有效载荷

有效载荷指的是直接执行特定卫星任务的仪器、设备或分系统。有效载荷的种类很多，即使是同一种类型的有效载荷，性能差别也很大。返回型卫星返回舱的有效载荷有回收的信息载体、材料或制品。遥感卫星的有效载荷有多光谱扫描仪、红外扫描仪、合成孔径雷达、微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、超光谱成像仪以及遥感信息的数传设备。通信卫星的有效载荷有通信转发器和天线。导航卫星的有效载荷有卫星时钟、导航数据存储器及数据注入接收机、侦察卫星的有效载荷有可见光胶片型相机、可见光CCD相机、雷达信息信号接收机（信道化接收机、测向接收机）和天线阵及大幅面测量相机等。单一用途的卫星，一般装有一种或两种有效载荷；多用途卫星，一般装有几种有效载荷。随着航天技术的不断发展，有效载荷也在逐步向低功耗、小质量和小体积的方向发展，为提高卫星有效载荷比提供基础。

以陆地遥感卫星为例，它的有效载荷种类繁多，其中使用较为广泛的载荷有可见光成像仪、高光谱成像仪、红外成像仪、合成孔径雷达、微波辐射计等。此外，紫外观测仪、激光测高仪等载荷也被用在有针对性的陆地遥感探测中。陆地遥感卫星一般可装载一种或多种载荷，在这里介绍几种有代表性的载荷及其特点：

一、可见光成像仪

可见光成像仪通常工作于可见光谱至近红外的0.4~0.9微米波长，它们的工作波长短，可以达到很高的分辨率，但由于其工作需要依靠目标对太阳光反射，因此只能在白天工作。可见光成像仪可以产生被观测景物的可见光图像，类似我们常用的照相机拍摄的照片，因此常常被称为“相机”。由于可见光波段即人眼可见的光波段，所以其图像具有很好的视觉效果，非常易于判读。全色单谱段可见光相机在可见光范围内使用一个波段来成像，其图像使用灰度来表现，目视效果类似黑白照片；而多光谱相机将可见光划分为几个谱段来成像，其图像经处理后，即可做出彩色照片。

二、高光谱成像仪

高光谱成像仪与传统的多光谱成像仪相比，将光谱段划分得更细，可分为几十个至几百个非常窄的光谱段，覆盖的光谱段可以设计为可见光、近红外、红外、紫外等范围。光谱分得越细，物质类型揭示得越彻底，比如一张桌子，高光谱观测可识别它是金属的还是塑料的。高光谱成像仪可以获得几十或上百通道、连续波段的图像，每个图像像元可以提取一条光谱曲线，因此，高光谱遥感获取的地物信息包含了地物的空间、辐射和光谱三重信息。

三、红外成像仪

红外成像仪的工作波段一般是波长为0.75~15微米的中长波红外，但也可能是波长达100微米的远红外。红外成像仪探测到的信号强度是与被观测地物的发射率和地物温度的四次方成正比的函数，换言之，红外成像仪探测的是地物的发射率和温度信息，因此它具有能够昼夜工作的优势。云、雨等天气条件会使地面图像的对比度减弱，但在恶劣的天气条件下，红外成像仪仍能获得信息。

四、雷达成像仪

雷达成像仪工作于厘米和毫米波段，是主动探测系统，探测从被观测地物反射的回波信号。雷达成像仪的信号路径比被动式载荷的信号路径长1倍。与传统光学遥感器相比，雷达成像仪不受昼夜及天气影响，具有全天候、全天时工作的能力，还能够穿透地表进行探测。只有雷暴时产生的大粒子才会造成强反射，因而一般的天气环境对雷达的影响较小。侧视雷达（SLAR）包括真实孔径雷达与合成孔径雷达。合成孔径雷达系统可以获得与可见光和红外成像仪相同的分辨率且不受距离的影响，不仅可以进行高分辨率成像，而且可以对地面运动目标进行检测，还可以对地形、地貌进行三维测绘，其纹理特性能还能获取其他遥感载荷所难获取的断层信息。

五、微波辐射计

微波辐射计工作于射频波段，主要是毫米波（20GHz~200GHz），其分辨率比同样孔径的可见光遥感器低3~5个数量级，但可以对大面积的陆地进行探测。微波辐射计是被动式探测系统，探测到的信号强度是景物发射率乘以测温温度的函数，因此产生的信号要比红外探测信号弱得多。同雷达成像仪一样，微波辐射计也能穿透地表进行探测，且昼夜都能良好地工作。云、雨、雪等天气因素也会造成其成像模糊和对比度降低，但影响程度没有对可见光和红外图像那么严重。许多目标特征还具有不同的极性响应，因而微波辐射计通常使用水平和垂直极化天线。与主动微波遥感器（雷达成像仪）相比，微波辐射计具有体积小、重量轻等优点，并且对目标表面粗糙度等宏观结构特征不敏感，在大气、植被和土壤湿度的测量等方面应用广泛，特别适合于星载，是目前数量最多的星载微波遥感器。

整理自：

中国航天科普网. 卫星有效载荷[EB/OL]. (2016-05-26). http://www.spacemore.com.cn/Entry/Detail?id=491 

罗格. 感知地球——卫星遥感知识问答[M]. 北京:中国宇航出版社,2018.