美國Landsat-8衛星發射升空

（鄭鳳仙/文）

2013年2月11日，美國第八顆陸地衛星（Landsat-8）由宇宙神-5火箭（Atlas V）在加州范登堡空軍基地發射升空。Landsat-8衛星是陸地衛星系列的后繼星，由美國航空航天局（NASA）和美國地質調查局（USUG）聯合研制，將繼續用于對地成像，收集地面重要數據，這些數據和圖像將被用于農業、水文管理、災害響應、科學研究和國家安全等領域。

Landsat-8運行在705 km的太陽同步極地近圓軌道，降交點地方時為10∶00～10∶15，與Landsat-7軌道相同，設計使用壽命為5年。該衛星攜帶的主要有效載荷為陸地成像儀（OLI）和熱紅外傳感器（TIRS）。其中OLI由卡羅拉多州的鮑爾航天技術公司研制；TIRS由NASA的戈達德太空飛行中心研制。與Landsat-7衛星相比，Landsat-8衛星的有效載荷由1個（ETM+）變為2個（OLI和TIRS），即將原來ETM+載荷的熱紅外譜段探測功能單獨由TIRS載荷實現。OLI是一種推掃成像遙感器，探測譜段從可見光、近紅外到短波紅外，包括1個全色、8個多光譜共9個譜段，其中全色分辨率為15 m，多光譜分辨率為30 m，視場角15°，地面幅寬185 km，16天可以將整個地球覆蓋一遍。光學系統為離軸四反射式光學系統，量化位數12位。

相比過去陸地衛星遙感器，OLI在譜段設置、輻射分辨性能和掃描方式上都進行了改進。過去的陸地衛星都采用擺掃成像方式，而OLI采用長線陣探測器進行推掃成像，每個多光譜譜段有近7 000個探測器像元，一個全色譜段有近14000個探測器像元。與過去陸地衛星的遙感器相比，這種推掃成像設計減少了儀器的運動部件，探測靈敏性更高，儀器的可靠性更高。

與Landsat-7搭載的有效載荷ETM+相比，OLI多光譜譜段由6個增加到8個，新增了1個海岸帶觀測譜段（1號譜段）和1個卷云識別譜段（9號譜段），能夠發現海岸邊的葉綠素，分辨出卷云，并對大氣影響進行校正。

Landsat-8上攜帶的TIRS載荷，是迄今為止最先進、性能最好的TIRS。TIRS將收集地球兩個熱區地帶的熱量流失，目標是了解所觀測地帶水分消耗，特別是美國西部干旱地區，以及用于城市熱島效應和火山的監測等。

Landsat-7搭載的ETM+僅探測單波段（10.4～12.5μm）的熱紅外輻射，而TIRS可探測10.6～11.2μm和11.5～12.5μm兩個熱紅外譜段的輻射，分辨率均為100 m，視場角15°，地面幅寬185 km，量化位數為12位。TIRS采用由3片鍺透鏡和1片硒化鋅透鏡構成的四元折射式光學系統，其中兩個為球面透鏡，實現了成像質量接近衍射極限，焦距為178 mm，F數1.64，設計使用壽命3年。光學系統被動制冷至185 K，通過對光學元件在±5 K的溫度變化控制實現光學系統的調焦。

TIRS也是推掃成像，不需要大的、連續移動的掃描鏡，可靠性更高。TIRS首次采用了量子阱紅外探測器（QWIP）。與其他紅外技術探測器相比，QWIP探測器具有阻抗高、響應速度快、功耗低等優點，使得它非常適合于制作大規模焦平面陣列。與其它光子探測器相比，QWIP獨特之處在于它的響應特性可通過制造理想的束縛能級的方法來修正。改變GaAs和AlGaAs的厚度，可改變勢阱寬度；改變AlGaAs材料中鋁的摻雜濃度，可改變勢阱高度，從而在較大范圍內調整量子阱能帶結構，進而調整材料結構的光譜響應。