截获。 截获的信号记录在磁带上或存储在计算机里，在卫星飞经本国上空 时发送到地面接收站。电子侦察卫星通常运行于300～500公里，甚 至1000～1400公里的近圆轨道。电子侦察卫星按侦察任务分为雷达 侦察型、无线电通信侦察型和弹道导弹试验侦察型三种。 最有代表性的电子侦察卫星是美国1985年1月24 日用航天飞机发 射的侦察卫星，它重13.6吨，星上载有两种直径为22.9米的天线， 卫星上的大型天线可截获100兆赫到20千兆赫之间的所有频率。 美国在早期的 “发现者”系列卫星上曾进行过电子侦察的试验， 19