国外深空探测光学遥感载荷发展现状与启示

深空探测及其技术随着科技的不断发展，人类对于深空的探索也越来越深入。

深空探测技术的研究可以让我们更好地了解宇宙的奥秘，也可以为人类未来太空探索奠定基础。

本文将围绕深空探测及其技术展开讨论。

一、深空探测的意义深空探测的意义在于人类对于宇宙奥秘的探索。

通过深空探测，可以了解如何形成宇宙，宇宙中各种物质的特性和性质以及黑洞等神秘现象。

同时，深空探测可以为人类未来的太空探索提供重要的技术基础和各种信息。

二、深空探测技术的发展现状目前，深空探测技术已经有很大的进展。

最为重要的就是航天器技术。

如今，人类已经可以将各种探测器送入太空，进行探测或者对地球的遥感，这是深空探测的基础。

在太空探测中，自主飞行和定位导航技术也非常重要。

航天器飞行轨道的计算、星历计算、卫星导航和通信能力都需要有较高的技术水平。

此外，在深空探测中，最近几年最为重要的进展包括“天眼”、“嫦娥”等具有象征意义的深空探测项目，这些项目不仅让我们更深入了解宇宙，也为人类未来的太空探索提供了理论指导和技术基础。

三、深空探测技术的挑战深空探测技术不仅是一个非常复杂的领域，而且挑战也非常巨大。

其中最大的难点是如何保障基地与航天器之间的实时通信。

因为深空探测中，探测器在宇宙中独立运行，需要与地球直接通信，确保数据的准确传输。

这就需要建设相应的通信系统，保障探测器能够发回大量数据和图像。

同时，在深空探测中飞行轨道、能源系统、自主控制系统等都是非常大的挑战。

另外，航天器的防辐射能力也非常重要，因为在太空中存在强烈的辐射环境。

因此，要使探测器能够长时间稳定运行，需具备抗辐射的技术能力。

四、深空探测未来发展趋势深空探测未来将面临更加复杂的局面。

我们需要更加专业技术、更多的预算，大型航天器的重量、质量、可靠性、能源耗损等方面的挑战也需要被应对。

因此，未来深空探测的关键是提高人工智能和自主控制的技术水平，增加基于无人系统的全自动化探测能力，例如卫星群探测、网络化探测等，在飞行方式、信通系统和操作控制策略等方面进行通信数据的收发与处理，以实现无人在轨运行，自主实现目标的探测效果。

目录一、引言 (2)二、深空通讯技术的概念及发展 (3)2.1、通讯技术的基本概念 (3)2.2、深空中光通信系统的结构及原理 (4)2.3、深空中光通讯的特点 (5)三、深空光通讯中主要技术 (7)3.1、光束准直及天线技术 (7)3.2、高码率调制、高能量转换效率的发射技术 (8)3.3、高灵敏度和高抗干扰性的光信号接收技术 (9)3.4、调制与编码技术 (9)3.5、捕获、瞄准和跟踪技术(APT) (10)3.6、深空光通讯中的其他技术 (11)四、深空光通讯的发展趋势和给我们的启示 (12)五、对未来深空光通信的展望 (13)参考文献 (14)一、引言当前,世界上正兴起一个深空探测的热潮,主要的目的是开发和利用空间资源,发展空间技术,进行科学研究,探索太阳系和宇宙的起源,扩展人类的生存空间,为人类社会的长期可持续发展服务。

我国以“嫦娥”探月工程为起点的深空探测也已经启动, 正逐步深入发展。

深空探测是指对2 ×106 km以远的天体和空间进行的探测。

在1988年以前,国际电信联盟( ITU)也曾将月球及月球以远的探测定义为深空探测,因此,目前这两种定义方法都在应用。

实施探测的航天器称为深空探测器,对其测控通信的系统称为深空测控通信系统,它包括深空测控通信地面站和空间应答机两大部分。

它的主要功能是:跟踪、遥测、指令控制和数传(TTC&DT) ,在深空探测器的整个飞行过程中,需要对其测控以保证其飞行轨道的准确,而在进入探测过程以后,需要传回探测信息。

它是深空探测的唯一信息线,至关重要,与其它测控系统相比其重要性更加突出。

不同于现有的地基测控系统、天基测控系统、遥感地面接收站和卫星通信站,深空测控通信系统有着自己的特点和特殊技术问题。

由于通信的距离很远,所以与此相关的技术问题总是处于测控通信技术发展的最前沿。

在建设深空测控系统以前,应对它的特点进行研究,比较它与现有系统的区别, 抓住它特殊的、主要技术问题,重点地开展研究工作。

深空探测器的技术现状与未来展望深空探测是一项极具挑战性和前沿性的科学技术工作。

这项工作包括对太阳系外天体、行星、彗星、小行星和其它宇宙现象的探索与研究。

随着科技的飞速发展，深空探测器的技术也在不断进步，展开了人类探索未知宇宙的伟大征程。

本文将就深空探测器的技术现状与未来展望进行详细探讨。

1. 深空探测器的工作原理深空探测器一般由多个核心部件组成，包括动力系统、控制系统、通信系统和科学仪器。

动力系统负责提供推进力，使探测器能够到达目标区域，而控制系统则确保探测器在太空中正确航行。

通信系统则可以实现地面与探测器之间的信息传送，科学仪器则是用于具体数据收集和分析。

探测器通常采用多种推进方式，包括化学推进、离子推进和电推力等。

不同的推进方式具有不同的优缺点，例如，化学推进虽然提供更大的初始推进力，但效率较低；而离子推进能提供长期的微小推力，更适合于远航。

这些技术选择直接影响到探测器的任务有效性。

2. 现有深空探测器技术分析目前，全球范围内已有多个成功运行的深空探测器，它们在各自的任务中均取得了丰硕的成果。

2.1 美国国家航空航天局（NASA）的探测器NASA在深空探测方面处于领先地位，其众多任务取得了重要成果。

例如，“旅行者1号”和“旅行者2号”是人类第一个进入星际空间的探测器，提供了大量关于外行星及其卫星的信息；“新视野号”则成功飞掠冥王星，开启了对边缘太阳系的探索。

此外，“火星车辆”的成功着陆和持续工作的结果，为人类了解火星环境及其可能存在生命奠定了基础。

2.2 欧洲空间局（ESA）的贡献ESA也在深空探测领域中扮演了重要角色。

例如，“罗塞塔”任务通过对彗星67P/丘留莫夫–格拉西门科进行深入探索，带回了宝贵的数据。

这些数据不仅有助于理解彗星的组成及演变，对研究太阳系起源也提供了重要线索。

2.3 中国的探索进程近年来，中国在深空探测方面取得了显著进展。

“嫦娥”系列月球探测器成功完成了多次月球着陆和取样工作；“ Tianwen-1 ”火星探测器于2021年成功着陆火星，并开展相关科学实验。

面向21世纪的航天光学有效载荷的发展动态报告内容一、航天光学有效载荷概念二、国内外发展概况三、发展动态一、航天光学有效载荷概念航天光学有效载荷概念卫星有效载荷卫星平台结构与机构热控制电源姿态与轨道控制卫星测控有效载荷是卫星中直接执行特定任务的分系统，是卫星的核心部分，是决定卫星性能水平的主要分系统。

光学有效载荷是利用光学谱段获取目标信息的航天有效载荷，又称为光学遥感器，航天相机。

光学有效载荷是集光学、精密机械、电子、热控和航天技术等多学科为一体的综合性高科技产品。

在信息技术中属于上游的源头技术。

航天光学有效载荷1958年前苏联发射第一颗卫星后，美苏开始研究把光学有效载荷装在卫星上，实现对地侦查。

1960年至今，针对军事、陆地资源、气象、海洋、天文等不同的观测目标，发展了军事侦察卫星、测绘卫星、导弹预警卫星，资源卫星，气象卫星，海洋卫星，天文卫星等各种卫星，研制了针对各自目标的光学有效载荷。

航天光学有效载荷分类航天光学有效载荷天文卫星军事卫星资源卫星气象卫星海洋卫星空间望远镜侦察相机测绘相机多光谱CCD 相机多光谱光机扫描仪多通道扫描成像仪扫描成像大气探测仪CCD 成像仪海洋水色仪超光谱成像光谱仪导弹预警相机对天观测对地观测深空探测月球探测有效载荷火星探测有效载荷二、国内外发展概况——国外现状侦察相机航天光学有效载荷起源于军事应用。

侦察相机的研制水平代表了航天光学有效载荷的最高水平。

1960年美国KH-1普查型照相侦察卫星发射成功，标志着这一技术在军事领域应用的开始，开创了航天遥感事业。

目前美国的水平最高，其次是俄罗斯，法国、以色列、印度等国家。

国家卫星分辨率美国KH-120.1m俄罗斯阿尔康优于0.5m法国太阳神0.5m以色列EROSA 1.8m美国至今已研制6代，前四代为胶片型相机，后两代为为CCD传输型相机(KH-11,KH-12)可分为三个发展阶段1、前三代相机以提高空间分辨率为主要目标;2、第四代开始以提高单星的综合侦察能力为主，实现普查和详查的有机结合;3、从60年代至今已经形成了可见光和微波成像侦察的结合体系。

㊀V o l．３２㊀N o．１㊀１１６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程S P A C E C R A F TE N G I N E E R I N G㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３２卷㊀第１期㊀２０２３年２月国外卫星搭载有效载荷发展综述王久龙㊀徐晨阳㊀曾文彬㊀蔡盛(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春㊀１３００３３)摘㊀要㊀分析了搭载有效载荷的概念,给出了宿主卫星平台与搭载有效载荷的接口关系,阐述了搭载有效载荷在降低航天成本㊁分散任务风险及实现快速发射等方面的优点和挑战;调研了近年来国外搭载有效载荷在遥感成像㊁卫星通信㊁定位导航㊁导弹预警等领域的发展现状,梳理了几个代表性的搭载有效载荷项目的发展背景㊁系统组成㊁技术指标,如商业搭载红外有效载荷㊁广域增强系统㊁专用超高频通信有效载荷㊁天基杀伤评估系统;分析了搭载有效载荷在天基侦察㊁预警探测卫星通信系统㊁高轨空间态势感知等领域的应用前景,提出了制定平台与载荷标准化接口㊁建立合理有效载荷价格模型等建议.关键词㊀搭载有效载荷;宿主卫星;卫星通信;天基杀伤评估;态势感知;价格模型中图分类号:V４７４ ２㊀㊀文献标志码:A㊀㊀D O I:１０ ３９６９/j i s s n １６７３Ｇ８７４８ ２０２３ ０１ ０１６R e v i e wo nD e v e l o p m e n t o f F o r e i g nH o s t e dP a y l o a d sWA N GJ i u l o n g㊀X U C h e n y a n g㊀Z E N G W e n b i n㊀C A I S h e n g(C h a n g c h u n I n s t i t u t e o fO p t i c s,F i n eM e c h a n i c s a n dP h y s i c s,C h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s,C h a n g c h u n１３００３３,C h i n a)A b s t r a c t:T h e c o n c e p t o f h o s t e d p a y l o a d s i s a n a l y z e d,t h e i n t e r f a c e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e h o s t s a t e l l i t e p l a t f o r m a n d p a y l o a d si s g i v e n,a n dt h ea d v a n t a g e sa n d c h a l l e n g e s o f p a y l o a d si n r e d u c i n g a e r o s p a c ec o s t s,d i s p e r s i n g m i s s i o nr i s k s,a n da c h i e v i n g r a p i dl a u n c ha r ee x p o u n d e d．T h e d e v e l o p m e n t h i s t o r y o f f o r e i g nh o s t e d p a y l o a d s i n t h e f i e l d s o f r e m o t e s e n s i n g i m a g i n g,s a tＧe l l i t e c o mm u n i c a t i o n s,p o s i t i o n i n g a n d n a v i g a t i o n,a n dm i s s i l e e a r l y w a r n i n g i n r e c e n t y e a r s i s i nＧv e s t i g a t e d,a n dt h ed e v e l o p m e n tb a c k g r o u n d,s y s t e m c o m p o s i t i o n,a n dt e c h n i c a l i n d i c a t o r so f s e v e r a l r e p r e s e n t a t i v e c o mm e r c i a l p a y l o a d p r o j e c t s a r e r e v i e w e d,f o r i n s t a n c e,c o mm e r c i a l l y h o sＧt e d i n f r a r e d p a y l o a d,w i d e a r e a a u g m e n t a t i o n s y s t e m,UH Fc o mm u n i c a t i o n p a y l o a d,s p a c eＧb a s e d k i l l a s s e s s m e n t．T h ea p p l i c a t i o n p r o s p e c t so fh o s t e d p a y l o a di ns p a c eＧb a s e dr e c o n n a i s s a n c ea n d e a r l y w a r n i n g d e t e c t i o n,s a t e l l i t ec o mm u n i c a t i o ns y s t e m,G E O s p a c es i t u a t i o na w a r e n e s sa n d o t h e r f i e l d s a r e a n a l y z e d．S o m e s u g g e s t i o n s a r e p u t f o r w a r d,s u c h a s f o r m u l a t i n g s t a n d a r d i z e d i nＧt e r f a c eb e t w e e n p l a t f o r ma n d p a y l o a d a n d e s t a b l i s h i n g r e a s o n a b l e p a y l o a d p r i c em o d e l．K e y w o r d s:h o s t e d p a y l o a d;h o s t s a t e l l i t e;s a t e l l i t e c o mm u n i c a t i o n;s p a c eＧb a s e dk i l l a s s e s s m e n t; s i t u a t i o n a l a w a r e n e s s;p r i c em o d e l收稿日期:２０２２Ｇ０９Ｇ２２;修回日期:２０２３Ｇ０１Ｇ１０基金项目:中国科学院青年创新促进会会员资助项目(２０１９２２６)作者简介:王久龙,男,硕士,助理研究员,研究方向为光电载荷总体设计.E m a i l:w a n g j i u l o n g＠c i o m p．a c．c n.通讯作者:蔡盛,男,博士,研究员,研究方向为空天地一体化光电对抗.E m a i l:c a i s h e n g＠c i o m p．a c．c n.㊀㊀近几年来,随着航天技术的不断发展和航天产业的日益扩大,以低轨巨型星座[１]为代表的商业航Copyright©博看网. All Rights Reserved.天得到迅速推进,航天产业呈现新的发展态势,大规模低成本进入太空的时代已经来临.同时,为保持太空优势和太空行动自由,美国等发达国家全面调整了太空发展策略[２],提出以下一代太空体系架构㊁ 黑杰克 项目等为典型代表的计划,改变了以往以大型复杂单星为主的模式,将建设重点转向由多颗小卫星组成的灵活㊁弹性㊁敏捷的低轨星座.搭载有效载荷已经成为太空体系弹性发展的重要方式之一,为推动相关技术发展,美国提出了一系列重要举措.２０１０年,美国«国家太空政策»强调要联合采办可靠㊁进度符合政府要求,且费效比高的航天发射服务和搭载有效载荷,明确提出鼓励政府发展搭载有效载荷,提高空间态势感知和轨道碎片的监测能力.２０１１年,美国波音㊁洛马㊁劳拉㊁轨道科学㊁欧洲卫星协会㊁国际通信卫星㊁铱星等７家公司发起成立搭载有效载荷联盟,旨在架起政府和私营企业的沟通桥梁,促进搭载有效载荷的实施.２０１３年,美国海军研究生院开展了搭载有效载荷的应用研究,建立了基于搭载有效载荷的天基局部空间态势感知架构,将搭载有效载荷放置在宿主卫星平台前后方,以对局部空间区域进行长期观测,实现威胁自感知㊁目标检测和碰撞预警,为实现天基态势感知提供了新的解决思路[３].２０１５年,美国空军发布«在商业卫星上搭载军用载荷指南»[４],分析了在商业卫星上搭载有效载荷面临的挑战,成立搭载有效载荷管理办公室,简化相关项目的授予流程,促进商业卫星搭载空军有效载荷的实施.２０１８年,基于通用仪器接口项目,N A S A联合空军空间和导弹中心的搭载有效载荷办公室以及航天公司发布«搭载有效载荷接口指南提案»[５],描述了搭载有效载荷与宿主平台之间的接口协议,包括尺寸㊁质量㊁功率和传输速率,旨在为相关组织开发基于低轨或高轨卫星有效载荷提供标准.为了研究搭载有效载荷的发展现状和军事应用价值,本文系统性的梳理了搭载有效载荷的概念和发展历程,总结了典型项目的系统概况㊁指标参数,并提出相关建议.１㊀搭载有效载荷概念搭载有效载荷[６]是指除主要载荷外搭载在卫星平台上的㊁为满足特殊需求而设计的额外载荷(如转发器㊁传感器或者其他星载设备).搭载有效载荷与主要有效载荷共用一个卫星平台,使用户能够快速高效且低成本的将有效载荷送入太空.在某些情况下,搭载有效载荷也被称为二级有效载荷或寄宿有效载荷.宿主卫星平台为搭载有效载荷提供结构㊁能源和通信等资源,二者物理连接和传输接口关系如图１所示.图１㊀搭载有效载荷接口F i g １㊀H o s t e d p a y l o a d i n t e r f a c e s搭载有效载荷的费用仅是研制㊁发射与运行整颗卫星费用的一小部分,可以有效降低卫星建设和部署成本,因此,逐渐受到业界的广泛关注,尤其是面临预算压力的机构.当然,在卫星平台上搭载有效载荷也面临一些挑战,比如怎样实现宿主卫星平台与搭载有效载荷的接口标准化㊁如何确保搭载有效载荷与宿主卫星的研制周期相一致㊁怎么改变用户对传统卫星项目的管理方法㊁如何确定搭载有效载荷的价格等.２㊀国外发展现状搭载有效载荷在国外已经初步得到广泛的应用,任务领域包括空间态势感知[７]㊁碎片监测[８]㊁激光通信[９]㊁定位导航[１０]以及气象监测[１１]等领域;按照载荷的任务类型,本文从环境监测类载荷㊁技术试验类载荷以及专用转发器类载荷角度出发,介绍近年来国外搭载有效载荷的发展动态.２ １㊀环境监测类载荷为了研究空间天气对气候㊁全球定位系统㊁电力传输㊁高频无线通信以及卫星通信的影响,N A S A牵头研制了太阳X射线成像仪(S X I S o l a rXＧr a y)[１２],工７１１㊀㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王久龙等:国外卫星搭载有效载荷发展综述Copyright©博看网. All Rights Reserved.作波段为０ ６~６ ０n m,可每分钟成像一次,每周７ˑ２４h运行,２００１年搭载环境观测卫星Ｇ１２(G E O SＧ１２)发射.２００５年,由美国劳拉空间系统公司建造㊁日本国土交通省和日本气象厅运营的地球静止卫星多用途运输卫星ＧI R(MT S A TＧI R)发射升空,搭载了航空类和气象类２种有效载荷,航空类载荷分为通信载荷和导航载荷,为飞机提供通信和导航服务;气象类载荷由１个可见光(分辨率１k m)成像载荷㊁４个红外(分辨率２~４k m)成像载荷以及１个气象通信载荷(S频段㊁U H F频段)组成.２００８年,为执行对地观测任务,美国军方将可见光C C D相机作为有效载荷搭载在美国回声星ＧX I(E c h o S t a rＧX I)和中圆轨道ＧG１(I C OＧG１)卫星发射升空.２０１１年,为降低下一代天基红外预警系统的研制风险,美国空军启动了商业搭载红外有效载荷(C H I R P)项目[１３],即用于导弹预警的宽视场红外传感器,搭载平台为欧洲卫星公司２号卫星(S E SＧ２).２０１８年,美国导弹防御局启动天基杀伤评估(S K A)项目[１４],利用天基传感器获取导弹拦截状态,并对拦截效果进行评估,为后续拦截提供支持.２０１７年,为解决航天器异常㊁识别潜在敌对行为提供详细的空间辐射数据,美国空军启动商业搭载的响应式环境评估(R E A C H)[１５]项目,在铱星(I r i d i u m)星座上搭载３２个有效辐射载荷.２ ２㊀技术试验类载荷搭载有效载荷为新技术的正式太空部署提供了一种测试㊁演示与验证的新方式,美国军方㊁N A S A 等部门都纷纷利用这种方式进行新技术的试验.２００９年,为在轨验证思科公司的空间路由能力,美国国防部将空间因特网路由(I R I S)[１６]有效载荷搭载在国际通信卫星Ｇ１４上发射升空,该载荷质量９０k g,功率４５０W,体积０ １２７m３,用户数据率６０M b i t/s.２０１１年,为验证地球同步轨道与地球之间双向激光中继通信的效果,美N A S A启动了激光通信中继演示(L C R D)项目[１７],载荷由２个单独的收发光通信终端和１个高速电子单元组成,地面系统由１个任务运营中心和２个地面站组成,２０２１年１２月搭载空间测试计划卫星Ｇ６(S T P S a tＧ６)上发射,初步研究结果表明:激光通信传输速率比射频高１０~１００倍,可满足空间科学和爆炸领域对更高数据速率的日益增长的需求.２０１８年,为将可释放的有效载荷运送到地球同步轨道,降低天基系统研制成本,作为 凤凰 计划[１８]的一部分,美国国防部先进研究计划局启动了有效载荷在轨交付系统(P O D)[１９]项目,将由４颗小卫星构成的P O D发射成功,顺利进入地球同步转移轨道.２ ３㊀专用转发器类载荷专用转发器作为搭载有效载荷,不仅可提供可靠的通信能力,还能够根据用户需求选择特定通信频段,已逐渐成为各国快速构建天基通信能力的主要手段.２００３年,澳大利亚国防部在民用澳普图斯ＧC１(O p t u sＧC１)卫星平台上搭载了军用U H F/X/K a频段的通信载荷[２０],U H F频段有５个５k H z和１个２５k H z 的转发器,用于低数据速率双向语音和数据通信;X 频段有４个６０MH z的转发器,用于中高数据速率单向㊁双向视频以及语音㊁数据通信;K a频段有４个３３MH z有源转发器和１个备用转发器,用于中高数据速率覆盖和双工视频㊁语音和数据通信.２０１２年,由国际通信卫星公司为主承包商,携带澳大利亚国防部队专用超高频有效通信载荷(A D FU H F)的国际通信卫星Ｇ２２(I n t e l S a tＧ２２)发射升空,载荷由波音公司研制,具有１８个U H F转发器,频率为２５k H z,此外该星还搭载４８个C频段转发器㊁２４个K u频段转发器.２００５年,由美国劳拉航天公司和西班牙共同研制的 X星Ｇ欧洲 (X T A RＧE U R)通信卫星发射升空,搭载了北约可配置X频段载荷,具有１２个７２MH z的转发器,总功率１００W,用于加强西班牙与北约军事㊁外交和保密通信业务.２００６年,由美国劳拉公司研制的西班牙军用电信卫星(S p a n s a t)发射升空,搭载有效载荷为在轨可重构多波束天线(I R M A)[２１],该天线的４个波束可以从地面单独重新定向,无需移动天线本身,主要服务于西班牙国防部,与X T A RＧE U R卫星一起使用,为军事行动㊁图像传输㊁大使馆服务和政府通信提供支撑.２００８年,美国海岸警卫队将国家自动识别系统(N A I S)的甚高频通信载荷搭载在轨道通信卫星(O r b c o m m)上发射升空,该载荷质量３k g,功率８W,体积０ ００３m３,数据率１０k b i t/s,用于增强现有的自动识别系统,实现海域态势感知.２００５年,美国联邦航空管理局将广域增强系统[２２]的L频段转发器作为有效载荷搭载在银河Ｇ１５(G a l a x yＧ１５)卫星以及加拿大阿尼克ＧF１R通信(T e l e s a t A n i kＧF１R)卫星上发射升空,此后又分别于２００８年㊁２０１６年㊁２０１７年㊁２０２２年搭载国际海事卫星Ｇ４F３(I n m a r s a tＧ４F３)㊁墨西哥Ｇ９通信卫星(S a t m e xＧ９)㊁欧洲卫星公司１５号卫星(S E SＧ１５)以及银河Ｇ３０(G a l a x yＧ３０)卫星进行补充发射.２０１１年,搭载K a频段通信载荷[２３]的高吞吐量卫讯卫星Ｇ１(V i a S a tＧ１)发射升空,该载荷发射频率为２８ １~３０ ０G H z,接收频率为１８ ３~２０ ２G H z,质量８１１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀Copyright©博看网. All Rights Reserved.３４k g,功率１８５W,用户速率可达１０M b i t/s,设计寿命１５年,主要为加拿大农村地区提供高质量宽带服务.２０１２年,欧洲卫星公司５号卫星(S E SＧ５)成功发射,主载荷为２４个C频段和３６个K u频段转发器,搭载有效载荷为L１和L５频段的转发器,作为欧洲地球静止导航重叠服务(E G N O S)[２４]一部分.２０２２年,美国空军通过其增强型极地系统资本重组(E P SＧR)计划完成２颗超高频通信有效载荷研制,旨在为北极地区的美军提供安全㊁抗干扰的卫星通信能力,计划２０２３年搭载在挪威太空公司的北极卫星宽带任务上发射.３㊀典型实例近年来,国外成功开展了多项搭载有效载荷应用案例,领域覆盖导弹预警㊁定位导航㊁卫星通信㊁杀伤评估等方面,本文选取其中比较有代表性的项目进行介绍,如商业搭载红外有效载荷㊁广域增强系统㊁澳大利亚国防部超高频通信有效载荷㊁天基杀伤评估,分析搭载有效载荷的应用现状.３ １㊀商业搭载红外有效载荷商业搭载红外有效载荷(C H I R P)由美国空军于２０１０年提出,在一颗商业地球静止轨道卫星上搭载一个军用红外载荷,通过在轨收集红外数据,以研究用于导弹预警和防御的宽视场相机㊁红外凝视型传感器的性能.历经３９个月的研发,于２０１１年９月搭载S E SＧ２卫星发射升空,在轨运行２７个月后于２０１３年１２月正式停止使用,运行期间共采集超过３００T红外数据,为美国空军分析７０多次导弹/火箭发射事件以及１５０次其他红外事件提供帮助.C H I R P上的宽视场红外望远镜由科学应用国际公司开发,长㊁宽㊁高尺寸为７５c mˑ５４c mˑ７５c m,质量为７５k g,探测波段包括短波红外㊁中波红外以及直视地表波段(S e eＧt oＧG r o u n d),像素规模２０００ˑ２０００,可实现对１/４地球圆盘凝视观测,外观结构如图２所示.图２㊀C H I R P红外载荷F i g ２㊀C H I R P i n f r a r e d p a y l o a dC H I R P载荷的宿主平台为地球同步轨道通信卫星S E SＧ２,卫星平台为轨道科学公司开发的S T A R ２ ４,包含一个标准化的次级载荷接口㊁专用的有效载荷热辐射器以及由宿主转发器提供的任务数据通信模块,C H I R P载荷在宿主平台上的布局如图３所示.图３㊀安装在宿主机上的C H I R P载荷F i g ３㊀C H I R P p a y l o a dm o u n t e do nh o s t㊀㊀C H I R P的任务目标包括:(１)提供实战环境数据,开发和评估宽视场(W F O V)地球圆盘凝视算法;(２)验证凝视算法的性能;(３)使用大规模焦平面阵列(F P A)评估W F O V 性能;９１１㊀㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王久龙等:国外卫星搭载有效载荷发展综述Copyright©博看网. All Rights Reserved.(４)评估卫星平台对W F O V传感器约束边界,包括视轴稳定性㊁热稳定性指标和性能.３ ２㊀广域增强系统广域增强系统(W A A S)是美国专为民航开发的基于卫星的导航增强系统,该计划始于１９９２年,由美国联邦航空局负责实施,２００３年７月１０日开始运行. W A A S由３８个广域监测站㊁３个广域主控站㊁７颗地球静止轨道卫星㊁６个地面上行注入站㊁２个操作控制中心以及陆地通信网络组成(见图４),可覆盖美国本土㊁阿拉斯加㊁加拿大和墨西哥等大部分北美地区[２５].图４㊀WA A S系统体系架构F i g ４㊀WA A Sa r c h i t e c t u r e㊀㊀第１１届中国卫星导航年会上,美国国务院空间事务办公室指出WA A S为北美４７００多个民航机场提供带垂直引导的航向道进近程序(L P V)服务,其中１０００多个民航机场具备决断高度为６０ ９６m的带垂直引导的航向道进近程序(L P VＧ２００)能力,达到I类精密进近操作(C A TＧI)服务水平[２６].近年来,美国政府积极采用搭载有效载荷的方式开展WA A S系统的研究工作.２００５ ２００８年,美国联邦航空管理局采用在商用通信卫星上搭载有效载荷的方式,将L频段转发器托管在G a l a x yＧ１５㊁T e l e s a t A n i kＧF１R㊁I n m a r s a tＧ４F３卫星上,有效载荷质量为６０k g,功率达到３００W,体积为１m３,用户数据率为１０M b i t/s.２０１６年６月,WA A S系统有效载荷搭载S a t m e xＧ９卫星发射升空,并于２０１８年３月投入使用,以取代I n m a r s a tＧ４F３卫星上的旧载荷;２０１７年５月,W A A S系统有效载荷搭载S E SＧ１５卫星发射升空,并于２０１９年７月投入使用,以取代G a l a x yＧ１５卫星上的旧载荷;２０１８年,美国莱多斯公司击败雷神公司获得联邦航空管理局１ １７亿美元订单,用于开发第７代静止轨道通信载荷,２０２０年８月搭载G a l a x yＧ３０卫星发射升空,２０２２年４月投入使用.图５展示了W A A S系统历史上所使用的商业卫星平台.图５㊀WA A S的卫星F i g ５㊀WA A Ss a t e l l i t e s０２１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀Copyright©博看网. All Rights Reserved.３ ３㊀澳大利亚国防部U H F有效载荷超高频(UH F)是指工作波长范围为１m~１d m㊁频率为３００~３０００MH z的无线电波,广泛用于军事卫星通信领域,特别适合陆地㊁海上㊁空中部队使用的移动手持终端[２７].为了给部署在中东和阿富汗地区的澳大利亚军队提供超高频通信能力,２００９年４月,澳大利亚国防部与国际通信卫星(I n t e l s a t)公司签订１ ６７亿美元合同,购买国际通信卫星Ｇ２２(I n t e l s a tＧ２２)卫星上的超高频段载荷的全部容量,即１８个２５k H z信道;根据合同要求, I n t e l s a t公司负责A D F UH F有效载荷的研制㊁集成和运管,并且在卫星发射后的１５年间为澳大利亚提供相关的载荷管理服务,包括超高频通信系统监控和在轨测试等[２８].２０１２年３月,I n t e l s a tＧ２２卫星发射成功,运行在星下点７２ʎE的地球同步轨道上, A D FUH F有效载荷拥有１８个２５k H z的大功率转发器,总体积为８m３,约占I n t e l s a tＧ２２卫星总有效空间容量的２０％,质量为４５０k g,功率为２k W.据澳大利亚政府估计,在A D F UH F载荷的１５年寿命中,与单独发射卫星相比,采用搭载有效载荷的方式可以节省１ ５亿美元.３ ４㊀天基杀伤评估系统美国２０１４财年«国防授权法案»要求美国导弹防御局应为地基中段防御系统提供改进的杀伤评估系统,并最晚在２０１９年１２月３１日前具备初始作战能力[２９].于是,２０１４年４月,导弹防御局启动天基杀伤评估项目,截止到２０１９财年,总研发经费１ ２亿美元,实现了在轨初步运行.单个S K A传感器质量约１０k g,由１个高速光谱传感器㊁１个高速偏振成像传感器和１个高速偏振非成像传感器组成[３０],从图６可以看出,３个传感器共用一套处理器㊁控制器和基座.高速光谱传感器用于对拦截中产生的辐射㊁热和光谱等信息进行成像,高速偏振传感器主要用于确定拦截时产生物质(碎片㊁颗粒㊁等离子体㊁气体等)的粒度分布,以确定弹头的类型.迄今为止,美国国防部和导弹防御局未公布S K A载荷具体搭载在何种卫星上,结合美国２０１７财年导弹防御局预算申请文件[３１]以及第二代铱星系统(I r i d i u m N E X T)发射计划,推测S K A载荷部署在I r i d i u m N E X T通信卫星星座中的２２颗卫星上.I r i dＧi u m N E X T卫星可以搭载多个有效载荷,每个载荷的质量约为５０k g,体积３０c mˑ４０c mˑ７０c m,平均功率５０W(峰值２００W),载荷的安装方向可以选择向下或向卫星运行速度矢量方向.S K A对美国弹道导弹防御系统至关重要,可与弹道导弹防御系统的指挥控制元件连接,具备实时任务处理和报告能力,可与雷达数据融合用于综合的㊁多现象学评估,主要用确定目标是否被拦截㊁确定目标的类型㊁确定是否是正面撞击㊁确定目标是否被摧毁等问题.S K A工作过程包括３个步骤:第一步是通过高速光谱和偏振传感器获取拦截状态信息,如拦截产生的热辐射㊁高速碎片㊁等离子体;第二步是进行拦截时间评估,通过与毁伤数据库㊁拦截弹数据库㊁目标数据库对比,建立基于时间序列的拦截时间评估模型,判断拦截目标类型以及是否正面拦截;第三步是杀伤效果评估,利用耦合热力学和流体力学激波物理代码和材料碎裂特征,建立基于物理的目标拦截特征模型,以评估目标是否被摧毁,并给出是否需要二次拦截建议[３２].图６㊀天基杀伤评估传感器F i g ６㊀S p a c eＧb a s e dk i l l a s s e s s m e n t s e n s o r４㊀展望与思考在未来空间安全的形势下,太空已成为与陆㊁海㊁空㊁电㊁网并列的作战域,各国围绕太空的军事竞争与较量不断升级.通过对国外搭载有效载荷的发展分析,可以看出:美国等国积极开展与其他国家㊁商业机构和国际组织的合作,寻求采用搭载有效载荷的方式提升太空装备的弹性,确保在对抗环境下依然具备强大的用天能力.经过长期的发展,搭载有效载荷已经广泛应用导弹预警㊁定位导航㊁卫星通信㊁杀伤评估等方面,正在逐步形成在轨应用能力.结合国外搭载有效载荷的主要用途,以及针对当前搭载有效载荷面临的主要问题,本文给出以下思考与建议.４ １㊀搭载低轨商业卫星,构建天基侦察探测预警体系高超声速飞行器㊁超音速隐身战机等空天目标１２１㊀㊀第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王久龙等:国外卫星搭载有效载荷发展综述Copyright©博看网. All Rights Reserved.具有速度快㊁机动能力强㊁目标特性不明显等特性,仅依靠单一的天基探测平台很难实现快速捕获与稳定跟踪.为了探测㊁预警㊁跟踪和识别高超声速飞行器在内的先进空天目标威胁,美国正大力发展新一代天基低轨预警系统,包括太空发展局的国防太空七层体系架构和导弹防御局的超声速与弹道跟踪天基探测器.未来,加快推动研制更具弹性和生存能力的天基低轨星座的同时,应积极推动低轨小卫星搭载光学㊁红外有效载荷的方案论证和系统研制,构建功能完备的全天时㊁全天候天基侦察探测预警体系,逐步实现对重点区域乃至全球范围内高超声速飞行器㊁F２２隐身飞机等空天目标全生命周期的探测Ｇ识别Ｇ预警Ｇ对抗.４ ２㊀依托低轨卫星星座,提升军用卫星通信系统弹性在未来战争中,太空是最先介入的作战领域,专用的军事通信卫星首当其冲遭受攻击.近年来,低轨通信卫星星座依靠其传输时延低㊁覆盖范围广㊁数据带宽高等特点,已掀起各国的研究热潮,国外代表性系统有二代铱星㊁一网(O n e W e b)㊁星链(S t a r l i n k)等,我国也提出 鸿雁 ㊁ 中国星网 等计划.在低轨星座上搭载定制的通信有效载荷具有广泛的应用前景,不仅可构建全球无死角高速卫星军事通信网,使天基信息传输能力得到空前提升;还可以建立大容量㊁低延迟㊁高速率的天基信息指挥平台,实现对无人系统的远程控制㊁信息共享㊁目标分配和智能决策,提升联合作战指挥效能.４ ３㊀弥补现有系统不足,增强高轨空间态势感知能力地球同步轨道上运行着通信㊁气象㊁数据中继㊁电子侦察㊁导弹预警等高价值大型卫星,对这类卫星的监视具有重要的战略意义.传统的空间态势感知主要依靠地基雷达和大型天基系统,地基监视系统存在盲区,而且容易受到天气和大气环境的影响,可能发生观测误差;天基监视系统虽然能够全天时㊁全天候的工作,但是系统建设成本昂贵㊁建设周期长.随着空间碎片急剧增加㊁空间目标机动性提升,传统的空间态势感知手段面临极大挑战.通过在高轨卫星上搭载有效载荷的模式,同时发展近场威胁感知技术㊁主被动防护技术,快速形成周边全空域㊁大范围㊁高时效性的长期持续监视㊁碰撞预警能力,从而提高天基高价值资产在强对抗环境下的态势感知能力.４ ４㊀升级系统设计理念,制定平台与载荷标准化接口为宿主卫星平台㊁载荷制定统一的接口与参数标准,对于加快搭载有效载荷的建设和应用具有重要意义.统一的接口标准有助于打破平台与载荷无法互联㊁各自为战的局面,促进搭载有效载荷与宿主卫星平台在尺寸㊁质量㊁功率方面的兼容.未来,卫星平台厂商与有效载荷研制单位应积极参与标准接口制定工作,对不同功能和类型的卫星平台㊁有效载荷㊁相关器件进行广泛的标准化讨论,加快通用化的接口规范制定,并建立高效合理的设计㊁制造㊁发射和使用流程,逐步完善搭载有效载荷的全链条应用.４ ５㊀统筹考虑各方因素,建立合理有效载荷价格模型搭载有效载荷是降低航天任务成本㊁分散任务风险及实现快速发射的有效手段,受到业界的重视并得到广泛应用.目前关于搭载有效载荷价格的相关研究较少,以往的案例中也没有固定的价格标准,所以确定搭载有效载荷的价格仍是一项重大的挑战.搭载有效载荷的相关方包括卫星运营商㊁搭载客户以及制造商,在制定搭载有效载荷的价格时,应充分考虑相关方的需求㊁动机㊁期望等因素.常见的价格模型有收入损失价格模型㊁资源成本价格模型㊁卫星平台或火箭升级价格模型,每种模型都有不同的优点和缺点,各自适用于不同的任务场景.为了降低搭载有效载荷的成本风险,建议搭载有效载荷相关方尽早参与制定合理有效的价格模型,以减少非技术因素导致的研制进度的不可控.５㊀结束语本文分析了搭载有效载荷的概念㊁优点以及面临的挑战,详细阐述了国外主要国家搭载有效载荷的发展现状,重点梳理了商业搭载红外有效载荷㊁广域增强系统㊁专用超高频通信有效载荷㊁天基杀伤评估系统等典型项目的发展背景㊁系统概况及能力指标,研判了搭载有效载荷在预警探测㊁卫星通信㊁空间态势感知等军事领域的应用前景.研究结果表明:在卫星平台上搭载有效载荷是将政府㊁部队需求融合到宿主卫星任务中的创新方法,也是降低航天任务成本㊁分散任务风险及实现快速发射的有效手段,已经受到业界的重视并得到广泛应用.未来,随着航天科技的飞速发展,搭载有效载荷将成为极具吸引力的选择,具有重大的应用前景,需要加强相关领域的工程应用研究.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]齐一鸣,陈闽,王沫,等．我国商业遥感卫星的探索实践与发展建议[J]．航天器工程,２０２１,３０(６):１８８Ｇ１９４２２１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

国外无人机侦察载荷发展综述作者：李源源来源：《无人机》2017年第07期现代战争已进人信息制导时代，航空侦察是军事情报的重要信息来源，也是当今世界应用最广泛的一种信息获取方式。

无人机自问世并投入实战以来，已发展成为执行航空侦察任务的一种不可或缺的多用途平台，甚至有可能在21世纪中后期成为航空侦察作战的主导力量。

目前，全球共有32个国家（地区）具备无人机研制能力，约50个国家（地区）装备了无人机，基本型近300种。

无人机侦察作战能力的发挥，主要依靠其任务载荷。

本文简要阐述国外无人机任务载荷的发展现状与趋势。

国外無人机成像侦察任务载荷的发展现状光电成像侦察任务载荷的发展现状无人机机载光电成像侦察设备主要包括电荷耦合器件（CCD）相机、红外成像设备、多光谱成像设备及光电转塔等。

可昼夜在多种气候条件下遂行侦察、目标捕获、监视等任务。

除微小型无人机携带单个传感器外，绝大多数无人机都可装备多种传感器。

下面将列举美国、以色列、俄罗斯等国家的无人机机载光电成像侦察任务载荷的发展现状。

（1）美国AN/AAS-52（V）组合型光电/红外（EO/IR）和激光测距多频谱目标导引系统（MTS）-A，将一个EO/IR传感器、一个宽视野EO传感器以及一个激光测距/指示器和一个激光照明器组合在一起。

该装备由一个转塔（WRA-1）和一个电子单元（WRA-2）组成。

系统工作波段0.4～0.7μm（TV）、3～5μm（红外）；系统有两个电子变焦：2倍和4倍。

AN/AAS-44（V）组合型IR和激光测距传感器系统是一种高性能、多用途热成像传感器，可提供远距离监视、目标获取、跟踪、测距以及为“地狱火”导弹和NATO激光制导武器进行激光指示。

系统由两个电子变焦：2倍和4倍。

基本型EO/IR子系统装备于“全球鹰”无人侦察机。

该系统包括一部640×480 px的红外传感器、一部商用柯达1024×1024px的CCD传感器和一部EO/IR接收机单元。

国际航天技术的研究现状和未来发展趋势人类自古以来就对宇宙产生着强烈的好奇心和探究欲望。

近现代以来，随着科学技术的飞速发展，人们对宇宙的认识也在不断升级。

而航天技术的研究则成为了人类进一步探索宇宙的重要途径。

本文将探讨国际航天技术的研究现状和未来发展趋势。

一、航天技术的研究现状目前，国际上航天技术研究领域主要涉及地球观测、载人航天、深空探测、航天科普等多个方向。

其中，地球观测技术是目前航天应用领域最为广泛和重要的一个领域。

地球观测卫星的观测数据可以应用于环境保护、资源管理、自然灾害监测等多个方向。

近年来，国际地球观测卫星的建设和运行水平不断提高，不仅数据精度更高，还实现了覆盖范围的扩大，覆盖领域的多样化，覆盖周期的缩短等一系列优化。

此外，载人航天是航天技术研究的又一重要领域。

载人航天技术始于20世纪60年代，目前已经发展成为一个比较成熟的技术体系。

载人航天任务不仅可以以太空站建设、航天员训练等形式直接应用，还能通过技术积累，推动卫星、火箭等其他领域技术的进一步提升。

深空探测也是国际航天技术研究的一个重要领域。

此前，美国曾率先成功登陆月球，而近年来，除传统的月球探测任务，包括火星、小行星、木星等深空探测任务也越来越多。

深空探测任务是一个风险和收益并存的领域，技术难度也相对较大。

但通过深空探测，人们可以更深入地了解宇宙，探索更多神秘宇宙的奥秘。

二、航天技术的未来发展趋势在航天技术研究领域，未来的趋势主要包括如下几点：1、智能化：随着人工智能的快速发展，未来的航天技术也将朝着智能化方向发展。

例如，卫星和探测器可以通过人工智能实现更加自主化的运行以及更加准确的数据预测与分析。

2、多样化：未来，航天任务将逐渐从传统的太空站、载人航天、地球观测等领域，向着更多的地方进行拓展。

例如，人类将逐渐开始探索月球、小行星等深空领域，并开展更加复杂的任务。

3、创新化：在未来的航天技术研究中，需要不断推陈出新，继续引入新技术、新理念，从而促进技术的进一步提升。

国外遥感卫星发展现状概述遥感卫星是指通过卫星传感器获取地球表面信息的一种技术手段。

随着科技的不断进步，国外各国在遥感卫星领域展开了广泛的研究和开发工作，取得了许多重大的成果。

本文将对国外遥感卫星发展现状进行概述。

一、美国遥感卫星发展美国是全球遥感卫星领域的领军国家，已经发射了多颗卫星以获取地球的遥感数据。

其中，最早的一颗遥感卫星是在1972年发射的LANDSAT-1，成为了美国遥感卫星的代表。

此后，美国陆续发射了多颗LANDSAT卫星，目前已经发射至LANDSAT-8此外，美国还发射了SPOT卫星，这是由法国、比利时和瑞典共同研制的一种遥感卫星系统。

SPOT卫星具有较高的分辨率和较大的覆盖范围，可以提供高质量的遥感数据。

美国的遥感卫星不仅在地球观测方面具有重要意义，还广泛应用于气象预报、环境监测、农业和林业等领域。

美国还建立了全球地球观测系统（GEOSS），整合了多个卫星数据源，提供全球范围内的遥感数据。

二、欧洲遥感卫星发展欧洲也在遥感卫星领域取得了重要进展。

欧洲空间局（ESA）是欧洲遥感卫星的主要研发机构，其最重要的遥感卫星是欧空局地球观测卫星（ERS）和欧洲高分辨率卫星（ERS）。

欧空局地球观测卫星是一颗多用途的遥感卫星，可以获取包括海洋、大气、陆地和冰层在内的地球各部分的遥感数据。

这些数据对于气象预报、气候变化研究和环境监测等方面都有重要意义。

欧洲高分辨率卫星是欧洲自主研制的一种高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统，可以获得具有高分辨率和更强的穿透能力的遥感影像。

该卫星已经成功应用于数字地形模型制作、城市规划和土地利用研究等领域。

三、其他国家遥感卫星发展除了美国和欧洲，其他国家也在遥感卫星领域投入了大量的研究和开发工作。

俄罗斯自上世纪60年代起就开始发射静止遥感卫星，用于监测天气和资源等方面。

中国也在遥感卫星领域实现了重大突破。

中国的遥感卫星包括环境一号卫星、资源一号卫星和天鹰一号卫星等。

这些卫星在环境监测、农业、林业和城市规划等方面发挥了重要作用。

国内外遥感技术发展及趋势遥感技术是一种通过非接触方式获取地表信息的技术，具有高效、快速、准确、大范围等特点。

随着科技的不断发展，遥感技术在国内外得到了广泛应用，同时也呈现出一些发展趋势。

一、国内遥感技术发展中国遥感技术的发展可以追溯到20世纪70年代，经过多年的发展，已经形成了完善的遥感技术体系，包括卫星遥感、航空遥感、地面遥感等多个方面。

1.卫星遥感中国已经成功发射了多颗遥感卫星，如资源卫星、环境卫星、气象卫星等，这些卫星为国内外用户提供了大量的遥感数据。

同时，中国还在积极研发更高分辨率、更快速响应的遥感卫星，以满足不断增长的遥感数据需求。

2.航空遥感中国拥有庞大的航空遥感队伍和先进的航空遥感技术，可以为各个领域提供高质量的遥感数据。

近年来，无人机遥感技术也得到了快速发展，无人机具有灵活、高效、低成本等优点，可以为应急监测、环境监测等领域提供快速响应。

3.地面遥感地面遥感技术在中国也得到了广泛应用，如地面激光雷达、地面高光谱等。

这些技术可以为地质勘查、环境监测等领域提供高精度、高分辨率的遥感数据。

二、国外遥感技术发展国外遥感技术的发展也非常迅速，主要集中在美国、欧洲、日本等国家。

1.美国美国是全球遥感技术的领军者之一，拥有大量的遥感卫星和先进的航空遥感技术。

近年来，美国还在积极推进商业遥感卫星的发展，鼓励企业参与遥感数据的获取和处理，以推动遥感技术的产业化发展。

2.欧洲欧洲也在积极发展遥感技术，拥有多个遥感卫星计划和航空遥感项目。

欧洲还在推进“哥白尼计划”，旨在建立一个全球性的地球观测系统，为环境保护、气候变化等领域提供数据支持。

3.日本日本也是遥感技术的重要发展国家之一，拥有多个遥感卫星计划和航空遥感项目。

日本还在积极推进遥感技术的应用，如在灾害监测、城市规划等领域的应用。

三、遥感技术发展趋势1.高分辨率、高精度随着技术的不断发展，遥感数据的分辨率和精度也在不断提高。

未来，随着更高分辨率、更高精度的遥感卫星和航空遥感器的研发和应用，遥感技术将为各个领域提供更准确、更详细的数据支持。

空间探测技术进展与未来发展趋势近年来，空间探测技术取得了巨大的进展，开展了一系列具有重大科学意义的任务，并为人类对宇宙的探索提供了宝贵的数据。

本文将从探测技术的进展和未来发展趋势两个方面展开讨论。

首先，我们来看看空间探测技术的进展。

随着科学技术的不断进步，空间探测器的设计和制造能力不断提高，为人类更好地理解宇宙提供了有力保障。

首先是探测器的自主驾驶能力的提升。

现在的探测器可以通过精确的导航系统和智能控制系统，实现自主驾驶，并能够根据实时情况进行调整和修正。

这使得探测器在遇到异常情况时能够快速做出反应，保证任务的顺利进行。

其次是探测器的能源供应技术的改进。

为了让探测器能够长时间运行，科学家们研发了各种高效的能源供应技术，如太阳能电池板、核电池等。

这些技术的应用使得探测器的能源供应更加稳定和可靠。

此外，探测器的载荷技术也取得了重要的进展。

载荷技术是指用于收集和记录探测数据的设备和仪器。

随着科学研究的深入，科学家们对探测器的载荷提出了更高的要求。

因此，在设计探测器载荷时，人们不仅需要考虑如何高效地收集数据，还需要考虑如何提高数据分辨率和精度。

为此，科学家们提出了一系列新的载荷技术，如遥感技术、激光技术等，这些技术的应用大大提高了探测器的观测能力。

然而，虽然空间探测技术取得了许多重要的进展，但在未来的发展中还面临着一些挑战。

首先是探测器的飞行器技术。

目前，大多数空间探测任务依靠的是火箭技术。

尽管火箭技术已经相当成熟，但它的成本和风险都很高。

未来，我们需要研发更加经济和可靠的飞行器技术，如离子驱动器、太阳帆等，以降低空间探测成本和风险。

其次是探测器的通信技术。

由于距离的限制，探测器与地球之间的通信往往受到很大的限制。

未来的空间探测技术需要提供更高效、更稳定的通信方法，以实现探测器与地球之间的实时通讯。

未来空间探测技术的发展趋势也包括了几个方面。

首先是深空探测技术的发展。

目前，我们已经实现了对太阳系内行星的探测，接下来的任务是实现对太阳系外行星的探测。

国外深空探测光学遥感载荷发展现状与启示周峰郑国宪苏云（北京空间机电研究所，北京100076）摘要文章对国外近十几年来的深空探测光学遥感载荷的发展情况进行了介绍，并按科学目标进行了分类。

总结了深空探测光学遥感载荷的发展趋势与启示，为深空探测光学遥感载荷的发展提出了几点建议。

关键词深空探测光学遥感载荷发展建议中图分类号：V447文献标识码：A 文章编号：1009-8518（2012）01-0016-07DOI ：10.3969/j.issn.1009-8518.2012.01.003Development of Optical Remote Sensors of Deep Space Exploration Abroadand Its EnlightenmentZHOU Feng ZHENG Guoxian SU Yun(Beijing Institute of Space Mechanics &Electricity,Beijing 100076，China)Abstract The development of optical remote sensing payloads of deep space exploration abroad in the recent two decades is presented.These payloads are categorized based on scientific objectives.Then,the developing trend and revelation of the optical remote sensing payloads of deep space exploration are summarized.Finally,some suggestions on the development of optical remote sensing payload for deep space exploration in China are given.Key words deep space exploration ；optical remote sensing payload ；development suggestion1引言深空探测是指对太阳系内除地球之外的行星及其卫星、小行星和彗星以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙进行探测的航天活动[1]。

深空探测技术的进步和挑战随着人类对太空的探索越来越深入，深空探测已经成为了一个颇具挑战的领域。

自从人类第一次成功发射了人造卫星以来，航天科技已经取得了快速的进展，不断地推动着人类对太空探索的步伐。

在未来，深空探测将会成为人类迈向更高目标的一个突破口，这个领域也依靠着未来科技的进步和人类的勇气和智慧来进行探索。

一、深空探测技术的进步1. 探测器速度的提高：随着技术的不断进步，探测器的速度也得到了巨大的提升。

早期的探测器速度较慢，使用的动力也不足，但现在的探测器则可以使用高效的引擎和动力系统，以极快的速度穿行深空。

2. 高精度定位技术：高精度定位技术是深空探测中不可或缺的工具。

随着卫星导航和地面信号的发展，现在的探测器已经可以掌握自身位置，实现定位和精准的飞行路径规划。

3. 智能化控制系统：随着人工智能技术的发展，探测器的智能化控制系统越来越高效。

现在的探测器设有各种传感器和仪器，能够对外部环境、探测器状态和任务完成情况进行自我诊断和纠错，提高了任务的准确率和效率。

4. 深度着陆技术：人类是第一个成功登陆月球的物种，我们可以想象在太空中完成探测任务的难度是多大。

随着技术的进步，探测器的着陆技术也得到了较大的进展。

如今的探测器不仅可以着陆在月球表面，还能安全着陆在更加危险和充满科学价值的火星表面，为人类探索更远的黑暗空间提供了巨大的支持。

二、深空探测技术所面临的挑战1. 多样性的任务需求：不同的深空探测任务的需求不同，探测器的部件、设备和控制系统都需要进行定制化的设计，使其能够承担不同的任务。

2. 环境的复杂性：对于深空探测任务来说，面对的是极端复杂的环境，包括高辐射、高温度、极端压力等，探测器需要具有极高的抗辐射和耐用能力，以便承受极端严酷的环境。

3. 燃料限制和能源问题：探测器的耗能量大，而燃料有限，这意味着它们必须拥有高效的能源利用和管理系统，以便延长探测能力。

4. 通信能力和传输速度：深空探测器需要进行大量数据的收集、分析和传输，而在深空环境下，通讯和传输效率都面临着很大的挑战，需要具备极强的抗干扰能力和数据压缩技术。

国外先进航空光电载荷的进展与关键技术分析随着航空光电载荷技术的不断发展，许多国家都在积极研究和应用这一领域的先进技术。

以下将对国外先进航空光电载荷的进展和关键技术进行分析。

一、国外先进航空光电载荷的进展1.多光谱传感器：多光谱传感器可以同时获得不同波段的图像数据，可以提供更全面的地面目标信息。

国外先进航空光电载荷的多光谱传感器具备高分辨率、高灵敏度和遥感能力，能够用于地表覆盖、环境监测和资源调查等领域。

2.高光谱传感器：高光谱传感器可以获取地物的光谱信息，不仅可以提供地物的空间位置信息，还可以提供地物的化学组成信息。

国外先进航空光电载荷的高光谱传感器利用光谱信息进行地物分类、目标识别和监测等，具有更高的精度和精细化的信息提取能力。

3.红外传感器：红外传感器可以感知目标的红外辐射，具有隐身性强、夜间观测和突破天气等特点。

国外先进航空光电载荷的红外传感器可以用于防空、侦察、目标探测与跟踪等应用，具有更高的探测和识别能力。

4.数字图像处理技术：随着计算机技术和图像处理算法的不断发展，国外先进航空光电载荷在数字图像处理技术上取得了许多突破。

包括图像去噪、增强、分割和识别等方面的算法研究，使得航空光电载荷的图像处理质量和效率得到了提高。

5.数据库与信息融合技术：国外先进航空光电载荷利用数据库和信息融合技术，将多个传感器获得的数据进行整合和融合，可以提供更全面、准确的地面目标信息。

在目标识别、态势感知和目标跟踪等方面，信息融合技术可以提高航空光电载荷的信息处理和决策能力。

1.传感器技术：国外先进航空光电载荷的关键技术之一是传感器技术的发展。

包括传感器的分辨率、灵敏度、光谱范围和波段数量等方面的改进，使得航空光电载荷可以获取更高质量的图像和数据。

2.成像技术：成像技术是航空光电载荷的核心技术之一，包括光学成像和红外成像等。

尤其是红外成像技术的发展，可以在夜间和恶劣天气条件下实现目标的探测和识别，提高航空光电载荷的作战能力。

国外空间目标探测与识别系统发展现状研究一、本文概述随着科技的不断进步，空间领域的探索与利用已成为全球竞争的重要焦点。

空间目标探测与识别系统作为空间领域的重要组成部分，对于国家安全、空间科学研究以及空间资源开发等方面具有重要意义。

本文旨在全面梳理和分析国外空间目标探测与识别系统的发展现状，以期为我国的空间领域研究和应用提供有益的参考。

本文首先界定了空间目标探测与识别系统的基本概念和主要功能，为后续研究奠定基础。

接着，从技术角度对国外空间目标探测与识别系统的发展历程进行回顾，梳理了关键技术的演变和进步。

在此基础上，对国外空间目标探测与识别系统的应用领域和典型案例进行深入分析，揭示了其在国家安全、空间科学研究以及空间资源开发等方面的重要作用。

本文还对国外空间目标探测与识别系统的发展趋势进行展望，探讨了未来可能的技术创新和应用拓展。

结合我国的实际情况，提出了针对性的建议和思考，以期推动我国空间目标探测与识别系统的发展和应用。

通过本文的研究，我们可以更全面地了解国外空间目标探测与识别系统的发展现状和趋势，为我国在该领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。

也为我国空间领域的科技创新和国家安全建设提供有力的支撑。

二、国外空间目标探测与识别系统概述随着科技的飞速发展，空间目标探测与识别技术逐渐成为世界各国竞相研究的热点领域。

目前，美国、俄罗斯、欧洲等国家和地区在空间目标探测与识别技术方面均取得了显著的进展。

美国作为空间科技领域的领先者，其空间目标探测与识别系统发展尤为成熟。

美国国防部建立了一套完善的空间监视网络，包括地基和空间基传感器，用于实时监测和跟踪在轨空间目标。

美国还积极开发高分辨率成像技术、光学和红外探测技术等，以提高对空间目标的识别精度和分辨率。

俄罗斯作为航天大国，其空间目标探测与识别技术同样具备较高水平。

俄罗斯通过构建全球性的空间监测网络，实现对空间目标的全面覆盖和实时监测。

同时，俄罗斯还注重提高空间目标探测的自动化和智能化水平，以减少人工干预和提高探测效率。

国内外遥感技术发展及趋势
随着政府投入研究的增加，与科技进步的不断发展，遥感技术及其在
科研领域中的应用越来越受到重视，已经发展成为一门具有重要意义的学科。

接下来，将介绍遥感技术在国内外的发展历程以及未来趋势。

一、国内外遥感技术发展史
1.1 国内
在国内，按遥感应用开展时间的顺序来看，遥感技术的发展历程可以
划分为三个阶段：第一个阶段从1957年到1980年，这个时期是我国遥感
技术发展的初期，以北京航空航天大学遥感教研室为主导，主要开展对俯
瞰图、卫星影像的研究；第二个阶段从1981年到2003年，这是遥感技术
发展的发展期，以中国科学院遥感与数字图像分析重点实验室为主导，开
始开发并运用现代遥感技术和技术体系；第三个阶段从2004年到2024年，这是遥感技术发展的成熟期，以中国遥感中心为主导，建立了我国遥感科
技研究的完整体系，并在气候变化、土地利用规划、灾害遥感监测、环境
质量监测及全球生态环境研究等方面开展了一系列有效的应用研究工作。

1.2 国际
国际上，遥感技术的发展可以追溯到20世纪50年代，以美国军方在
建立“全球镜”项为标志，到20世纪90年代，形成了大量的民用遥感卫
星系统，实现了从技术上到应用上的极大发展。

深空探测技术现状及未来发展前景随着科技的不断进步，人类对于深空探测的兴趣也日益增加。

深空探测技术作为人类进一步探索宇宙的关键，正处于快速发展的阶段。

本文将对当前深空探测技术的现状进行综述，并对未来的发展前景展开展望。

目前，人类的深空探测主要依赖于无人太空探测器的技术。

无人太空探测器是一种自主地进行太空探测任务的机械设备，它具有自主导航、信息采集和数据传输的能力。

在过去的几十年中，无人太空探测器发挥着关键作用，使我们对太阳系内的行星，尤其是火星，有了更清晰的了解。

在深空探测技术中，推进系统是极其重要的一部分。

目前，化学推进系统是最常用的，使用宇宙飞船中的液体或固体燃料进行推进。

然而，由于化学推进系统的能量密度和燃料资源的限制，它们的有效距离相对较短。

所以，未来的发展方向之一是开发更高效的推进技术，如离子推进、核推进和光推进技术。

这些新型推进系统具有更高的速度和更低的燃料消耗量，能够使探测器达到更远的目的地。

与推进系统相比，能源系统也是深空探测中的重要组成部分。

当前，太阳能是最主要的能源来源。

无人太空探测器常常携带大量太阳能电池板，以便在远离太阳的地方提供能量供给。

然而，太阳能也有一些限制，比如在某些地区如火星的极地地区，太阳光的利用效率非常低。

为了解决这个问题，一种有前景的技术是利用核能源。

核能源可以提供更长时间的能源供给，并且可以在更多的环境条件下使用。

深空探测还需要一种高效的通信系统。

当前的无线电通信系统已经非常可靠，并且被广泛应用于太空任务中。

然而，随着深空探测技术的发展，相对论效应开始变得显著，导致通信时延增加。

为了解决这个问题，一种可能的解决方案是使用更高频率的通信波段，如激光通信。

激光通信可以提供更大的带宽和更短的延迟，可以使探测器与地球之间的通信更加快速和高效。

此外，机器人技术在深空探测中也发挥着重要作用。

机器人不仅可以代替人类进行危险或者繁重的任务，还可以在恶劣环境下工作，如极端寒冷或无氧的环境。

宇航巡礼国外深空测控网现状与发展趋势1国外深空测控网现状111美国t t目前,美国航空航天局的深空测控网是世界上最大、最灵敏的科学远程通信系统,由经度间隔120b的3个深空地面站组成。

这些设施分别位于美国加利福尼亚州戈尔德斯敦、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉,能对行星际航天器进行连续跟踪。

深空测控网的网络操作控制中心位于喷气推进实验室的230号楼内。

在美国的3个深空地面站中,位于戈尔德斯敦的深空地面站是最早建造的。

目前,该站大口径天线主要包括:1副26m 天线,在1958年建造,工作在S频段;1副标准34m天线,在1964年由26m天线改造而成,采用双模圆锥馈源,并且利用双工光学反射馈源来同时支持S和X频段;3副34m波束波导天线,在1990年研制完成,这些天线最初是为X和Ka频段设计的,但后来经过改造加入了S频段;1副34m高效率天线,在1982年建造,是一种采用公共口径馈源喇叭以及双形光学设计来获得最佳增益的新型34m 天线;1副70m天线,在1966年建造,最初口径只有64m,在20世纪80年代末扩展到70m。

美国深空测控网具备所有标准的测控通信功能:遥测;遥控;无线电跟踪测量;甚长基线干涉测量;电波科学研究;监视与控制;射电和雷达天文研究。

其中:无线电跟踪测量是通过地面和航天器之间的双向通信链路来测量和确定航天器的状态矢量(位置和速度);甚长基线干涉测量则是直接测量航天器或射电源所在的角位置。

112俄罗斯俄罗斯深空测控网由3个深空地面站、2个指控中心和2个弹道中心组成。

3个深空地面站分别位于乌苏里斯克、叶夫帕托里亚和熊湖,其中前两个站经度相隔约100b,提供对俄罗斯/苏联本土最长的接力观测时间,并可构成尽可能长的基线。

乌苏里斯克深空地面站配置的是25m(发)、32m(收)和70m(收/发)天线;叶夫帕托里亚深空地面站配置的是32m(发)、70m(收/发)天线;熊湖深空地面站则是32m(收)、64m(收)天线。

第４０卷第３期２０２０年６月测绘科学与工程ＧｅｏｍａｔｉｃｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ．，２０２０收稿日期：２０２０－０２－１２；修回日期：２０２０－０３－１１。

作者简介：任红飞（１９８４－），男，助理研究员，博士，主要从事空间大地测量与导航技术研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎｈｏｎｇｆｅｉ３３６＠１６３．ｃｏｍ。

国内外深空基准发展现状与启示任红飞１，２，魏子卿１，２，刘思伟１，２，姬剑锋１，２１．地理信息工程国家重点实验室，陕西西安，７１００５４；２．西安测绘研究所，陕西西安，７１００５４摘　要：介绍深空基准的基本内涵，概述国内外在行星／月球历表、射电天球参考架、光学天球参考架、脉冲星星表等深空基准方面的发展现状，分析我国与国外在发展深空基准方面的差距和原因，在此基础上总结了关于发展我国深空基准的启示。

关键词：深空基准；行星／月球历表；天球参考架；脉冲星星表；恒星星表中图分类号：Ｐ２２８　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５－４５５７（２０２０）０３－０００８－０８１ABCDCEFG深空通常指月球和月球以外的宇宙空间［１］。

深空基准是指通过观测深空天体（如河外射电源、恒星、脉冲星、太阳系行星等）而建立的空间参考系统。

具体而言，深空基准包括通过观测遥远射电源实现的射电天球参考架，通过观测恒星实现的光学天球参考架，通过观测太阳系天体运动实现的行星／月球历表，通过观测脉冲星实现的脉冲星星表，以及通过观测公共源或进行掩星观测实现的不同天球参考架之间的连接参数。

２HFIABCDJKLM２ １　行星／月球历表发展现状行星／月球历表主要描述太阳系内自然天体的位置和速度，表现形式可以是一组公式、一组算法、一组程序、一组数据文件或者它们的某种组合［２］。

行星／月球历表在人类太空活动与深空探测、人造天体精密定轨和控制、远程武器精确打击，以及各种引力理论检验等方面发挥着重要的不可替代的作用。

国内外遥感技术发展及趋势班级：1302071学号：姓名：刘强摘要：本文主要介绍了国内外遥感技术的最新进展和以后的发展趋势。

关键词：遥感最新技术发展趋势1 前言遥感是多学科相结合，利用航天或航空遥感器对陆地、海洋、大气、环境等进行监测与测绘的综合性很强的高技术，已广泛用于测绘、气象、国土资源勘察、灾害监测与环境保护、国防、能源、交通、工程等诸多学科及领域，发挥了独特作用，经过半个世纪的探索和尝试，现在已经在实用化的方向上出重要的一步。

从1960年4月1日TIROS-1气象卫星发射至今不到40年的时间里[1]，遥感技术已经发生了根本的变化。

主要表现在遥感平台、遥感器、遥感的基础研究和应用领域等方面。

我国从70年代起开始从事空间遥感与应用研究，与发达国家相比落后20年以上，近年来印度在遥感平台和微波遥感技术方面都比我国发展快，已形成严重的挑战。

2 国内外遥感技术最新技术高分辨率小型商业卫星发展迅速所谓小卫星[2]，是指质量小于500Kg的小型近地轨道卫星，其地面分辨率可达5ｍ，甚至1ｍ。

由于其研制和发射成本低廉，近年来发展非常迅速。

IKONOS-2是美国Space Imaging公司于1999年9月成功发射的第一颗高分辨率商业小卫星，并已开始出售数据；Orbview3/4卫星是美国Orbital Sciences公司研制和即将发射的小型卫星，其空间分辨率为1ｍ(全色)和 4-8ｍ(多波段)，其中，Orbview-4还为一个拥有200个波段高光谱传感器的卫星。

高分辨率小型卫星具有较高的空间分辨率和高频率的、立体的观测能力，其数据将是近年来商业服务最为活跃的数据源，在大比例尺图件制作、GIS制图和DEM立体图形制作等方面，均能产生良好的应用效果。

雷达卫星遥感日益受到青睐雷达遥感由于具有全天候、全天时和具有一定穿透功能的特性，在遥感发展初期就受到国际社会的关注。

1995年11月加拿大雷达卫星 RADARSAT-1的发射，标志着卫星微波遥感的重大进展，为建立一个能生存的国际遥感数据市场做出了重要贡献[4]。