韓國靜止軌道海洋與環境衛星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 中國空間技術研究院）

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

1 項目背景

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

GK 2B項目由韓國科學技術情報通信部、環境部和海洋水產部共計投入3867億韓元，前者經費投向衛星研發和發射，后兩者經費投入地面應用系統研發等。

GK 2B衛星搭乘阿里安－5ECA火箭升空

發射前的GK 2B衛星

GK 2B衛星結構圖

2 衛星平臺

GK 2B衛星發射質量約3400kg，搭載“全球海洋水色成像儀”（GOCI-II）和“地球靜止環境監測光譜儀”（GEMS）2個有效載荷，分別由空客防務與航天公司（ADS）和鮑爾宇航公司研制。衛星采用與GK 2A相同的平臺，衛星總體為箱型結構，攜帶單太陽電池翼。ADS公司提供衛星平臺重要的分系統和設備，如結構分系統、推進分系統、電源和電子設備等；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]；韓國航空宇宙研究院（KARI）負責衛星平臺的其他分系統及組裝工作。

GK 2B衛星主要技術參數

3 “全球海洋水色成像儀”

GK 2B衛星主載荷為“全球海洋水色成像儀”（GOCI-II）。其長1.5m，寬1.0m，高0.9m，質量約150kg，功率250W，設計壽命10年。GOCI-II是新一代海洋水色成像儀，性能先進，相較于GK 1衛星搭載的海洋水色成像儀（GOCI），其突出進步有三點：一是除了區域觀測模式，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）和更快的數據傳輸速率（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，如針對特殊事件區域的觀測需求等。

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

GOCI-II主要參數指標

GOCI-II譜段及性能

GOCI-II區域觀測模式（左）和全球觀測模式（右紅色區域內）

GOCI-II實物圖和結構圖

4 “地球靜止環境監測光譜儀”

GK 2B衛星還搭載了“地球靜止環境監測光譜儀”（GEMS），它是一種對地靜止掃描紫外-可見光光譜儀，旨在監測朝鮮半島和亞太地區的空氣質量，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警，并支持長期氣候變化的監測。

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-可見光譜段進行觀測，GEMS將在30min的時間內掃描5000km×5000km的區域，采用最先進的校準，空間分辨率8km，時間分辨率1h。

GEMS主要指標

GEMS儀器示意圖

5 地面部分及應用

GK 2B的地面部分由衛星操作中心（SOC）、韓國海洋衛星中心（KOSC）和環境衛星中心（ESC）組成，前者主要負責衛星監測和控制，后兩者主要負責衛星各項指令傳輸、數據接收采集、跟蹤和測距，以及提供各級產品。

GK 2B衛星的海洋載荷可提供26種產品，環境載荷可提供亞太地區對流層柱濃度產品，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深度等產品。它們將用于嚴密監測朝鮮半島及周邊的海洋環境和污染物，提供海洋環境監測、資源管理等服務，并監測大氣污染物生成與移動等。

GK 2B衛星將進行在軌試驗和試運行，預計2020年10月提供海洋數據服務，2021年提供大氣環境數據服務。GK 2B將與GK 2A配合，共同提升韓國氣象環境預報的準確性。