卫星与载荷
通信导航遥感卫星类型与星载载荷器件。
- 导航卫星
导航卫星是指作为空间导航信号源的人造地球卫星，通过连续发射包含星历和时间信息的无线电信号，向地面用户提供位置、速度和时间基准。其核心机制是“单向广播、被动接收”：卫星仅发射信号，用户接收机自主解算位置，因此用户容量不受限制。全球四大系统——GPS、GLONASS、伽利略和北斗——在轨道构型上各有取舍：GPS和伽利略采用MEO均匀星座，GLONASS以高倾角轨道强化高纬度覆盖，北斗则采用GEO+IGSO+MEO混合星座。
- 导航载荷（航天）
导航载荷是指导航卫星上用于生成、调制、发射导航信号并维持高精度时间基准的设备组合，是导航卫星实现定位、测速和授时服务的直接设备。其核心组成包括高精度原子钟及时频设备、导航任务处理器、导航信号发射机和上行注入接收机。原子钟被称为导航卫星的“心脏”，其稳定度直接决定导航精度——1纳秒的时间测量误差对应约0.3米的测距误差。
- 高光谱遥感（航天）
高光谱遥感是指利用数十至数百个连续且极窄的光谱波段对地物进行成像，从而在获取二维空间图像的同时，为每个像元提取一条完整连续光谱曲线的技术，其核心特征是将成像技术与光谱技术结合，实现“图谱合一”。光谱分辨率达到纳米级（通常小于10 nm），使地物识别从“区分水体、植被、裸地”跃升至“区分不同树种、不同矿物”。高分五号搭载的可见短波红外高光谱相机具有330个波段，光谱分辨率达5 nm。
- 光学遥感（航天）
光学遥感是指利用可见光至短波红外波段的电磁波，通过被动接收地物反射的太阳辐射来获取目标图像和光谱信息的技术，其核心机制与人眼视觉类似——依赖太阳光照和大气透射。光学遥感卫星通常运行在500–650公里的太阳同步轨道，空间分辨率覆盖0.3米至数十米量级，光谱维度从单波段全色扩展至数百波段的高光谱。
- 广播卫星
广播卫星是指用于直接向公众转发电视和声音广播节目、用户可通过小型天线直接接收的专用通信卫星，按国际电信联盟的定义属于广播卫星业务（BSS），与固定卫星业务（FSS）在频段和管理规则上明确区分。其核心特征是星上发射功率大，用户端天线口径可小至0.35至0.6米，实现“个体接收”。中国中星9号、中星9B等直播卫星通过“户户通”工程覆盖偏远地区，单模机顶盒可收看68套以上电视节目。
- 海洋卫星
海洋卫星是指专门用于探测海洋水色、海洋动力环境和海上目标等要素的遥感卫星，其核心特征是以光学和微波载荷对全球海洋进行大范围、长时期、连续观测。按功能分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星三大系列。中国自2002年发射海洋一号A卫星实现零的突破，已建成三大系列协同观测体系，在轨卫星11颗。
- 红外遥感（航天）
红外遥感是指利用传感器探测目标物体反射或自身发射的红外辐射（波长约0.76–1000微米），实现昼夜成像、温度反演和热状况监测的遥感技术。其核心机制是“任何温度高于绝对零度的物体都会持续发射红外辐射”，常温地物的辐射峰值在9.7微米附近，高温目标（如火灾）的辐射峰值向短波方向移动。热红外遥感可分辨0.1–1℃的温度差异，是火灾监测、城市热岛分析和地热勘探的核心手段。
- 环境卫星
环境卫星是指以大气、水体、生态等环境要素为观测对象的对地观测卫星，其核心任务是监测环境污染、评估生态状况和支撑环境管理决策。按观测对象分为大气环境卫星、水环境卫星和生态环境卫星三类。中国环境减灾系列卫星（HJ-1A/B/C）是环境卫星的典型代表，其中HJ-1A搭载高光谱成像仪和CCD相机，HJ-1B搭载红外相机和多光谱相机，两颗卫星组网后重访周期缩短至2天。
- 技术试验卫星
技术试验卫星是指用于在轨验证新技术、新载荷、新平台或新工作模式的人造地球卫星，其核心任务不是提供业务化服务，而是为后续应用卫星积累飞行数据和工程经验。按试验对象分为新技术验证、新载荷验证、新平台验证和新工作模式验证四类。其核心特征是高风险容忍度、快速迭代和明确的技术验证目标。
- 军事卫星
军事卫星是指用于各种军事目的的人造地球卫星，是获取情报、保障通信、提供导航和支撑作战指挥的核心天基基础设施。按用途分为侦察卫星、军事通信卫星、军事导航卫星、导弹预警卫星和军事气象卫星等类别。侦察卫星利用光学或雷达载荷获取军事情报，现代光学侦察卫星分辨率可达0.2米量级，合成孔径雷达卫星分辨率约0.5米。
- 科学卫星
科学卫星是指用于空间科学探测与研究的人造地球卫星，其核心任务是对地球空间环境、太阳活动、宇宙天体及基础物理现象进行观测和实验，而非提供通信、导航或遥感等业务化服务。按探测对象分为空间物理卫星、空间天文卫星和微重力科学卫星三大类。
- 雷达遥感（航天）
雷达遥感是指利用合成孔径雷达（SAR）主动发射微波信号、接收地面回波来获取目标图像和散射信息的技术，其核心特征是“主动发射、全天时、全天候”，微波波长（厘米级）远大于云滴尺寸，可穿透云雨雾霾和一定深度的植被。SAR通过“合成孔径”技术用小天线等效出数百米虚拟孔径，实现米级甚至亚米级分辨率。干涉合成孔径雷达（InSAR）利用相位差监测厘米级地表形变，是地质灾害监测的核心手段。
- 农业卫星
农业卫星是指以农作物、土壤和农业环境为主要观测对象的遥感卫星，通过多光谱、高光谱和红外载荷获取作物光谱特征，服务于种植面积监测、长势评估、产量预测和精准农业管理。其核心原理是利用植被在可见光与近红外波段的反射差异构建植被指数，定量反演叶面积指数和生物量。
- 气象卫星
气象卫星是指从太空对地球大气层进行遥感观测的人造地球卫星，被称为“高悬在太空的自动化气象站”。其核心特征是以遥感手段获取大范围、连续、实时的气象参数，按轨道分为极轨气象卫星和静止气象卫星两大类。
- 通信卫星
通信卫星是指作为无线电通信中继站的人造地球卫星，其核心功能是接收地面站发射的上行信号，经转发器放大、变频后再发回地面，实现两个或多个地面站之间的远距离通信。一颗地球静止轨道通信卫星可覆盖约40%的地球表面，三颗等间隔分布的GEO卫星即可实现除两极外的全球通信。通信卫星按轨道分为GEO、MEO、LEO和大椭圆轨道四类，按服务区域分为全球、区域和国内通信卫星。
- 通信载荷（航天）
通信载荷是指卫星上用于接收、处理、放大和转发无线电通信信号的设备组合，是通信卫星实现信号中继功能的核心部件。其核心组成包括接收机、输入多工器、变频器、功率放大器和输出多工器，按功能分为透明转发器和处理转发器两类。通信载荷的关键参数涵盖工作频段、转发器数量、带宽、等效全向辐射功率和接收品质因数。
- 陀螺与惯性器件
陀螺与惯性器件是指利用角动量守恒或振动惯性效应测量航天器角速度或角加速度的敏感器总称，是姿态确定与控制系统中最基础的动态测量元件。它与星敏感器的区别是：星敏感器提供绝对姿态基准但更新率低，陀螺提供高频角速度信息但存在积分漂移。
- 卫星导航原理（航天）
卫星导航原理是指利用多颗导航卫星发射的无线电信号，通过测量信号传播时间计算接收机到卫星的距离，再以空间几何交会法解算接收机位置、速度和时间的技术体系。其核心机制是“测距—交会—解算”三步：伪距测量获取卫星到接收机的距离，至少四颗卫星的信号建立四个方程，联立求解经度、纬度、高度和接收机钟差。精度因子（DOP）衡量卫星几何分布对定位精度的影响，DOP值越小定位精度越高。
- 卫星通信原理（航天）
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发或反射无线电波，实现地球站之间信息传输的通信方式。其核心原理是“上行链路—星上处理—下行链路”的信号中继流程，关键参数包括频率、带宽、时延和覆盖范围。卫星通信的根本优势在于覆盖范围广、不受地理条件限制，一颗地球同步轨道卫星可覆盖约三分之一地球表面。
- 星敏感器（航天）
星敏感器是指以恒星为参考基准、通过拍摄星图并解算航天器三轴姿态的高精度光学测量装置。它与地球敏感器、太阳敏感器的区别是：以惯性空间恒星为绝对基准，精度可达角秒量级且无累积漂移。星敏感器由遮光罩、光学系统、CMOS/CCD图像传感器和数据处理电路组成，工作流程包括星点提取、星图识别与姿态解算。典型星载星敏感器的非光轴精度优于 5 角秒（3σ），数据更新率不低于 5 Hz，功耗在 1 W 至 15 W 范围。
- 星载存储
星载存储是指部署在卫星平台上、用于缓存载荷数据、记录星务信息和管理遥控遥测数据的非易失性存储系统。它与地面存储的根本区别在于必须在空间辐射、极端温度循环和无人维护的条件下长期可靠工作。星载存储的核心介质经历了从磁带机到 SLC NAND 闪存、再到 3D NAND 与新型非易失存储器的演进。
- 星载电源
星载电源是指为卫星平台和有效载荷提供电能产生、储存、调节与分配的完整分系统，通常由太阳电池阵、蓄电池组和电源控制器三部分组成。它与地面供电系统的根本区别在于必须在无人维护、光照与阴影交替的空间环境中实现全寿命期自主供电。当前主流空间电源采用三结砷化镓太阳电池与锂离子蓄电池组合，母线电压从 28 V 到 100 V 不等，大功率通信卫星的电源系统功率可达 25 kW 量级。
- 星载激光（航天）
星载激光是指在卫星平台上搭载的激光器及其应用系统，涵盖激光通信、激光测距、激光雷达遥感以及空间激光干涉等主要方向。与微波载荷相比，激光的波长极短，因此星载激光系统具备带宽大、终端体积功耗低、波束窄、抗截获能力强等核心优势。
- 星载计算机（航天）
星载计算机是指部署在卫星平台上、承担姿态轨道控制、任务管理、数据处理与故障诊断等核心功能的嵌入式计算系统。它与地面计算机的根本区别在于必须在空间辐射、真空散热和无人维护的约束下实现长期可靠运行。传统宇航级处理器性能有限，单核主频通常在百 MHz 量级；近年来商用现货处理器配合系统级容错设计成为提升星载算力的主要路径。
- 星载雷达（航天）
星载雷达是指搭载在卫星平台上、利用无线电波探测目标的电子设备，以合成孔径雷达（SAR）为主要类型。其核心机制是“主动发射微波脉冲—接收地面回波—合成孔径处理成像”，通过卫星运动合成等效大孔径天线实现高分辨率。SAR工作在微波波段（X/C/L/P等），具备全天时全天候观测能力，空间分辨率可达0.5–1米量级。按功能分为成像雷达、高度计、散射计和降雨雷达等类型。
- 星载天线（航天）
星载天线是指安装在航天器上用于发射和接收无线电信号的电磁结构，是卫星与地面站、其他卫星或用户终端之间交换信息的物理通道。其核心类型包括反射面天线、相控阵天线、微带天线和可展开天线。反射面天线增益可达30–60 dBi，口径0.5–12米，是通信卫星的传统主力。星载天线设计需兼顾电性能、机械结构和热控三大领域，强调机、电、热一体化协同。
- 遥感原理（航天）
遥感原理是指利用传感器从远距离、非接触地探测目标物体反射或辐射的电磁波特性，通过分析不同物体独特的“光谱指纹”来识别目标属性、位置和状态的技术原理。其核心机制是“被动接收太阳反射光”或“主动发射微波并接收回波”，分为光学遥感与微波遥感两大体系。空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率是衡量遥感能力的三个核心维度。
- 遥感载荷
遥感载荷是指卫星上用于接收、探测和记录地物电磁波信息以获取目标图像和特征数据的仪器设备总称，是遥感卫星实现对地观测功能的直接手段。按工作波段分为光学载荷、红外载荷和微波载荷三大类，按能量来源分为被动遥感和主动遥感两类。核心参数包括空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。高分二号全色分辨率0.81米，高分五号高光谱相机330个波段，高分三号SAR分辨率1米。
- 移动通信卫星
移动通信卫星是指为地面、海上和空中的移动用户提供语音、数据和短消息通信服务的通信卫星，其核心特征是用户终端可移动、体积小、使用便捷。系统由空间段（卫星星座）、地面段（关口站与控制中心）和用户段（手持/便携/车载终端）组成。按轨道分为GEO、MEO和LEO三类，各有覆盖范围、时延和终端能力的取舍。
- 资源卫星
资源卫星是指用于勘测和研究地球自然资源与环境的人造地球卫星，通过搭载光学、高光谱和雷达等载荷获取地面物体的辐射或反射电磁波信息，服务于国土资源调查、地质勘探、农业估产和灾害监测等领域。其核心特征是观测对象为地表资源，空间分辨率覆盖亚米级至数十米，光谱维度从全色、多光谱扩展至高光谱。