X頻段陸地合成孔徑雷達衛(wèi)星概況
圖1 TerraSAR - X/TanDEM - X衛(wèi)星星座
“陸地合成孔徑雷達 - X”(TerraSAR - X)衛(wèi)星是德國民用和商用高分辨率雷達成像衛(wèi)星,廣泛應用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)管理、地址調(diào)查、海事監(jiān)測和制圖,在軍事偵察領域也具有非常高的應用潛力。
此外,德國還研制了一顆與TerraSAR - X幾乎一樣的“X頻段陸地雷達附加數(shù)字高程模型”(TanDEM - X)衛(wèi)星。TanDEM - X衛(wèi)星在TerraSAR - X衛(wèi)星基礎上改進而成,有效載荷與TerraSAR - X衛(wèi)星相同,增加了自主編隊飛行控制能力,用作雙星編隊飛行的主衛(wèi)星,并與TerraSAR - X衛(wèi)星共同組成高分辨率干涉測量X頻段SAR衛(wèi)星星座,可獲得滿足高分辨率地形信息 - 3模型要求的高精度數(shù)字高程模型。
TerraSAR - X/TanDEM - X衛(wèi)星的研制和應用均采取公私合營的方式。德國航空航天中心(DLR)負責衛(wèi)星的運營以及科學應用,“信息地球”公司負責遙感數(shù)據(jù)的商業(yè)銷售和市場開發(fā)。TerraSAR - X/TanDEM - X衛(wèi)星星座見圖1。
2007年6月15日和2010年6月21日,TerraSAR - X和TanDEM - X衛(wèi)星分別由俄羅斯第聶伯 - 1運載火箭從拜科努爾發(fā)射場發(fā)射。[1]
X頻段陸地合成孔徑雷達衛(wèi)星主要性能參數(shù)
TerraSAR - X衛(wèi)星采用太陽同步圓軌道,軌道高度514.8km,傾角97.44°,升交點地方時為18:00.軌道重復周期11d,通過姿態(tài)機動,對地球上任意目標的重訪時間為4.5d。衛(wèi)星質(zhì)量1230kg,有效載荷質(zhì)量400kg,設計壽命5年,目標6.5年,在軌壽命末期平均功率為800W。
TerraSAR - X衛(wèi)星采用天體衛(wèi)星 - 1000平臺,衛(wèi)星外形呈六棱柱體,尺寸5m(高)×2.4m(直徑)。衛(wèi)星承力結構采用碳纖維復合材料,在棱柱的6個面上分別安裝SAR天線、太陽電池、輻射器等設備。SAR天線尺寸4.784m×0.704m,安裝在其中的一個面上,指向偏離天底點33.8°。在另一個對地面安裝有1副S頻段測控天線、1副X頻段數(shù)傳天線以及1臺用于精密定軌的激光反射器。X頻段數(shù)傳天線安裝在一個長3.3m的可展開桁架末端,以避免成像期間同步數(shù)傳時與雷達之間相互干擾。在背地面上安裝有“激光通信終端”和熱輻射器。太陽翼面積約5.25㎡,帶有108A·h的鋰離子電池,提供峰值功率1800W。[2]
衛(wèi)星帶有“定位系統(tǒng)”(GPS)接收機和激光精密定軌反射器,軌道確定精度達到厘米級。衛(wèi)星標準工作模式下,姿態(tài)測量由星跟蹤器和定位系統(tǒng)接收機聯(lián)合執(zhí)行,安全模式下由地球敏感器和太陽敏感器提供,慣性基準單元、磁強計為所有任務階段提供速率測量。衛(wèi)星姿態(tài)執(zhí)行機構采用一組大扭矩反作用輪,提供快速姿態(tài)機動能力。
TerraSAR - X衛(wèi)星帶有一部“有源相控陣合成孔徑雷達”,能進行高分辨率、多極化、多模式成像。
TerraSAR - X衛(wèi)星還帶有激光通信終端(LCT),用于驗證星間和星地激光鏈路技術。[1]
X頻段陸地合成孔徑雷達衛(wèi)星TerraSAR - X星座
TanDEM - X衛(wèi)星與TerraSAR - X衛(wèi)星性能基本相同,兩者采用螺旋軌道星座,以緊密編隊方式飛行。按不同緯度獲得數(shù)字高程模型的要求,2顆衛(wèi)星之間的距離可在200~300m之間調(diào)整,以得到有效的觀測基線。此外,TanDEM - X與TerraSAR - X衛(wèi)星采用不同的軌道偏心率,使2顆衛(wèi)星在垂直方向上實現(xiàn)在地球南、北方向上分離。
TanDEM - X衛(wèi)星還加裝了S頻段接收機,工作在TerraSAR - X衛(wèi)星的下行頻段,用于實時接收TerraSAR - X衛(wèi)星廣播的衛(wèi)星狀態(tài)與位置信息,建立“單向鏈路”。星間鏈路則采用X頻段,以在2顆衛(wèi)星間建立相位基準,實現(xiàn)相位同步。
TerraSAR - X/TanDEM - X星座可提供陸地高精度數(shù)字高程模型要求的觀測數(shù)據(jù),即空間分辨率10m×10m,垂直精度10m(90%),相對垂直精度2m,水平精度優(yōu)于10m(90%),相對水平精度優(yōu)于3m(90%)。[1]