品种齐全性能先进的韩国卫星

文/ 王佳

KARI虽然是个小机构，但是涉猎的卫星类型比较多，已经研制并且发射了对地观测卫星、静止轨道通信卫星，正在研制导航增强卫星甚至月球探测器。这些卫星中的大多数都是用外国火箭发射升空的。韩国的第一颗卫星是由韩国先进科学技术研究所（KAIST）研制的一颗微型卫星Uribyol-1（KITSAT-1），于1992年从欧空局的圭亚那航天中心发射升空。发射能力不足并不能否定韩国科研人员在卫星研制方面的成就。

▲ 韩国月球轨道器打算用猎鹰9号火箭发射

对地观测卫星

韩国多用途卫星（KOMPSAT）就是著名的“阿里郎”系列，迄今为止已经发射了5颗，还有两颗在研。

最早的KOMPSAT-1是与一家美国企业联合开发的，因为当时韩国没有开发多用途卫星的经验。KOMPSAT-2的开发则是由韩国科学家和工程师根据开发KOMPSAT-1的经验自行实施的，使韩国在卫星设计和卫星部件制造方面实现了91.5%和65.2%的自给率。韩国也因此成为世界上第七个拥有1米级高分辨率卫星的国家。KOMPSAT-2从研制到发射用了大约10年时间，也算是一个比较快的技术突破速度。

通过前两颗卫星的研制，韩国启动了70厘米分辨率的KOMPSAT-3、雷达型KOMPSAT-5和55厘米分辨率光学加红外的KOMPSAT-3A研制。据说KOMPSAT-3、KOMPSAT-5和KOMPSAT-3A的设计、组装和测试活动均由KARI实施，部分元器件需要进口。另外，KOMPSAT-3A是交给韩国企业界负责的，被称为韩国扩大航天工业基础努力的一部分。

KARI后续还规划了KOMPSAT-6雷达成像卫星、KOMPSAT-7高分辨率对地观测卫星。

卫星图像的国产化，提高了韩国在国际社会中的地位。KARI于2011年加入《空间和重大灾害国际宪章》，作为向全世界应用人道主义方案提供卫星数据的一部分。

据说上述在轨卫星每年可以产生超过10万幅图像，但是图像应用情况一般。例如在2016年，KRAI仅向私营部门以及政府机构和组织分发了5900多幅图像。为了促进卫星数据的应用，韩国已经成立了国家卫星运行应用中心，致力于政府卫星的运作和卫星数据的系统和高效利用，管理政府卫星产生的卫星数据，利用卫星数据开展卫星运行技术和研发。韩国国家卫星运营应用中心计划升级卫星数据分配和利用系统，并促进卫星数据利用服务，以便公共和私营部门使用政府卫星数据。为此，将开发一个综合数据库和平台，通过建立用户友好的界面实现数据分发功能。

韩国地球同步多用途卫星

韩国地球同步多用途卫星一号（GEO-KOMPSAT-1）是韩国第一颗地球静止卫星，同时具备通信、海洋和气象功能。KARI还在开发后续的GEOKOMPSAT-2A和GEO-KOMPSAT-2B，这类卫星有个很好听的名字——“雪莲”。

“雪莲-1”发射于2010年6月，主要功能是24小时观测朝鲜半岛周围的天气和海洋状况，具有通信、海洋和气象功能的有效载荷，并提供卫星通信测试服务，同时监视朝鲜半岛周边2500千米范围的海域。按照韩国的说法，“雪莲-1”的通信部分属于世界第十代通信卫星技术。

“雪莲-2A”发射于2018年12月5日，空间分辨率是“雪莲-1”的4倍。此外，“雪莲-2A”观测全球只需10分钟，观测朝鲜半岛只需2分钟，而“雪莲-1”观测全球和朝鲜半岛分别需要3小时和15分钟，这意味着观测速度快了18倍。因此，它能比前一颗卫星至少提前两小时探测到局部洪水。“雪莲-2A”有16个通道（4个可见光通道、2个近红外通道和10个红外通道），而“雪莲-1”仅有5个通道（1个可见光通道和4个红外通道）；此外，内置的空间气象有效载荷使研究空间物理变化对地球静止卫星、气象条件和地球实际生活的影响成为可能。

“雪莲-2B”发射于2020年2月19日，据说是世界上第一颗装有环境有效载荷的静止卫星，用于观测空气污染物。“雪莲-2B”内置海洋有效载荷，分辨率比“雪莲-1”高4倍，通过精确监测海洋倾倒区和海啸区等海洋环境，实现对海洋领土的系统化管理和利用。

KASS：韩国的天基导航增强系统

KARI的卫星增强系统名为韩国增强卫星系统（KASS），可以把GPS的定位误差缩小到3米以内。该系统预计在2022年10月投入使用，部署完成后，韩国有望成为第七个将SBAS作为民航安全关键系统运营的国家。

▲ GEO-KOMPSAT-2B卫星

与此同时，韩国还在研制自主卫星导航系统，称为韩国定位系统（KPS）。它计划以朝鲜半岛为中心，用3颗地球静止导航卫星、4颗倾斜导航卫星和地面系统构成，实现米级、亚米级、厘米级定位精度，可以在不依赖国外系统的情况下稳定地运行。韩国方面认为，KPS投入使用后将加速第四次工业革命，有利于自动驾驶汽车以及无人机行业。

产业化小卫星CAS500

CAS500是KARI自行开发的小卫星平台，正式名称是“紧凑型先进卫星500”。500指的是卫星发射质量在500千克级。这个型号的研发目的，是满足公共部门对卫星的需求，扩大韩国卫星产业的基础，培育产业。CAS500计划分为两个阶段。

第一阶段计划包括研制500千克级标准卫星平台，并用该平台研制两颗50厘米级高分辨率紧凑型对地观测卫星。KARI将把核心技术转让给商业企业，然后由企业开发一颗卫星，KARI负责技术审核和技术支持。

在第二阶段计划中，将由企业自主开发3颗卫星，用于空间科技验证、农林条件观测、水资源和灾害控制。KARI将负责技术管理和监督。

▲ 微波暗室中的CAS500

▲ CAS500小卫星平台

多用途卫星电子光学有效载荷AEISS-A

在阿里郎1号和2号多用途卫星的技术基础上，KARI自主研制出先进地球成像传感器系统（AEISS）和先进地球成像传感器系统-A（AEISS-A），分别用于阿里郎-3和3A卫星。KARI认为AEISS当时可以排名世界前5。

按照韩国方面的说法，AEISS这样的高性能相机很难通过技术转让或联合开发来研制，因此，必须彻底掌握这一技术。KARI实现了从设计到装配、校准和测试，以及空间飞行的环境中的最终验证测试。

KARI在研制AEISS开发过程中发现，其中的技术非常复杂。光学系统的装配精度需要达到1/5000人头发直径的精密技术，还要控制装配场所附近人或车辆运动产生的微小振动。AEISS设计工作寿命3~7年。通过这台相机的研制，韩国自称进入了美国、法国等少数先进国家的行列。

AEISS-A是AEISS的改进型，光学分辨率为55厘米，这种相机的特点是引入了红外通道，可以在夜间使用。

空间测试中心

为了研制上述卫星，韩国在1996年建造了空间测试中心，用于分析和测试卫星和运载火箭等高可靠性系统的最终装配、校准、热/真空特性和电磁波特性。自2004年起，韩国空间测试中心成为国际认证测试机构（KT-236）。这个实验室面积达到25970平方米，由轨道环境试验室、发射环境试验室、电磁波环境试验室、精密校准装配实验室等组成。

精密校准装配实验室组成用于卫星装配和卫星传感器的精确对准测量，配备超精密零件装配的校准系统、三维位置测量系统、清洁度测量设备、表面颗粒污染测量光度计、可见光紫外分光光度计，以及用紫外灯测量光学元件的波长的透射率。

▲ 韩国向欧洲空客公司订购了ANASIS-II 军用通信卫星

发射环境测试实验室用于卫星发射过程中的振动、冲击和声载荷环境试验。它配备卫星质量测量系统、自由落体和热冲击试验系统以及结构模式测试仪器/分析系统。

轨道环境试验室模拟了不到十亿分之一大气层密度的高真空度和卫星运行的极高/低温环境。通过试验，验证了卫星系统和部件在空间环境中的正确功能。它配备韩国研制的直径8米、长10米的大型热真空室、中小型热真空室、热循环室、热冲击室、反排地面污染物室。

电磁波环境试验室用于辐射和传导电磁波噪声环境的适宜性试验，配有直流到40GHz频段测量系统和200V/m电场发生系统。

电器检定室用于对电气和软件设计进行验证。电测系统是由与卫星具有相同功能的电子设备或模拟器组成，其机械外形与飞行模型不同。电气测试设备用于实际卫星操作的命令验证及其性能验证。该设施配备有能够测量信号的电气地面支持设备和仪器。

卫星运行中心

因为在轨卫星越来越多，而且还有大量后续卫星在规划当中，KARI特意建设了一座卫星运行楼，把卫星监测和控制功能植入其中，包括韩国多用途卫星和雪莲卫星。

卫星运行楼的具体功能包括：监测卫星系统的功能和性能；规划卫星系统的运行；卫星系统轨道和位置控制决策及轨道预测、调整和管理决策；监测卫星系统与地面系统之间的通信；接收地球观测图像和天气图像。

为了实现天地通信，KARI在大田安装了13米S波段天线和7.3米X波段天线，在济州岛、南极世宗基地和密克罗尼西亚的韦诺岛设置了跟踪中心。

跃跃欲试的探月

韩国政府认为，月球探测是促进空间技术迅速发展的一个机会，也是探索更深空间的一块垫脚石。探月能力也被认为是一个国家在科学技术领域成就的标志。

进入21世纪以来，亚洲各国在探索太空和月球方面展开了激烈的竞争。中国和日本在2007年发射了月球轨道器，印度在2008年发射了月球轨道器，中国成为继美国和苏联之后世界上第三个让月球探测器登陆月球的国家。

看到上述事实，韩国同样跃跃欲试。韩国认为，如果能够成功实施国家月球探测计划，将把韩国航天技术提高到新的水平，提升国家品牌价值和民族自豪感。根据民调，72%的韩国人支持探月计划，支持开列预算。KARI通过计算认为，探月活动的有形和无形经济价值预计在3.8万亿韩元左右，是计划投资的5倍多。