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BIRD卫星情况调研

2017-09-11 08:02阅读:
BIRD卫星全称Bi-Spectral Infrared Detection,即双谱段红外探测。是德国宇航中心(DLR)发起的微小型技术验证卫星,卫星的任务目标是观测地表火源/热点信息(这些热点可能由闪电、火山爆发、油井火焰、或者森林大火带来),以便更好地观测环境事件影响。此外,卫星还有另外的目标是金星技术验证,试验新型红外载荷在微小型卫星上的适装性,以及星上数据预处理技术。
BIRD卫星情况调研
BIRD卫星在轨运行想象图
卫星情况:
卫星的结构采用紧凑的立方体构型,(边长62cm,展开后,长度可达1.6m),包括以下部分:服务系统、电源系统,载荷系统,两块可展开的固定式太阳翼,平台采用模块化设计。使用轻质的铝合金及蜂窝夹层板结构。

BIRD卫星采用三轴稳定控制模式,在观测过程中对地定向,姿态指向控制精度±
5角分,任意轴姿态确定精度±0.2角分,姿态机动角速度1º/s
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卫星姿控系统逻辑框图
卫星姿态测量采用两台星敏感器,星敏主轴矢量夹角30º,选用的是ASTRO-15型自主式星敏感器。内装有自主姿态确定处理器,此外,还有三轴光纤陀螺,测量精度优于2.7角秒,漂移率低于1º/h,姿态控制执行器包括磁力矩器和4台动量轮,基于柏林技术大学研制的动量轮研制而来。是一款高性能的适用于微小卫星的动量轮。
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ASTRO-15星敏感器外形图 BIRD卫星情况调研
BIRD选用的微小型动量轮
卫星在地面指令控制下,姿态指向范围偏移可达±30ºRockwell-Collins研制的GEM-SGPS接收机用于实时的轨道确定,具有5个频点,包括对C/A码、P码和L1频点的接收能力。GEM-S接收机重0.4kg,电源功耗6.5 W
星上导航系统软件包使用GEM-S的信号作为输入,可以给出1)定位信息(精度优于90m),用于WAOSS载荷数据产品生成。2)定轨信息,采样频率2Hz,星上导航软件提供瞬时天底方向矢量信息和沿轨方向矢量信息,可以使相机拍摄的区域实现精确定位.
卫星热控分系统:卫星平台的热控和载荷元器件(除了用于红外探测的元件外)均采用被动热控方式,采用热管和热开关连接卫星的各个部组件,星上设置了两个散热面,使用热控多层和隔热材料保证卫星设备工作在适当的温度范围。红外设备的制冷由专门的红外散热器实现。
整个卫星重量94kg,平均功耗40W,(最大功耗200W),8个镍氢电池组(容量12Ah)在卫星处于地影状态下提供能源,卫星设计寿命1年,星上数据由2个容量1Gbit的存储器存储。
卫星通信采用S波段,下行发射机工作频率2201.7 MHz,数据下传码速率2.2Mbit/s
发射情况:
BIRD卫星于20011022,由印度的PSLV-C3运载火箭,从萨迪矢·达旺空间中心发射升空。
这次发射,印度的TES(技术试验卫星)作为主载荷,BIRD和欧空局的PROBA卫星均作为次要载荷。
BIRD卫星的轨道为太阳同步圆轨道,倾角97.7º,降交点地方时上午10:30
载荷情况:
HSRS(Hot Spot Recognition Sensor)
热点识别敏感器是一种双频段(中波红外,热红外)红外成像载荷,继承自IRCAM(一种机载成像装置),其作用是探测地表热源,采用推扫式成像模式,焦平面上包含3.4~4.2 µm8.5~9.3 µm两个波段的碲镉汞探测器线阵,每种线阵包含2 ×512像元。探测器是由碲镉汞阵列与带微孔的硅CMOS器件结合而成的器件,探测器须冷却到80K的工作温度,与一个专用的制冷器整合在一起使用。两个传感器被整合进同一套光机系统中,以便实现观测坐标系统一,在轨几何校准。
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HSRS相机照片
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HSRS相机专用制冷机
WAOSS-B (Wide-Angle Optoelectronic Stereo Scanner, BIRD version):
宽视场角光电立体扫描相机是一款双频段极近红外成像仪,WAOSS早先的一款设备曾经在俄罗斯的火星-96任务上搭载发射(该任务于19961117日从拜科努尔发射,但探测器任务失败,没有到达火星轨道。)
WAOSS设备包含相机镜头,电子学模块,和接口单元等部分。沿轨方向可以获取立体影像,该功能由三线阵列CCD器件实现。通过推扫成像方式,相机可以同时获取前向25º,天底方向,后向25º三线立体影像。新镜头和一体化过滤装置及宽视场技术被采用。
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WAOSS设备照片
HORUS (High Optical Resolution Utility Sensor):
高光学分辨率敏感器,在一个高级项目中,焦距500mm的全色谱段被加入WAOSS-B设备中,被命名为HORUS,(探测器电子系统继承自Rosetta项目),HORUS内部采用1024 x 1024像元的CCD阵列器件和坐标系转换技术,望远镜系统采用卡塞格林望远镜设计模式。
下面是BIRD卫星三种有效载荷的技术参数表。
参数
HSRS
WAOSS-B
HORUS
探测谱段
3.4 - 4.2 µm (中波红外)
8.5 - 9.3 µm (
热红外)
600 - 670 nm前向
840 - 900 nm,
天底、后向
450-890 nm
F-
2.0
2.8
8
焦距
46.39 mm
21.65 mm
540 mm
像素尺寸
30 µm x 30 µm
7 µm x 7 µm
14 µm x 14 µm
像素数量
2 x 512
3 x 5184
1024 x 1024
瞬时视场 (分辨率)
2.22 角分
1.11角分
5.35 角秒
视场角 (垂轨方向)
19º
50º
1.6º
视场角(沿轨方向)
NA
+25º, 0º, -25º
1.6º
地面像元分辨率
372 m (轨道高度 575 km)
185 m
14.6 m
刈幅宽度
190 km (轨道高度575 km)
533 km
15 km
比特量化率
14 bit
11 bit
14 bit
数据率

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