海洋二號衛星:基本信息,簡介,任務目標,技術指標,用途,發射,特點,關鍵技術,五大

2011年8月16日6時57分，載有“海洋二號”衛星的“長征四號乙”運載火箭從太原衛星發射中心點火升空。中國在太原衛星發射中心用“長征四號乙”運載火箭，成功將“海洋二號”衛星送入太空。“海洋二號”衛星是中國第一顆海洋動力環境監測衛星，主要任務是監測和調查海洋環境，是海洋防災減災的重要監測手段，可直接為災害性海況預警報和國民經濟建設服務，並為海洋科學研究、海洋環境預報和全球氣候變化研究提供衛星遙感信息。

海洋二號具有全球觀測能力，並且具備不受天氣影響的微波觀測功能。海洋衛星首次採用星載銣原子鐘校準，全天時、全天候獲取寶貴的海洋動力環境數據，極大提升了我國海洋監管、海權維護和海洋科研的能力。

海洋二號衛星上銣原子鐘的設計，延續了北斗衛星銣原子鐘的設計，在銣原子鐘相噪和雜散指標上進行了很大的提升。壽命期內測量高度誤差精確到毫米級，年均優於1mm。

基本介紹

中文名：海洋二號衛星
外文名：HY-2
發射時間：2011年8月16日6時57分
研製單位：航天科技集團公司
發射地點：太原衛星發射中心
發射火箭：CZ-4B運載火箭

基本信息,簡介,任務目標,技術指標,用途,發射,特點,關鍵技術,五大提升,五個第一,衛星地面站,平台組成及功能,衛星的研製階段,規劃,相關背景,發射意義,在軌運行情況,

基本信息

簡介

海洋二號衛星（HY-2）是中國第一顆海洋動力環境衛星，該衛星集主、被動微波遙感器於一體，具有高精度測軌、定軌能力與全天候、全天時、全球探測能力。其主要使命是監測和調查海洋環境，獲得包括海面風場、浪高、海流、海面溫度等多種海洋動力環境參數，直接為災害性海況預警預報提供實測數據，為海洋防災減災、海洋權益維護、海洋資源開發、海洋環境保護、海洋科學研究以及國防建設等提供支撐服務。

海洋二號衛星工程研製於2007年1月獲得了國防科工委、財政部的聯合批覆。該衛星由航天科技集團公司中國空間技術研究院研製，於2011年8月16日6時57分在太原衛星發射中心採用CZ-4B運載火箭發射成功。

任務目標

監測海洋動力環境，獲得包括海面風場、海面高度場、有效波高、海洋重力場、大洋環流和海表溫度場等重要海況參數；實現國產行波管放大器在軌壽命飛行驗證；完成星地雷射通信鏈路新技術試驗驗證。

技術指標

HY-2衛星裝載雷達高度計、微波散射計、掃描微波輻射計和校正微波輻射計以及DORIS、雙頻GPS和雷射測距儀。

衛星軌道為太陽同步軌道，傾角99.34度，降交點地方時為 6:00 am，衛星在壽命前期採用重複周期為14天的回歸凍結軌道，高度971km，周期104.46分鐘，每天運行13+11/14圈；在壽命後期採用重複周期為168天的回歸軌道，衛星高度973km，周期104.50分鐘，每天運行13+131/168圈。

衛星設計壽命為3年。

衛星尺寸8.56m×4.55m×3.185m，質量≤1575kg。

三軸指向精度小於0.1度，姿態穩定度每秒小於0.003度，測量精度小於0.03度。

衛星輸出功率：1550W。

數傳系統下行為X頻段，下行碼速率20Mbps，星上存儲記錄器容量120Gbits。

雷達高度計用於測量海面高度、有效波高及風速等海洋基本要素，微波散射計主要用於全球海面風場觀測，掃描微波輻射計主要用於獲取全球海面溫度、海面風場、大氣水蒸氣含量、雲中水含量、海冰和降雨量等，校正微波輻射計主要用於為高度計提供大氣水汽校正服務。

用途

海洋二號衛星將在海洋環境監測與預報，資源開發，維護海洋權益及科學研究等方面發揮重要作用。海洋二號衛星可以連續有效地監測風暴潮和巨浪等極端海洋現象，提高海洋災害預警的時效性和有效性；提供識別大洋中的鋒面和中尺度渦的重要大洋漁場信息，為大洋漁業資源開發提供技術保障；衛星獲取的數據能夠有效監測全球海平面變化和極地冰蓋變化，為研究全球氣候變化提供科學依據。

海洋二號衛星與已在軌運行的海洋一號衛星相互配合，分別以微波、光學兩種觀測手段，將海洋動力環境監測與海洋資源探測相結合，構成空間立體監測系統。

發射

2011年8月16日6時57分，中國第一顆海洋動力環境衛星--海洋二號衛星（HY-2）在太原衛星發射中心成功發射。海洋二號衛星是繼海洋一號A衛星和海洋一號B衛星之後，中國成功發射的第三顆海洋衛星。

海洋二號衛星搭載著微波散射計、雷達高度計、掃描微波輻射計和校正微波輻射計4個微波遙感器，具有全天時、全天候、全球連續探測的能力，能夠實現全球海洋高精度、多要素同步測量，可獲取海面風場、海面高度、浪高、海流和海面溫度等多種海洋動力環境要素，直接為災害性海況預警報和海洋科學研究提供實測數據，將改變和加深人們對全球海洋的認識,有效預報海洋災害,提高海上活動的海洋環境保障能力，服務于海洋災害監測預報、大洋極地科考、海洋維權執法、海洋資源開發和保護、海洋科學研究、國際合作與交流及國民經濟和國防建設。

國家海洋局早在2001年即開始開展海洋二號衛星的關鍵技術預研和衛星綜合立項論證工作，2007年1月海洋二號衛星工程獲得國家的立項批覆。海洋二號衛星是中國最為複雜的對地遙感衛星之一，它集主、被動微波遙感器於一體，實現同時對地觀測，電子兼容性複雜，對地天線多達16副，且衛星具有中國遙感衛星中最高精度的測定軌能力，通過採用GPS、都卜勒測定軌系統（DORIS）和雷射測距三種精密定軌手段，使軌道的確定精度達到厘米量級。

特點

關鍵技術

一是衛星集主動、被動遙感，高靈敏度接收、大功率發射，多種觀測手段為一體，綜合觀測能力國際領先；二是突破大旋轉部件動靜平衡測量及控制技術；三是突破大擾動下高精度姿態控制技術；四是突破微波遙感電磁兼容系統設計分析控制及驗證技術；五是突破衛星活動部件長壽命的設計驗證技術；六是衛星關鍵部件的國產化率大幅提高，衛星控制系統平台產品國產化率超過99%。

五大提升

一是觀測精度達到國際先進水平。海洋二號衛星測高精度達8.5厘米，有效波高精度0.5米，風速精度2米/秒，溫度精度1.0K，是世界在軌運行的重要的海洋微波遙感綜合觀測衛星。

二是衛星測定軌精度達到國際先進水平。通過星上裝載的雙頻GPS、雷射角反射器等設備，衛星測軌精度由米級提高到厘米級。

三是成功開展了504Mbps星地高速雷射通信試驗，使中國在星地雷射高速數據傳輸方面達到國際領先，為衛星光通信技術的推廣套用奠定了堅實的基礎。

四是海洋二號衛星實現了部分關鍵部件自主研製，提升了中國衛星關鍵核心部件自主研發能力的發展。

五是通過採用太空飛行器數字集成設計系統，縮短了生產研製周期，衛星設計、研製生產過程中全面採用數位化技術，有效促進了中國衛星研製生產信息化水平的提升。

五個第一

中國第一顆獲取海洋動力環境數據的衛星；中國第一個高精度太空飛行器；中國第一顆定量觀測的微波遙感衛星；第一次搭載進行星地雷射通信試驗；第一次開展微波遙感器的海上輻射校正和真實性檢驗。

衛星地面站

海洋衛星地面套用系統是海洋衛星的重要組成部分，是衛星與用戶之間的橋樑，是衛星套用價值的直接體現，也是衛星能否發揮作用的關鍵。我國建設海洋衛星地面套用系統的定位是，建成天地協調、布局合理、功能完善、產品豐富、信息共享、服務高效的國家級海洋衛星地面套用系統。

海洋衛星地面套用系統的主要任務是，負責接收海洋衛星下傳的實時和延時遙感數據，經地面處理後製作成各級產品,向全國的海洋用戶進行分發和服務，其中境外遙感數據是延時數據。

海洋衛星地面套用系統包括接收預處理、數據處理、產品存檔與分發、套用示範、輻射校正與真實性檢驗、通信和運行控制等七個分系統，並建設了北京、三亞、牡丹江三個衛星地面接收站及杭州衛星地面接收備份站。

平台組成及功能

海洋二號衛星平台由結構與機構、熱控、姿態與軌道控制、供配電、測控、數據傳輸、數據管理7個分系統組成。

1）結構與機構分系統。結構與機構分系統包括衛星主結構、對接段、星箭解鎖裝置、太陽翼機械部分以及力學環境測量系統。海洋二號衛星在資源衛星平台基礎上對載荷艙結構進行了重新構形設計，以適應多種有效載荷的安裝要求。

2）熱控分系統。熱控分系統通過控制太空飛行器內外熱交換過程，為星上儀器設備提供合適的熱環境，確保所有儀器、設備以及星體本身構件的溫度都處在要求的範圍內。海洋二號衛星的熱設計採取分艙隔熱原則，服務艙和載荷艙相對獨立，各自單獨進行熱設計。

3）姿態與軌道控制分系統。姿態與軌道控制分系統完成衛星的姿態與軌道控制功能，實現衛星對地定向、整星零動量三軸穩定控制。分系統包括測量部件、控制器和執行機構三大部分。姿態與軌道控制分系統充分繼承資源衛星的控制方案和技術，衛星正常軌道運行模式採用 “星敏感器+陀螺” 的姿態確定方式、動量輪控制的整星零動量姿態控制方式。

4）數據管理分系統。數據管理分系統以中央處理單元為核心，通過1553B匯流排連線遠置單元、數據復接器、固態存儲器、高速復接器和其他分系統設備，完成遙測、遙控和數據管理功能。衛星數據管理採用空間數據系統諮詢委員會相關標準，對整星多信源不同速率數據進行統一管理，實現測控信道數據的高效率調度以及平台低速和載荷高速數據的復接合路，提高了數傳通道數據傳輸的有效性。

5）測控分系統。測控分系統由USB子系統、雙頻 GPS 子系統、雷射測距子系統、 DORIS（都卜勒地球軌道和無線電定位系統）子系統 4 個部分組成。USB子系統完成星地測控任務，同時為數據管理分系統和雙頻 GPS 接收機提供高穩定時鐘信號。雙頻 GPS 子系統提供給地面精密定軌系統原始觀測數據。DORIS 子系統提供給地面套用系統的數據為相對測量值，需要角反射器提供的雷射測距信息作為初始位置信息進行精密定軌。DORIS子系統聯合雷射測距子系統在精密定軌任務上與雙頻GPS子系統互為冗餘設計。

6）數據傳輸分系統。數據傳輸分系統主要完成套用數據和星務數據的傳輸任務。數據傳輸分系統在國內地面站作用範圍外時處於等待工作模式，僅行波管放大器和晶振處於預熱狀態；在國內地面站作用範圍內時，根據地面控制進入傳輸工作模式，將需要下傳的數據調製、放大，傳輸至地面接收站。同時，數據傳輸分系統使用的X波段行波管放大器是我國自主研製的，在軌運行期間將對其工作性能和壽命進行驗證，達到在軌考核的目的。

7）供配電分系統。供配電分系統負責向衛星提供各個飛行階段所需要的能源，以保證星上各有效載荷與服務分系統的正常工作，主要包括一次電源子系統、二次電源子系統和總體電路子系統。一次電源子系統採用能量直接傳遞的控制方式，統一調節太陽陣能量輸出。

衛星的研製階段

海洋二號衛星研製共劃分為 3個階段：方案設計階段、初樣研製階段、正樣研製階段。方案設計階段的主要工作是完成衛星總體與分系統的方案論證及設計，確定衛星技術狀態基線，開展衛星與各大系統間的接口協調，明確衛星對各大系統的初步技術要求。

初樣研製階段的主要工作是對前期方案設計的驗證和改進，完成總體及分系統的詳細設計及產品研製，進行分系統間聯試、電性星研製與測試、結構星研製與試驗、熱控星改裝與熱平衡試驗、輻射星（RM星）研製與測試等相關工作，並開展大系統對接試驗。正樣研製階段的主要工作是在初樣確定的技術狀態基礎上完成總體與分系統的正樣詳細設計及產品研製，開展整星總裝測試、大型環境試驗及老煉測試等工作項目。

衛星完成研製階段工作後，進駐發射場進行射前準備測試並待命發射。

規劃

海洋衛星發展規劃是：按海洋水色環境（海洋一號，HY-1）衛星、海洋動力環境（海洋二號，HY-2）衛星、海洋雷達（海洋三號，HY-3）衛星三個系列發展中國的海洋衛星，使三個系列衛星達到業務化、長壽命、不間斷穩定運行；建立海上輻射校正與真實性檢驗場；建立極地遙感接收系統；健全與完善北京、三亞、牡丹江、杭州地面接收站；逐步實現以自主海洋衛星為主導的海洋立體觀測系統。建成天地協調、布局合理、功能完善、產品豐富、信息共享、服務高效的覆蓋中國近海、兼顧全球的國家海洋衛星地面套用系統，實現產品多樣化、數據標準化、套用定量化、運行業務化，滿足海洋監視監測現代化、科學化、信息化、全球化的要求。為實施海洋開發戰略與發展海洋產業提供強有力的技術支撐。提高海洋環境預報和海洋災害預警的準確性和時效性，有效實施海洋環境與資源監測，為維護海洋權益、防災減災、國民經濟建設和國防建設提供服務。

海洋水色環境（海洋一號，HY-1）衛星系列用於獲取我國近海和全球海洋水色水溫及海岸帶動態變化信息，遙感載荷為海洋水色掃瞄器和海岸帶成像儀。

海洋動力環境（海洋二號，HY-2）衛星系列用於全天時、全天候獲取中國近海和全球範圍的海面風場、海面高度、有效波高與海面溫度等海洋動力環境信息，遙感載荷包括微波散射計、雷達高度計和微波輻射計等。

海洋雷達（海洋三號，HY-3）衛星系列用於全天時、全天候監視海島、海岸帶、海上目標，並獲取海洋浪場、風暴潮漫灘、內波、海冰和溢油等信息，遙感載荷為多極化多模式合成孔徑雷達。

發射意義

海洋二號衛星發射升空，這是中國第一顆獲取海洋動力環境信息的專用對地遙感衛星。值得關注的是，在研製過程中，依靠自主創新，海洋二號衛星實現了技術突破，已提交專利申請150餘件。

海洋二號衛星工程擁有自主智慧財產權的創新成果，其中包括自主研製的微波遙感器獲取定量化的海洋動力環境數據，其填補了國內空白，也成為國際對地觀測系統的關鍵數據源；星地雷射通信試驗，將探索高速率數據傳輸的新途徑；完成了行波管放大器、三浮陀螺等多種關鍵部件國產化，在衛星高精度控制、整星電磁兼容、長壽命活動部件等方面提交專利申請150餘件。

“海洋二號”是中國發射的第三顆海洋衛星，是中國第一顆海洋動力環境觀測衛星。它具有投入大、技術新等特點，具有全球觀測能力和不受天氣影響的微波觀測功能，是中國海洋系列衛星中的“大傢伙”。

從技術上來說，“海洋二號”的測高精度優於4厘米，已達到國際先進水平，且在軌期間的微波散射計很可能成為世界上唯一在軌運行的微波散射計，“海洋二號”的發射也受到了國際同行的廣泛關注。

“海洋二號”的成功發射，將為中國海洋觀測開闢一個嶄新的領域，使中國海洋衛星首次以厘米級定軌的精度和微波探測的方式，全天時全天候地獲取寶貴的海洋動力環境數據，極大地提升中國海洋監管、海權維護和海洋科研的能力。同時也標誌著中國海洋衛星向著系列化及業務化的方向邁出了一大步。

研製“海洋二號”衛星突破了多項關鍵技術，它首次實現精密定軌，定軌的精度達到了厘米級，而且還將首次開展雷射通信鏈路星地試驗。“海洋二號”應該說是填補了中國海洋動力環境監測衛星的空白，對厄爾尼諾現象監測研究，全球氣候變化研究等都具有非常重要的意義。

海洋二號衛星的研製，推動了中國衛星研製技術和管理水平的跨越式發展。其成功發射及投入使用，進一步完善中國海洋立體監測體系，大幅提升中國對地觀測衛星的調查和監測能力。

在軌運行情況

在軌測試情況衛星

發射入軌後開展了為期4個月的在軌測試工作。衛星在軌測試分為兩個階段進行，第一階段對衛星平台功能與載荷狀態以及傳輸信道與數據格式進行測試，時間為30天；第二階段開展現場試驗、載荷功能性能測試和精密定軌測試，時間為90天。2012年1月18日，衛星完成了在軌測試並通過了在軌測試評審。2012年3月2日，衛星完成了在軌交付。

在軌平台測試覆蓋了平台除安全策略、備份設備的全部功能性能。測試結果表明：衛星供電能力可滿足整個壽命期間的需求；衛星遙控、遙測、遙感數據復接與調度正常，滿足星地數據的使用要求；在載荷旋轉掃描的狀態下三軸姿態指向精度優於0.01°（3σ），三軸姿態穩定度優於0.001°/s（3σ）；衛星遙測遙控功能正常；星上各設備工作溫度穩定，滿足工作環境要求。

通過與國際典型衛星產品數據、美國國家環境預報中心（NCEP）數據、現場實測數據等進行檢驗，結果表明：HY-2衛星綜合測高精度為5～8cm，有效波高測量精度0.4m，海面風速測量精度1.5m/s，風向精度19.5°，海面溫度測量精度1K，濕對流層路徑延遲誤差小於20mm。各種產品均滿足指標要求，達到了世界先進水平。

精密定軌在軌測試內容包括觀測數據殘差分析、重疊弧段軌跡檢驗、SLR 軌道檢核、獨立軌道比較等。對測試數據分析表明：通過重疊弧段比較的徑向定軌精度達到1～2cm，通過雷射測距檢核的測距方向精度達到3～5cm，與法國國家空間研究中心（CNES）提供的軌道比較徑向精度達到2cm。綜合以上三種測試方法測試結果顯
示，HY-2衛星精密定軌精度滿足要求。

雷射通信試驗

衛星與長春光學地面站完成星地雷射通信試驗，試驗主要內容包括捕獲跟蹤性能試驗和通信性能測試評估兩部分。完成捕獲瞄準角度修正後的10次試驗捕獲機率達到100%，最大捕獲時間5s；相繼實現了星地雷射鏈路低速通信試驗（20Mbps）和高速通信試驗（504Mbps）。該試驗為國內首次星地雷射通信試驗項目，填補了國內星地雷射通信試驗的空白。

衛星在軌工作狀態

HY-2衛星目前在軌工作穩定，衛星總體、遙感載荷及各服務系統的功能及性能指標均滿足設計要求。在軌業務運行期間，HY-2衛星的各遙感載荷在軌全時工作以獲取全球海洋動力環境參數並將遙感數據進行星上記錄，在過境時完成數據下傳，運行期間按照需求進行雷射通信試驗。

海洋二號衛星