有效载荷（航天器分系统）

正文

有效载荷：直接执行特定卫星任务的仪器、设备或分系统。有效载荷的种类很多，即使是同一种类型的有效载荷，性能差别也很大。返回式卫星返回舱的有效载荷有多光谱扫描仪、红外扫描仪、合成孔径雷达、微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、超光谱成像仪以及遥感信息的数传设备。侦察卫星的有效载荷有可见光胶片型相机、可见光CCD相机、雷达信息信号接收机（信道化接收机、测向接收机）和天线阵及大幅面测量相机等。对于对地观测卫星而言，把多种遥感器安装在一颗星上去完成不同的任务，将是提高效费比的主要发展趋势。

简介

有效载荷(Payload)是一个信元，帧的一部分，或包括上层信息(数据)的分组。全部的帧/分组或信元变成低水平通信的有效载荷。

北板-南板

返回型卫星返回舱的有效载荷有回收的信息载体、材料或制品。遥感卫星的有效载荷有多光谱扫描仪、红外扫描仪、合成孔径雷达、微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、超光谱成像仪以及遥感信息的数传设备。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卫星时钟、导航数据存储器及数据注入接收机。侦察卫星的有效载荷有可见光胶片型相机、可见光CCD相机、雷达信息信号接收机(信道化接收机、测向接收机)和天线阵及大幅面测量相机等。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，是提高效费比的主要发展趋势。安装不同有效载荷的卫星，结果就是多用途卫星，如资源侦察卫星、环境气象卫星、导航定位卫星等

卫星有效载荷的分类

一般可分为：科学探测和实验类、信息获取类、信息传输类、信息基准类。有时可按所涉及的专业技术领域分类(光学遥感器、微波遥感器)按应用分类(通信卫星有效载荷、气象卫星有效载荷、地球资源卫星有效载荷、海洋卫星有效载荷、导航卫星有效载荷、侦查卫星有效载荷、科学卫星有效载荷、技术试验卫星有效载荷等)

1.科学探测和实验类用于探测空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备和系统等。 1)可以专门装载于科学卫星上如：“实践”卫星上的宇宙射线计 2)可以搭载于某些应用卫星上如：“风云二号”卫星上的质子和电子探测器

2.信息获取类用于对地观测的各种遥感器如：“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，“资源一号”上的多光谱CCD相机和红外多光谱扫描仪，返回式相机上的胶片相机

有效载荷

4.信息基准类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：导航卫星的高稳定频标，重力场测量卫星上的激光角反射器等。

卫星有效载荷设计的一般原则

理解用户需求，确定总体技术指标研究各种限制条件，选择有效载荷方案合理分配技术指标通过仿真和试验来验证优化设计

卫星有效载荷设计的一般技术要求1、对环境适应性的要求(1)能适应力学环境要求(2)能适应失重状态要求(3)能适应真空状态要求(4)能适应温度变化要求(5)能适应空间辐射环境要求2、质量、体积、功耗与可靠性要求3、必须满足与卫星平台之间的特定关系4、必须满足与应用系统之间的特定关系

通信卫星的有效载

基本组成和工作原理1、基本组成1)转发器：实质是一台宽频带的收发信机。2)天线：用于卫星通信信号收发。有时可完成测控信号的收发。分为：全球波束、半球波束、区域波束、点波束、多波束以及赋形可变波束天线等。2、工作原理天线接收上行信号，送到转发器对信号进行加工，再由天线将加工后的信号作为下行信号发出，完成通信信号的中继转发。

性能参数和主要设计考虑1、性能参数(1)与射频电平有关的性能参数：等效全向辐射功率、接收系统增益噪声温度比、饱和功率通量密度(2)与频段及带宽有关的参数：通信频段、带宽和频率再用特性(3)与通信品质有关的参数2、主要设计考虑要在规定的频段、带宽、服务区覆盖要求等条件下，对确定的与通信容量和通信品质有关的指标进行科学合理的分配。

地球资源卫星有效载荷

地球资源卫星是用于地球资源探测和环境监测的遥感卫星。地球资源卫星的有效载荷主要是各类遥感器以及遥感传输设备。遥感器大致可分为：多光谱类、成像光谱仪类、高空间分辨率类和合成孔径雷达类。

全球气象卫星布局

气象卫星分极地轨道和静止轨道两种。有效载荷指星上用于气象信息获取、处理、存储及发送的设备。主要包括：遥感器、实时信息处理器、大容量数据记录器及发射机等

海洋卫星有效载荷

用于探测海洋水色要素(叶绿素浓度、悬浮物和污染物)，深海表面拓扑(海平面高度的空间分布)，海洋动力环境(海面风场、海浪、海冰等)。有效载荷包括不同种类的光学遥感器和微波遥感器

导航卫星有效载荷

卫星导航的基本作用是向各类用户实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。分类：低轨测速导航系统、全球导航定位系统、全球同步卫星无线电测定系统

低轨测速导航系统卫星有效载荷

第一代卫星导航系统。美国的“子午仪”卫星，苏联的“圣卡达”卫星利用地面用户终端机测定导航卫星发射载波的多普勒频移，确定卫星在不同时刻的两个位置至用户位置的距离差，得出旋转双曲面的基本导航方程；根据卫星在每时刻的轨道位置并利用多组基本导航方程解出用户的位置。

全球气象卫星布局

美国的GPS系统和俄罗斯的GLONASS系统用户同时接收四颗卫星的编码信号，测量这四颗星各自到用户的伪距，并由解读卫星广播的导航电文得到卫星的位置，从而进行定位。

全球同步卫星无线电测定系统(RDSS)卫星有效载荷

“北斗”导航卫星系统地面中心通过两颗卫星上的C/S转发器向用户发送谁要定位的询问信号，需要定位的用户接收到任一颗卫星的询问信号后，即可响应询问，发出定位申请；地面中心站收到来自两颗卫星L/C转发器发的应答信号，即可测定地面中心站分别经两颗卫星到用户的距离和。由于卫星位置可通过测轨获得，便可导出用户至每颗卫星的距离；利用存储在地面中心站数据库中的地形数字高程，算出用户所在的位置，通过其中一颗卫星通知用户，完成定位。

侦察卫星有效载荷

主要包括：成像侦查卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监视卫星等

成像侦查卫星有效载荷

1、胶片相机2、传输型相机3、合成孔径雷达(SAR)

电子侦察卫星有效载荷

1、天线  2、接收机  3、信号处理设备

导弹预警卫星和海洋监视卫星有效载荷

1、导弹预警卫星有效载荷利用星上的红外探测仪，探测导弹飞行时发动机尾焰的红外辐射，配合电视摄像机及时准确地判断敌方导弹方向。2、海洋监测卫星有效载荷装有雷达，无线电接收机，红外探测器等侦察设备，监视海上舰船和潜艇的活动。

科学卫星有效载荷

科学探测卫星，是用来进行空间物理环境探测的卫星。它携带着各种仪器，穿行于大气层和外层空间，收集来自空间的各种信息，使人们对宇宙有了更深的了解，为人类进入太空、利用太空提供了十分宝贵的资料。世界各国最初发射的卫星多是这类卫星或是技术试验卫星。

科学探测有效载荷的种类和主要性能

1、空间带电粒子探测器2、空间辐射效应探测器3、太阳辐射探测器