戰術光學衛星

“戰術光學衛星” (Tactical Optical Satellite,TopSat)是英國發展的小型光學成像偵察試驗衛星,TopSat衛星只發射了1顆,用於驗證小衛星進行高解析度光學成像偵察的能力,以及衛星用於戰區指揮控制和數據接收的技術。

發展概況

2000年10月,英國國防部和英國國家航天中心(BNSC)聯合投資TopSat衛星的研製工作,英國奎奈蒂克公司、薩瑞衛星技術公司(SSTL)和盧瑟福-阿普爾頓實驗事負責該衛星的研製,英國奎奈蒂克公司負責該衛星的管理,“信息地球”公司負責數據分發。

2005年10月27日,TopSat衛星由俄羅斯宇宙-3M火箭從普列謝茨克發射場發射。TopSat衛星(見圖2-119)驗證任務周期為1年,對衛星驗證任務中各方面的性能進行評估。

衛星發射

法國《航空航天防禦》網站2005年10月31日報導,10月27日,英國首顆微型“戰術光學衛星”搭載“宇宙-3M”火箭從俄羅斯普列謝茨克成功發射升空。TopSat計畫是由英國國家航天中心(BNSC)和英國國防部共同投資於2000年開始實施的。“戰術光學衛星”是英國國家航天中心小衛星計畫所研製的3顆衛星之一,衛星重100公斤,可拍攝2.5米解析度的黑白圖像和5米解析度的多光譜圖像,每幅圖像的地面覆蓋面積為17×17公里。未來由3~4顆TopSat組成的星座,每天至少可對地球上的任何一點拍攝一次。

性能指標

TopSat衛星運行在高度686km、傾角98°的太陽同步圓軌道,升交點地方時10:30,重訪周期4d。

TopSat衛星能指標見下表。

TopSat衛星性能指標
項目 指標
衛星尺寸
800mm×850mm×850mm
發射質量/kg120
設計壽命/年1
電源分系統
平均功率55
太陽電池砷化鎵
蓄電池4A·h鎳鎘蓄電池
數管分系統
平均功率55W
處理器CPU:80386EX,25MHz協處理器,8Mbit快取
時間同步利用GPS接收機
測控分系統
上行VHF頻段,下行UHF頻段
數據傳輸分系統存儲容量300Mbit(約4幅圖像)
數據傳輸X頻段,11Mbit/s;S頻段,10Mbit/s
有效載荷
相機尺寸677mm×600mm×300mm
相機質量32kg,包括光學系統、焦平面、電子設備、熱控和供電
相機功率功率:30W,待機:10W(主要用於熱控)
溫控範圍15°C±5°C
光學系統焦距1.68m,口徑0.2m,三反離軸消像散射計
光學視場±1.2°×±0.35°
CCD探測器 全色:6000元矽探測器,像元尺寸7μm 多光譜:3×2000元矽探測器,像元尺寸14μm
成像能力
譜段 全色:0.5~0.7μm 多光譜:0.4~0.5μm,0.5~0.6μm,0.6~0.7μm
解析度/m全色:2.8,多光譜:5.6
幅寬全色:15,多光譜:10
圖像採集能力5圖/天

有效載荷

TopSat衛星採用MicroSat-150衛星平台,姿態控制採用三軸穩定,姿態測量部件包括地球敏感器、太陽敏感器、光纖陀螺、磁強計;姿態執行機構包括反作用輪和磁力矩器。姿態控制精度0.2°,姿態穩定度0.002(°)/s。衛星具有±30°側擺成像能力。衛星具有8倍時間延遲積分(TDI)能力,可以對目標進行相當於普通推掃模式8倍的TDI成像正常運行模式下,使用2倍TDI或4倍TDI成像期間,利用姿態確定和控制分系統進行姿態控制。星上載有上載有薩瑞衛星技術公司研製的空間GPS接收機-20。

衛星有效載荷為盧瑟福-阿普爾頓實驗窒研製的RALCam-1相機。相機由望遠鏡光學分系統、焦平面組件和相關感測器及電子元件組成焦平面組件包括2個獨立的CCD陣列,全色和多光譜通道各一個,相機採用TDI成像技術。相機安裝在碳纖維複合材料製成的光具座上,以保證整體剛度和校正質量。成像期間,衛星沿穿軌方向持續擺動以降低地面目標視速度,提高積分時間。

試驗成果

由於TopSat是一個試驗項目,主要進行衛星技術試驗和戰場機動地面站接收試驗,因此衛星能力非常有限,星上存儲容量只有300Mbit(相當於存儲4幅圖像)。

通過TopSat衛星,薩瑞衛星技術公司(SSTL)成功利用微衛星平台驗證了實時GPS姿態確定技術。試驗結果表明,空間GPS接收機-20能夠解決整數模糊度問題,並找到了實時進行姿態確定的方法。

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