[科普中国]-快速散射计卫星

发射概况

QuikScat卫星于1999年6月19日由大力神-2运载火箭携带发射成功，进入地球上空最大高度803km倾斜太阳同步轨道。星上装载了1台名为“海洋风场”的微波散射计(Seawinds，为NSCAT的改进型)，该卫星设计寿命2年，此后将由日本卫星ADEOS-2卫星接替，在ADEEOS-2上也装有Sea Winds。

性能参数QUIKSCAT卫星运行在高度803km、倾角98.6°的太阳同步轨道上，周期102min．平均有效载荷功率250W，卫星总质量970kg，有效载荷205kg，设计寿命2年。1

卫星采用BCP-2000卫星平台，三轴姿态稳定，结构尺寸2.2m×1.7m×1.4m，指向精度优于1°。星上主要携带了QUIKSCAT散射雷达，该雷达为有源雷达，能估算海洋表面10m高以上的风速和风向。1

科学目标QuikScat卫星的主要科学目标为：获得高分辨率的全天候，全球洋面上的近表面风场；确定在各种不同空间和时间尺度上的大气强迫，海洋的响应，以及海气相互作用机制；联系用其他方法和科学仪器测量的风场数据，更有助于理解全球气候和天气模式变化的机制；研究每年和半年雨林植被变化；研究每日/季节的海冰边缘运动，以及北极/南极冰的变化。其总体目标是：通过使用风场数据代入天气和波浪预报模式，进行数值天气预报和提高近海天气预报准确性；提高对风暴等灾害性天气的预报和监测能力。2

Sea WindsQuikScat卫星上搭载的Sea Winds被设计用来获取精确的、高精度、连续、全天候、全球(陆地，冰和大洋)测量雷达截面图和近海面风矢量，它是可以在任意天气条件下测量风矢量和风速的唯一的星载遥感仪器。Sea Winds的数据对于对流层动力学、上层海洋环流以及海气交换的研究是非常重要的。Sea Winds的数据也被研究美国环境预测中心NCEP用来提供全球或区域性的天气预报。2

SeaWinds以13.4GHz的频率发射微波脉冲，并测量地球表面连续的、扫描宽度1800km的后向散射信号。归一化的雷达截面由测量的后向散射和仪器参数、几何观测因子等计算得到。在海洋上，接收到的原始信号经过放大和方向的重新配置，与局地风平衡；因而后向散射与风速之间存在函数关系，与雷达束的方向是相关的。在同一局部地区放大、实时模拟测量雷达截面，但从不同的方向和入射角观测，与风条件后向散射截面相关，使得根据模式函数与后向散射相关可得到无冰洋面上的近洋面风速和方向。2

SeaWinds/QuikScat是继搭载在1996年8月发射的ADEOS-1上的NASA散射计NSCAT后的星载微波传感器，用于弥补ADEOS-I失败而ADEOS-2还未发射成功之间的空白。设计为双束扫描的Sea Winds用lm直径的旋转天线圆盘代替了NSCAT的6m、3m天线。这种设计使得Sea Winds更适应搭载在QuikScat和ADEOS-2上，并提供连续的扫描测量(消除了NSCAT的329km最低点断线)。

NASA的Sea Winds散射计每天在近乎90%无冰洋面上可获得高精度的风速和风向。SeaWinds的测量数据将用于NCEP实时的海洋预报。Sea Winds数据在全球气候预报模式、海洋气候、风驱动海洋环流、海气交换以及气候动力学研究的多科学领域研究中发挥重要的作用。来自陆地和冰的后向散射原始测量数据也用于植被类型的分类、监测大尺度陆地生产力的应用变化，以及识别和监测冰的类型和存在。Sea Winds数据产品包括全球的在扫描范围内多方位归一化6km×25km空间分辨率的雷达截面，25km分辨率的海洋风(12%速度、20°方向精度和3～30m/s的风速)。2

卫星失效已在轨工作10年的NASA“快速散 射计”卫星因自旋天线故障停止釆集详细的海洋风数据。由于美国政府尚无近期接替计划，这将给科学家和气象学家带来麻烦。星上天线是按工作5年来设计的。虽相关部门已做过多项接替方案研究，但尚末就近期接替计划做出决策。该卫星由鲍尔宇航与技术公司建造，提供了全球90%以上海洋的近实时风速和风向数据，是海洋学、气象学和气候研究的重要信息来源。3