韩国静止轨道海洋与环境卫星GK 2B及载荷分析

祁首冰 杨榕 庞英娜 程磊

（1 北京空间科技信息研究所 2 中国空间技术研究院）

2020年2月19日，地球静止轨道-韩国多用途卫星2B（GK 2B，又称千里眼2B）搭乘阿里安－5ECA火箭在库鲁航天发射场成功发射。3月9日，卫星成功定点于目标轨道[高度35786km，128.25°(E)]。该卫星搭载“全球海洋水色成像仪”（GOCI-II）和“地球静止环境监测光谱仪”（GEMS）2个有效载荷，用于海洋监测和环境监测任务。

1 项目背景

韩国于2010年6月成功发射“通信、海洋和气象卫星”（COMS），它是1颗地球静止轨道多用途卫星，可用于气象观测、海洋观测和Ka频段试验通信。该卫星使韩国成为世界上第7个拥有气象卫星的国家和组织。由于该卫星设计寿命为7年，韩国政府随后立即启动了其后续项目—地球静止轨道-韩国多用途卫星2（GK 2）项目，它包含1颗气象卫星GK 2A和1颗海洋与环境卫星GK 2B，以及配套的地面系统。GK 2项目总预算约7200亿韩元（约合6.34亿美元）。GK 2A气象卫星已于2018年12月发射，2019年6月交付用户。

GK 2B项目由韩国科学技术情报通信部、环境部和海洋水产部共计投入3867亿韩元，前者经费投向卫星研发和发射，后两者经费投入地面应用系统研发等。

GK 2B卫星搭乘阿里安－5ECA火箭升空

发射前的GK 2B卫星

GK 2B卫星结构图

2 卫星平台

GK 2B卫星发射质量约3400kg，搭载“全球海洋水色成像仪”（GOCI-II）和“地球静止环境监测光谱仪”（GEMS）2个有效载荷，分别由空客防务与航天公司（ADS）和鲍尔宇航公司研制。卫星采用与GK 2A相同的平台，卫星总体为箱型结构，携带单太阳电池翼。ADS公司提供卫星平台重要的分系统和设备，如结构分系统、推进分系统、电源和电子设备等；美国诺格公司提供空间惯性参考单元[其核心是其半球谐振陀螺仪（HRG）专利技术]；韩国航空宇宙研究院（KARI）负责卫星平台的其他分系统及组装工作。

GK 2B卫星主要技术参数

3 “全球海洋水色成像仪”

GK 2B卫星主载荷为“全球海洋水色成像仪”（GOCI-II）。其长1.5m，宽1.0m，高0.9m，质量约150kg，功率250W，设计寿命10年。GOCI-II是新一代海洋水色成像仪，性能先进，相较于GK 1卫星搭载的海洋水色成像仪（GOCI），其突出进步有三点：一是除了区域观测模式，还增加了全球观测模式，可以支持长期的气候变化研究。二是GOCI-II具有更高的空间分辨率（从500m提高到250m）、更好的光谱性能（从8个可见光谱段提高到13个谱段）和更快的数据传输速率（从6.2Mbit/s提高至115Mbit/s）等，可更好地满足用户需求。三是GOCI-II具有新功能，支持用户可定义的观测请求，如针对特殊事件区域的观测需求等。

GOCI-II由传感器单元（SU）和1个在卫星平台内的仪器电子单元（IEU）组成。采用三反射镜消像散（TMA）望远镜，孔径200mm，材质为碳 化 硅（SiC），COMS阵 列 像 元 尺 寸7.3μm。

GOCI-II主要参数指标

GOCI-II谱段及性能

GOCI-II区域观测模式（左）和全球观测模式（右红色区域内）

GOCI-II实物图和结构图

4 “地球静止环境监测光谱仪”

GK 2B卫星还搭载了“地球静止环境监测光谱仪”（GEMS），它是一种对地静止扫描紫外-可见光光谱仪，旨在监测朝鲜半岛和亚太地区的空气质量，GEMS提供高时间分辨率和高空间分辨率的臭氧、气溶胶等的测量，将改善潜在的危险污染事件的早期预警，并支持长期气候变化的监测。

GEMS具有2轴扫描镜和使用电荷耦合器件（CCD）的1k×2k焦平面阵列，在紫外-可见光谱段进行观测，GEMS将在30min的时间内扫描5000km×5000km的区域，采用最先进的校准，空间分辨率8km，时间分辨率1h。

GEMS主要指标

GEMS仪器示意图

5 地面部分及应用

GK 2B的地面部分由卫星操作中心（SOC）、韩国海洋卫星中心（KOSC）和环境卫星中心（ESC）组成，前者主要负责卫星监测和控制，后两者主要负责卫星各项指令传输、数据接收采集、跟踪和测距，以及提供各级产品。

GK 2B卫星的海洋载荷可提供26种产品，环境载荷可提供亚太地区对流层柱浓度产品，以及臭氧、二氧化氮、二氧化硫、甲醛等污染物的日照测量值和气溶胶光学深度等产品。它们将用于严密监测朝鲜半岛及周边的海洋环境和污染物，提供海洋环境监测、资源管理等服务，并监测大气污染物生成与移动等。

GK 2B卫星将进行在轨试验和试运行，预计2020年10月提供海洋数据服务，2021年提供大气环境数据服务。GK 2B将与GK 2A配合，共同提升韩国气象环境预报的准确性。