韓國靜止軌道海洋與環(huán)境衛(wèi)星GK 2B及載荷分析

祁首冰 楊榕 龐英娜 程磊

（1 北京空間科技信息研究所 2 中國空間技術(shù)研究院）

2020年2月19日，地球靜止軌道-韓國多用途衛(wèi)星2B（GK 2B，又稱千里眼2B）搭乘阿里安－5ECA火箭在庫魯航天發(fā)射場成功發(fā)射。3月9日，衛(wèi)星成功定點于目標(biāo)軌道[高度35786km，128.25°(E)]。該衛(wèi)星搭載“全球海洋水色成像儀”（GOCI-II）和“地球靜止環(huán)境監(jiān)測光譜儀”（GEMS）2個有效載荷，用于海洋監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。

1 項目背景

韓國于2010年6月成功發(fā)射“通信、海洋和氣象衛(wèi)星”（COMS），它是1顆地球靜止軌道多用途衛(wèi)星，可用于氣象觀測、海洋觀測和Ka頻段試驗通信。該衛(wèi)星使韓國成為世界上第7個擁有氣象衛(wèi)星的國家和組織。由于該衛(wèi)星設(shè)計壽命為7年，韓國政府隨后立即啟動了其后續(xù)項目—地球靜止軌道-韓國多用途衛(wèi)星2（GK 2）項目，它包含1顆氣象衛(wèi)星GK 2A和1顆海洋與環(huán)境衛(wèi)星GK 2B，以及配套的地面系統(tǒng)。GK 2項目總預(yù)算約7200億韓元（約合6.34億美元）。GK 2A氣象衛(wèi)星已于2018年12月發(fā)射，2019年6月交付用戶。

GK 2B項目由韓國科學(xué)技術(shù)情報通信部、環(huán)境部和海洋水產(chǎn)部共計投入3867億韓元，前者經(jīng)費投向衛(wèi)星研發(fā)和發(fā)射，后兩者經(jīng)費投入地面應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)等。

GK 2B衛(wèi)星搭乘阿里安－5ECA火箭升空

發(fā)射前的GK 2B衛(wèi)星

GK 2B衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖

2 衛(wèi)星平臺

GK 2B衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量約3400kg，搭載“全球海洋水色成像儀”（GOCI-II）和“地球靜止環(huán)境監(jiān)測光譜儀”（GEMS）2個有效載荷，分別由空客防務(wù)與航天公司（ADS）和鮑爾宇航公司研制。衛(wèi)星采用與GK 2A相同的平臺，衛(wèi)星總體為箱型結(jié)構(gòu)，攜帶單太陽電池翼。ADS公司提供衛(wèi)星平臺重要的分系統(tǒng)和設(shè)備，如結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、推進(jìn)分系統(tǒng)、電源和電子設(shè)備等；美國諾格公司提供空間慣性參考單元[其核心是其半球諧振陀螺儀（HRG）專利技術(shù)]；韓國航空宇宙研究院（KARI）負(fù)責(zé)衛(wèi)星平臺的其他分系統(tǒng)及組裝工作。

GK 2B衛(wèi)星主要技術(shù)參數(shù)

3 “全球海洋水色成像儀”

GK 2B衛(wèi)星主載荷為“全球海洋水色成像儀”（GOCI-II）。其長1.5m，寬1.0m，高0.9m，質(zhì)量約150kg，功率250W，設(shè)計壽命10年。GOCI-II是新一代海洋水色成像儀，性能先進(jìn)，相較于GK 1衛(wèi)星搭載的海洋水色成像儀（GOCI），其突出進(jìn)步有三點：一是除了區(qū)域觀測模式，還增加了全球觀測模式，可以支持長期的氣候變化研究。二是GOCI-II具有更高的空間分辨率（從500m提高到250m）、更好的光譜性能（從8個可見光譜段提高到13個譜段）和更快的數(shù)據(jù)傳輸速率（從6.2Mbit/s提高至115Mbit/s）等，可更好地滿足用戶需求。三是GOCI-II具有新功能，支持用戶可定義的觀測請求，如針對特殊事件區(qū)域的觀測需求等。

GOCI-II由傳感器單元（SU）和1個在衛(wèi)星平臺內(nèi)的儀器電子單元（IEU）組成。采用三反射鏡消像散（TMA）望遠(yuǎn)鏡，孔徑200mm，材質(zhì)為碳 化 硅（SiC），COMS陣 列 像 元 尺 寸7.3μm。

GOCI-II主要參數(shù)指標(biāo)

GOCI-II譜段及性能

GOCI-II區(qū)域觀測模式（左）和全球觀測模式（右紅色區(qū)域內(nèi)）

GOCI-II實物圖和結(jié)構(gòu)圖

4 “地球靜止環(huán)境監(jiān)測光譜儀”

GK 2B衛(wèi)星還搭載了“地球靜止環(huán)境監(jiān)測光譜儀”（GEMS），它是一種對地靜止掃描紫外-可見光光譜儀，旨在監(jiān)測朝鮮半島和亞太地區(qū)的空氣質(zhì)量，GEMS提供高時間分辨率和高空間分辨率的臭氧、氣溶膠等的測量，將改善潛在的危險污染事件的早期預(yù)警，并支持長期氣候變化的監(jiān)測。

GEMS具有2軸掃描鏡和使用電荷耦合器件（CCD）的1k×2k焦平面陣列，在紫外-可見光譜段進(jìn)行觀測，GEMS將在30min的時間內(nèi)掃描5000km×5000km的區(qū)域，采用最先進(jìn)的校準(zhǔn)，空間分辨率8km，時間分辨率1h。

GEMS主要指標(biāo)

GEMS儀器示意圖

5 地面部分及應(yīng)用

GK 2B的地面部分由衛(wèi)星操作中心（SOC）、韓國海洋衛(wèi)星中心（KOSC）和環(huán)境衛(wèi)星中心（ESC）組成，前者主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星監(jiān)測和控制，后兩者主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星各項指令傳輸、數(shù)據(jù)接收采集、跟蹤和測距，以及提供各級產(chǎn)品。

GK 2B衛(wèi)星的海洋載荷可提供26種產(chǎn)品，環(huán)境載荷可提供亞太地區(qū)對流層柱濃度產(chǎn)品，以及臭氧、二氧化氮、二氧化硫、甲醛等污染物的日照測量值和氣溶膠光學(xué)深度等產(chǎn)品。它們將用于嚴(yán)密監(jiān)測朝鮮半島及周邊的海洋環(huán)境和污染物，提供海洋環(huán)境監(jiān)測、資源管理等服務(wù)，并監(jiān)測大氣污染物生成與移動等。

GK 2B衛(wèi)星將進(jìn)行在軌試驗和試運行，預(yù)計2020年10月提供海洋數(shù)據(jù)服務(wù)，2021年提供大氣環(huán)境數(shù)據(jù)服務(wù)。GK 2B將與GK 2A配合，共同提升韓國氣象環(huán)境預(yù)報的準(zhǔn)確性。