斯波特-6衛星于9月升空

“斯波特”（SPOT）衛星是法國發展的民用光學成像衛星系列，主要用于陸地應用、農業、森林、制圖和區域規劃等領域。目前斯波特－5已在軌超期服役多年，為了保持衛星數據的連續性，2008年，法國斯波特成像（SPOT Image）公司和其合作方阿斯特留姆（Astrium）公司啟動了一項計劃，即建造新一代商業“斯波特”任務系列—斯波特－6、7。

2012年9月9日，阿斯特留姆公司研制的斯波特－6由印度“極軌衛星運載火箭”（PSLV）送入高度為694km的太陽同步軌道。斯波特－7計劃于2014年發射，這2顆衛星至少將運行到2023年。

1 背景介紹

目前，斯波特－5（2002年5月4日發射）已超出其設計壽命8年，預計該衛星將運行至2013～2014年。早在1997年，法國國家空間研究中心（CNES）就開始發展斯波特－5之后的新一代衛星，并提出了“3S”小型衛星系統概念，即“斯波特后繼系統”（SPOT Successor System，即3S）。基于該概念，法國國家空間研究中心開始利用新技術發展質量更輕的衛星（1000kg），以取代質量3000kg的斯波特－5，提高業務性能，降低系統成本。不過，法國先用該技術發展了小型軍民兩用的“昴宿星”（Pleiades）。昴宿星－HR1已于2011年12月17日發射，昴宿星－HR2計劃于2012年發射。“昴宿星”的全色分辨率0.7m，多光譜分辨率2.8m，但幅寬只有20km，比斯波特－5要小得多，無法滿足頻繁重復軌跡觀測的要求，因此仍需發射大幅寬的“斯波特”系列衛星。

2008年7月， 阿斯特留姆公司成為了斯波特成像公司的大股東，擁有其81%的股份，并承諾使公司在國際空間成像市場占有一席之地。2012年2月，斯波特成像公司和信息地球公司（Infoterra）合并成為阿斯特留姆公司旗下新的地理信息產業分支機構。但斯波特成像公司仍是一家獨立的法國公司，法國國家空間研究中心擁有其一小部分黃金股。

斯波特－6、7在軌工作示意圖

2009年中旬，阿斯特留姆公司開始研制斯波特－6、7，盡管當時該公司還沒有任何政府投資或預售協議。這2顆衛星由阿斯特留姆公司建造，屬于歐洲第一批商業成像的衛星，這在地理空間信息服務領域是一個轉折點。美國許多高分辨率商業成像衛星，如“艾科諾斯”（Ikonos）衛星和“地球之眼”（GeoEye）衛星也是私營公司投資，但它們的主要用戶是國家地理空間情報局（NGA）。

斯波特－6、7的全色分辨率2m，幅寬60km，與斯波特－5一樣。但斯波特－6、7將更加敏捷，且設計壽命是斯波特－5的2倍。此外，它們還能執行快速反應任務，每天上傳6個任務計劃，獲取無云圖像。

斯波特－6、7以及昴宿星－1、2將運行在同一軌道，形成真正的衛星星座，實現每天2次的重訪能力。該衛星星座還將與德國的“陸地合成孔徑雷達-X”（TerraSAR-X）衛星和“陸地合成孔徑雷達-X附加數字高程測量”（TanDEM-X）衛星相互合作，確保阿斯特留姆公司下屬的信息地球公司能獲取最全面的衛星數據與服務，包括“陸地合成孔徑雷達-X”、“陸地合成孔徑雷達-X附加數字高程測量”雷達衛星的商業數據以及昴宿星－1、2的高分辨率數據。2顆昴宿星衛星均為公開投資，但由斯波特成像公司負責運行，用于商業用途。

“斯波特”系列衛星發展歷程

法國政府并未承諾以任何方式幫助斯波特－6、7融資。據阿斯特留姆公司官員評估，這2顆衛星將耗資3億歐元。這2顆衛星對斯波特成像公司，以及阿斯特留姆公司擁有的對地觀測成像與服務供應商很重要。

2 衛星概況

與斯波特－5相比，斯波特－6、7質量減少到800kg，采用天體衛星－500L（AstroSat－500L）平臺，設計壽命提高到10年。在保持60km幅寬的同時，衛星分辨率提高到2m，與0.7m分辨率的“昴宿星”相互補充，滿足多樣化任務需求。2顆衛星運行在同一軌道面上，單星每天成像范圍為2.5×106km2。

斯波特－6、7采用三軸穩定姿態控制方式，鑒于非常高的敏捷度需求，其姿態確定與控制分系統（ADCS）攜帶由阿斯特留姆公司研制的動量控制陀螺儀（CMGs），取代之前的反作用飛輪，以提高指向機動性。

斯波特－5和斯波特－6、7主要參數對比

斯波特－6、7姿態與軌道測量由GPS/星跟蹤器（STR）來執行，指向控制精度高達500μrad（3σ），指向敏感精度高達30μrad （3σ），這主要依賴于星跟蹤器調節與對準精度。若在沒有陀螺儀的支持下進行標準精確姿態控制，則需增加慣性測量單元來改進姿態控制。若采用標準1頻率GPS設計，則星上軌道確定精度小于10m （1σ），若采用2頻率GPS設計，則星上軌道確定精度小于3m（1σ）。衛星在安全模式下的姿態敏感主要基于磁強計（MAG）/太陽敏感器（BASS）系統或磁強計/粗地球太陽敏感器（CESS）系統。安全模式下的姿態控制可以選擇兩種模式：①指向太陽，磁場旋轉控制；②指向地球。

斯波特－6、7電源分系統（EPS）的太陽電池翼采用砷化鎵三結太陽能電池，功率可根據任務需求進行調整。功率控制與分配單元（PCDU）包括各種功率控制與分配功能。

斯波特－6、7數據存儲采用基于標準大容量存儲器單元（MMU）的快速閃存技術，容量從1～10Tbit。其大容量存儲器單元內部可選擇壓縮和加密功能。衛星有效載荷數據下傳速率為300Mbit/s，通過2個通道的冷冗余X頻段進行傳輸。數據傳輸系統采用正交相移鍵控（QPSK）調制技術。每個等通量天線均可提供必要的地面覆蓋，其他系統可根據更高的下傳數據速率需求進行合并。下傳數據可選擇加密或不加密。各種不同基本機械標準結構均可使用，在許多典型應用中作為任務定制的基礎。遙測、指令和控制（TT&C）數據通過S頻段進行傳輸。

3 有效載荷

斯波特－6、7的有效載荷是2臺“新型天體衛星平臺模塊化設備”，由阿斯特留姆公司研制，全色/多光譜圖像的分辨率可達到1.5m/6m。其上的相機望遠鏡采用柯爾施（Korsch）型，由3個非球面鏡和2個可展開鏡面組成。衛星光學系統主要由以下部分組成。

“新型天體衛星平臺模塊化設備”機械結構圖

“新型天體衛星平臺模塊化設備”技術指標

控制地面段運行示意圖

· 光學相機：采用碳化硅材料，包括一個輕型、剛性望遠鏡。

· 焦平面：基于時間延遲積分（TDI）探測器，1個全色和4個多光譜通道，提供內嵌配準優化穩定、集成和測試；模式帶狀濾波器和前端電子設備對焦平面進行補充。

· 后端電子設備：包括視頻電子設備，壓縮，數據存儲和服務。

4 地面段

斯波特－6、7的整個控制地面段結構是基于多個阿斯特留姆公司的出口項目改進而成的，這多個項目包括“泰國對地觀測系統”（THEOS）衛星、阿爾及利亞的阿爾及利亞遙感衛星－2（AlSat－2）和智利的“對地觀測衛星系統”（SSOT）光學成像衛星。

斯波特－6、7地面段主要包括2個部分。

· 控制地面段（CGS）：負責測控斯波特－6、7的在軌運行和軌道位置。

· 開發地面段（EGS）：負責衛星任務的規劃，成像數據的獲取，并進行梳理，生成、存檔和交付斯波特－6、7圖像產品。

控制地面段直接與S頻段服務連接，訪問一個或多個S頻段地面站，與斯波特－6、7交換遙測與遙控數據。S頻段服務至少包括1個極軌地面站，以便盡可能多地獲取衛星數據。

開發地面段用于全自動處理日常任務，任務計劃和衛星任務指令計劃均在無人情況下執行。