[科普]​什么是卫星的有效载荷？卫星有效载荷与数传系统综述

[科普]什么是卫星的有效载荷？卫星有效载荷与数传系统综述

直接执行特定卫星任务的仪器、设备或分系统就是卫星的有效载荷。它的种类很多，即使是同一种类型的有效载荷，性能差别也很大。

例如，返回式卫星返回舱的有效载荷有回收的信息载体、材料或制品，通信卫星的有效载荷有通信转发器和天线，导航卫星的有效载荷有星载原子钟、导航数据存储器及数据注入接收机等。

单一用途的卫星，一般装有一种或两种有效载荷；多用途卫星，一般装有几种有效载荷。随着航天技术的不断发展，有效载荷也在逐步向低功耗、小质量和小体积的方向发展。对于对地观测卫星而言，把多种遥感器安装在一颗卫星上，去完成不同的任务，是提高费效比的主要发展趋势。安装不同有效载荷的卫星，就发展成了多用途卫星，如资源卫星、环境气象卫星、导航定位卫星等。

不同类型、不同型号的卫星，其有效载荷及数传系统的组成可能有所差别,但大体类似。某遥感卫星有效载荷及数传分系统的组成结构主要由高速载荷、预处理器、载荷数据处理器、数传前级以及可调衰减器等几部分组成，下面分别对有效载荷系统和数传系统做简要介绍。

卫星有效载荷系统综述

“有效载荷”( Payload)一词是从火箭运载系统,特别是航空运载系统引申过来的一个术语。它的概念是相对而言的，例如对于运载火箭来说,搭载的整个卫星就是它的有效载荷;对于卫星而言,承担着一定空间探测任务的探测器材、装置和分系统则是它的有效载荷，有时有效载荷还包括实验生物和各种实验样本、模件。有效载荷一般可分为以下四类：

(1)科学探测和实验类该类有效载荷包括探测空间环境、观察天体及空间科学实验的各种仪器、设备和系统。例如“实践”号上搭载的宇宙射线计和“风云二号”的质子、电子探测器等。

(2)信息获取类该类有效载荷包括用于对地观测的各种遥感器。如“资源一号”上的多光谱CCD( Charge-coupled Device)相机和红外多光谱扫描仪，返回式相机上的相机胶片，“风云一号”上的10波段扫描辐射计，“风云二号”上的多通道自旋扫描辐射计。

(3)信息传输类该类有效载荷包括用于中继通信或单向信息传输的仪器、设备和系统。如各种通信卫星上的转发器和天线，遥感卫星上的遥感数据传输设备。

(4)信息基准类该类有效载荷包括用于提供空间基准和时间基准信息的各种仪器、设备和系统。如导航卫星的高频定频标,重力场测量卫星上的激光角反射器等。对于不用用途的卫星,其搭载的有效载荷也不同。本课题针对的是某型号遥感卫星多种高、低速有效载荷。有效载荷数据( Payload Data)就是指记录着有效载荷信息的原始二进制编码数据。

卫星数据传输系统综述

空间中所有飞行器的遥感设备,除采用胶片的方式回收外，都需要通过无线电数据传输系统将所获得的信息送回到地面接收站。数据传输系统是保证卫星数据链路完整，完成各种数据记录、下传任务的一个重要分系统，它有以下几个突出的特点:

(1)数据量大，码速率高随着星载CCD相机分辨率越来越高，有效的载荷数据量急剧提升，海量的数据存储空间和高速的传输速度对于卫星数传系统是不可或缺。

(2)过顶跟踪遥感、侦察和资源卫星用于对地观测，一般采用近地轨道，进而存在过顶跟踪的问题。

(3)存储、突发传输卫星上需配备高密度、小体积的存储设备，记录下不能及时下传的观测数据。而在卫星运行回地球观测点的范围之内时，快速的将数据信息突发的传给地面接收站。