EOS卫星系列
EOS
EOS（Earth Observation System）卫星是美国地球观测系统计划中一系列卫星的简称。它是一个用一系列低轨道卫星对地球进行连续综合观测的计划。 它的主要目的是：实现从单系列极轨空间平台上对太阳辐射、大气、海洋和陆地进行综合观测，获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息；进行土地利用和土地覆盖研究、气候的季节和年际变化研究、自然灾害监测和分析研究、长期气候变率和变化以及大气臭氧变化研究等；进而实现对大气和地球环境变化的长期观测和研究的总体（战略）目标。
Terra
经过长达8年的制造和前期预研究准备工作，第一颗EOS的上午轨道卫星于1999年12月18日发射升空，发射成功的卫星命名为TERRA（拉丁语“地球”的意思），主要目的是观测地球表面。
Terra卫星（EOS-AM1）发射于1999年12月18日，是EOS计划中第一星。 Terra卫星上共有五种传感器，能同时采集地球大气、陆地、海洋和太阳能量平衡等信息：云与地球辐射能量系统CERES 、中分辨率成像光谱仪MODIS、多角度成像光谱仪MISR、先进星载热辐射与反射辐射计ASTER和对流层污染测量仪MOPITT。Terra是美国、日本和加拿大联合进行的项目。美国提供了卫星和三种仪器：CERES、MISR和MODIS，日本的国际贸易和工业部门提供了ASTER装置，加拿大的多伦多大学（机构）提供了MOPITT装置。Terra沿地球近极地轨道航行，高度是705km，它在早上当地同一时间经过赤道，此时陆地上云层覆盖为最少，它对地表的视角的范围最大。Terra的轨道基本上是和地球的自转方向相垂直，所以它的图像可以拼接成一幅完整的地球总图像。通过分析这些数据，有助于科学家认识全球气候变化的起因和发展，了解地球气候和环境是如何作为一个整体作用的。与太阳同步，从北向南每天上午(AM)飞经赤道上空。所以TERRA之前也有人称之为上午星（AM-1）。其设计寿命为5年。
Aqua
2002年5月4日，美国发射了EOS计划中的"水"（Aqua）卫星，这是颗多功能地球观测卫星，原名EOS－PM 1(下午星)，是对应EOS-AM 1(上午星)而言的。Aqua、Terra是拉丁语，意思分别是"水"和"土"，它们分别对地球水圈和土圈进行观测。AQUA卫星保留了TERRA卫星上已经有了的CERES和MODIS传感器，并在数据采集时间上与TERRA形成补充。
TERRA 、AQUA、AURA卫星技术指标|
|
TERRA |
AQUA |
AURA |
| 发射时间 |
1999年12月18日 |
2002年5月4日 |
2004年7月15日 |
| 运载火箭 |
ATLAS IIAS |
DELTA CLASS |
DELTA CLASS |
| 轨道高度 |
太阳同步，705公里 |
太阳同步，705公里 |
太阳同步，705公里 |
| 轨道周期 |
98.8分钟 |
98.8分钟 |
98.8分钟 |
| 过境时间 |
上午10：30 |
下午1：30 |
下午1：30 |
| 地面重复周期 |
16天 |
16天 |
16天 |
| 重量 |
5,190公斤 |
2，934公斤 |
3，000公斤 |
| 展开前体积 |
3.5米×3.5米×6.8米 |
2.68米×2.49米×6.49米 |
2.7米×2.28米×6.91米 |
| 星载传感器数据量 |
5个 |
6个 |
4个 |
| 星载传感器名称 |
MODIS、MISR、 CERES、 MOPITT、ASTER |
AIRS、AMSU－A、 CERES、MODIS、HSB、AMSR-E |
HIRDLS、MLS、 OMI、TES |
| 遥测 |
S波段 |
S波段 |
S波段 |
| 数据下行 |
X波段（8212.5MHz) |
X波段（8160MHz） |
X波段（MHz） |
| 总供电功率 |
3,000瓦 |
4,860瓦 |
4,600瓦 |
| 卫星设计寿命 |
5年 |
6年 |
6年 |
TERRA卫星是美国（国家航空航天局）、日本（国际贸易与工业厅）和加拿大（空间局、多伦多大学）共同合作发射的卫星。卫星上共载有五个对地观测传感器，它们是：
(1) 云与地球辐射能量系统测量仪-CERES(Clouds and the Earth's Radiant Energy System)
(2) 中分辨率成象光谱仪- MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)
表2 TERRA-MODIS技术指标表
| 项目 |
指标 |
| 轨道 |
705公里，降轨上午10:30过境，升轨下午1:30过境，太阳同步，近极地园轨道 |
| 扫描频率 |
每分钟20.3转，与轨道垂直 |
| 测绘带宽 |
2330公里×10公里 |
| 望远镜 |
直径17.78厘米 |
| 体积 |
1.0米×1.6米×1.0米 |
| 重量 |
250公斤 |
| 功耗 |
225瓦 |
| 数据率 |
11兆比特/秒 |
| 量化 |
12比特 |
| 空间分辨率 |
250米、500米、1000米 |
| 设计寿命 |
5年 |
表3 TERRA- MISR技术指标表
| 项目 |
指标 |
| 覆盖全球时间 |
9天，不同纬度2－9天 |
| 视角 |
0、26.1、45.6、60.0、70.5度 |
| 测绘带宽 |
360公里 |
| 光谱波段 |
4个（蓝、绿、红和近红外） |
| 探测仪 |
CCDs |
| 辐射精度 |
3% |
| 功耗 |
最大117瓦、平均75瓦 |
| 数据率 |
平均3.3兆比特/秒，最大9兆比特/秒 |
| 探测仪温度 |
-5±0.1°C |
| 主要仪器温度 |
5°C |
| 设计寿命 |
6年 |
(4) 先进星载热辐射与反射测量仪 ASTER (Advanced Spaceborn Thermal Emission and reflection Radiometer)
表4 TERRA- ASTER技术指标表
| 项目 |
指标 |
| 光谱范围 |
VNIR(0.52-0.86µm) SWIR(1.6-2.43µm) TIR(8.125-11.65µm) |
| 测绘带宽 |
60公里、60公里、60公里 |
| 探测仪类型 |
Si、PtSi-Si、 HgCdTe |
| 数据率 |
62兆比特/秒、23兆比特/秒、4.2兆比特/秒 |
| 量化 |
8比特、8比特、12比特 |
(5) 对流层污染测量仪－MOPITT (Measurements Of Pollution In The Troposphere)
AQUA卫星星载传感器
AQUA卫星共载有6个传感器，它们分别是：云与地球辐射能量系统测量仪 － CERES(Clouds and the Earth's Radiant Energy System)、中分辨率成象光谱仪－MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer )、大气红外探测器－AIRS (Atmospheric Infrared Sounder)、先进微波探测器－AMSU-A (Advanced Microwave Sounding Unit-A)、巴西湿度探测器 － HSB (Humidity Sounder for Brazil)、地球观测系统先进微波扫描辐射计－ AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)。
(1) 云与地球辐射能量系统测量仪 － CERES(Clouds and the Earth's Radiant Energy System)
云与地球辐射能量系统测量仪（CERES）获取数据的目的主要包括：
－ 用于气候变化分析，提供大气层顶部连续的、包括辐射通量在内的地球辐射收支实验数据
－ 将大气层顶部和地球表层辐射通量的数据精度提高一倍
－ 首次提供大气圈内计算辐射通量的长期数据
－ 提供将大气顶层辐射通量考虑在内的关于云的严格计算数据
云与地球辐射能量系统测量仪（CERES）也装载在TERRA卫星上。所不同的是TERRA/CERES不直接向全世界广播，仅在NASA安排的地面站接收；而AQUA/CERES是直接向全世界广播。在AQUA卫星上装载有两个云与地球辐射能量系统测量仪。
表5 云与地球辐射能量系统测量仪（CERES）的主要技术指标表
| 传感器 |
2个 |
| 体积 |
60厘米×60厘米×70厘米 |
| 重量 |
45 公斤 |
| 电力 |
45 瓦 |
| 数据传输率 |
10 kbps |
| 光谱波段（短波） |
0.3－5µm 测量太阳反射 |
| 光谱波段（长波） |
8 - 12 µm测量地球辐射 |
| 光谱波段（全波长） |
0.3 － 100 µm以上 测量总体辐射量 |
| 波段数量 |
3＋3 （2个传感器，每个有三个波段） |
| 扫描宽度 |
地球边际到边际 |
| 采样方式 |
2个传感器，其中一个横向扫描，另一个360度旋转扫描 |
| 空间分辨率 |
20公里 |
| 研制单位 |
TRW公司空间与电子部 |
| 组织责任单位 |
美国国家航空航天局 Langley 研究中心 |
(2) 中分辨率成象光谱仪－MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer )
表6 AQUA－MODIS的主要技术指标表
| 项目 |
指标 |
| 扫描频率 |
每分钟20.3转，与轨道垂直 |
| 测绘带宽 |
2330公里×10公里 |
| 孔径 |
直径17.78厘米 |
| 体积 |
1.0米×1.6米×1.0米 |
| 重量 |
250公斤 |
| 功率 |
225瓦 |
| 数据率 |
11兆比特/秒 |
| 量化 |
12比特 |
| 空间分辨率 |
250米（1－2波段）、500米（3－7波段）、1000米（8－36波段） |
(3) 大气红外探测器－AIRS (Atmospheric Infrared Sounder)
表7 大气红外探测器（AIRS）数据的主要技术指标表
| 传感器存载体积 |
116.5×80×95.3 cm |
传感器展开后体积 |
116.5×158.7×95.3 cm |
| 重量 |
177 kg |
供电 |
220 W |
| 数据传输率 |
1.27 Mbps |
孔径 |
10 cm |
| 可见光/近红外波长 |
0.4 - 1.0 µm |
可见光/近红外波段数 |
4 |
| 红外波长 |
3.74 - 15.4 µm |
红外波段数 |
2378 |
| 红外视场角 |
1.1° （星下点13.5公里） |
可见光/近红外视场角 |
0.2°（星下点2.3公里） |
| 垂直分辨率 |
1公里 |
|
|
| 扫描采样 |
红外: 90×1.1° |
扫描宽度 |
99°（1650公里） |
| 热控 |
红外探测器：主动冷却器60K，被动辐射器150K， 电子部件处于环境温度 |
指向精度 |
0.1° |
| 开发单位 |
英国宇航系统公司 |
组织责任单位 |
美国喷气推动实验室 |
(4) 先进微波探测器－AMSU-A (Advanced Microwave Sounding Unit-A)
先进微波探测器（AMSU）由二个单元组成（A1和A2），共有15个波段。它的主要作用是探测大气中有云和无云区域不同高度的温度和水分蒸发的状态，数据波长分布在50－89GHZ。在1998年5月发射的NOAA－15卫星上也装载了先进微波探测器。
表8 先进微波探测器（AMSU）数据的主要技术指标表
| 传感器 |
AMSU-A1 |
AMSU-A2 |
| 体积 |
72厘米×34 厘米×59厘米 |
73厘米×1厘米×86厘米 |
| 重量 |
49 公斤 |
42 公斤 |
| 电力 |
77 瓦 |
24 瓦 |
| 数据传输率 |
1.5 kbps |
0.5 kbps |
| 波长分布 |
50 - 90 GHz |
23 - 32 GHz |
| 波段数量 |
13 |
2 |
| 孔径 |
15 厘米 (2) |
30 厘米(1) |
| 传感器视场角 |
3.3°（星下点40.5公里） |
3.3°（星下点40.5公里） |
| 扫描宽度 |
100度（1690公里） |
100度（1690公里） |
| 扫描采样 |
30×3.33° |
30×3.33 ° |
| 指向精度 |
0.2° |
0.2° |
| 热控 |
无 (环境温度) |
无 (环境温度) |
| 研制单位 |
Aerojet公司 |
Aerojet公司 |
| 组织责任单位 |
美国航空航天局哥达飞行中心 |
美国航空航天局哥达飞行中心 |
(5) 巴西湿度探测器 － HSB (Humidity Sounder for Brazil)
巴西湿度探测器（HSB）主要目的是获取探测云和大气湿度的数据。在150 to 183 GHZ分布区内设计了五个波段。
表9 巴西湿度探测器（HSB）数据的主要技术指标表
| 传感器体积 |
70×65×46 cm |
功率 |
56 W |
| 重量 |
51 kg |
光谱分布 |
150-183 GHZ |
| 波段数 |
5 |
开发单位 |
Matra Marconi 空间公司 |
| 组织责任单位 |
INPE (巴西) |
|
|
AQUA卫星中AIRS/AMSU/HSB三种数据与以往数据不同的是这套数据可以揭示大气中天气系统的垂直结构问题。
(6) 地球观测系统先进微波扫描辐射计 － AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)
地球观测系统先进微波扫描辐射计（AMSR－E）是日本宇宙开发事业团（NASDA）提供的传感器。在微波6.9－89GHz范围内共有六个波段。其数据主要包括降水率、水蒸发量、陆地表层水汽含量等方面信息。
表10 地球观测系统先进微波扫描辐射计（AMSR－E）的主要技术指标表
| 中心频率(GHz) |
6.925 |
10.65 |
18.7 |
23.8 |
36.5 |
89.0 |
| 带宽(MHz) |
350 |
100 |
200 |
400 |
1000 |
3000 |
| 灵敏度 (K) |
0.3 |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
1.1 |
| 瞬时视场角(km×km) |
74×43 |
51×30 |
27×16 |
31×18 |
14×8 |
6×4 |
| 扫描间距(km×km) |
10×10 |
10×10 |
10×10 |
10×10 |
10×10 |
5×5 |
| 积分时间(msec) |
2.6 |
2.6 |
2.6 |
2.6 |
2.6 |
1.3 |
| 主波束效率(%) |
95.3 |
95.0 |
96.3 |
96.4 |
95.3 |
96.0 |
| 波束宽度(半功率点)度 |
2.2 |
1.4 |
0.8 |
0.9 |
0.4 |
0.18 |
| 开发单位 |
日本三菱电气公司 |
|||||
| 组织责任单位 |
日本宇宙开发事业团（NASDA） |
|||||
其中，先进微波扫描辐射计是日本宇宙开发事业团（NASDA）投资设计的设备，巴西湿度探测器是巴西政府投资设计的设备，其余四个传感器是美国独自投资的产品。
AURA卫星星载传感器
AURA卫星有4个星载传感器，它们是：
(1) 高分辨动力发声器－HIRDLS（High Resolution Dynamics Limb Sounder）大小约一立方米左右, 它由美国科罗拉多大学，美国大气研究中心，英国牛津大学和英国Rutherford Appleton实验室设计，由美国洛克西德马丁公司负责制造。
(2) 微波分叉发声器－MLS（Microwave Limb Sounder）它由美国宇航局推进动力试验室研制开发。
(3) 臭氧层观测仪－OMI（Ozone Monitoring Instrument）它是由荷兰航空局和芬兰气象所提供，由两家荷兰公司以及三家芬兰公司共同制造。
(4) 对流层放射光谱仪－TES（Tropospheric Emission Spectrometer）它由美国宇航局推进动力试验室研制开发。