□□1997年,在《聯(lián)合國(guó)氣候變化公約》締約方第3次會(huì)議上，日本承諾研制發(fā)射“溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星”（GOSAT）和由6顆星組成的“地球環(huán)境變化觀測(cè)任務(wù)”（GCOM）衛(wèi)星。日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）于2004年1月發(fā)射了GOSAT，同時(shí)計(jì)劃2012年夏天在種子島宇航中心發(fā)射GCOM的第1顆衛(wèi)星—地球水環(huán)境變化監(jiān)測(cè)衛(wèi)星－1（GCOM-W1）。

1 GCOM概況

GCOM研制背景及衛(wèi)星簡(jiǎn)介

1997年12月，在日本京都召開(kāi)了《聯(lián)合國(guó)氣候變化公約》締約方第3次會(huì)議，所有締約國(guó)參加了這次會(huì)議。會(huì)上，締約國(guó)全面、認(rèn)真地討論了臭氧層遭破壞、全球氣候變暖、自然災(zāi)害頻發(fā)等狀況及其給人類生活帶來(lái)的嚴(yán)重危害，提請(qǐng)所有入會(huì)國(guó)在氣候變化框架條約的基礎(chǔ)上簽訂了《京都議定書》。議定書對(duì)限制發(fā)達(dá)國(guó)家溫室氣體排放量提出了具體要求，明確規(guī)定，到2010年，發(fā)達(dá)國(guó)家二氧化氮等6種溫室氣體的排放量必須比1990年減少5.2%等量化數(shù)據(jù)，確定條約于2005年2月16日正式生效。在這次會(huì)上，日本承諾率先研制并于2008年夏季（實(shí)際2009年1月3日）發(fā)射GOSAT，同時(shí)保證在2009－2013年的5年間向議定書簽字國(guó)無(wú)償提供GOSAT的觀測(cè)數(shù)據(jù)；美國(guó)也承諾研制和發(fā)射“軌道碳觀測(cè)”（OCO）衛(wèi)星，但因火箭故障，未能按預(yù)定程序要求拋掉整流罩致使該衛(wèi)星墜入南極洲海域；按會(huì)議要求，日本還要研制和發(fā)射由6顆星組成的GCOM衛(wèi)星。

為實(shí)現(xiàn)《聯(lián)合國(guó)氣候變化公約》締約方第3次會(huì)議的承諾， JAXA從2005年4月開(kāi)始GCOM的概念設(shè)計(jì)，確定GCOM由6顆星，即3顆GCOM－W衛(wèi)星（GCOM－W1、W2、W3）和3顆GCOM－C衛(wèi)星（GCOM－C1、C2、C3）組成，旨在構(gòu)筑一個(gè)可全面、有效進(jìn)行空間觀測(cè)的系統(tǒng)，利用這一系統(tǒng)，通過(guò)長(zhǎng)期（10～15年）、高精度、不間斷地觀測(cè)，為監(jiān)測(cè)和保護(hù)人類環(huán)境服務(wù)。它們將從2012年開(kāi)始先后發(fā)射入軌，為達(dá)到長(zhǎng)期觀測(cè)的目的，每顆星還配備2顆后繼星，計(jì)劃在上顆星完成預(yù)定飛行任務(wù)的前一年發(fā)射其后繼星，以便留有足夠的時(shí)間確認(rèn)衛(wèi)星的性能，完成對(duì)星上觀測(cè)遙感器進(jìn)行比較、校正，確保觀測(cè)精度，并確認(rèn)星上儀器的穩(wěn)定性，確保它在正式接替上一顆星后可繼續(xù)不間斷、高水準(zhǔn)地執(zhí)行觀測(cè)任務(wù)，為用戶提供高可靠性的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

在JAXA的支持下，日本電氣公司（NEC）以招標(biāo)方式成為GCOM衛(wèi)星的主承包商，負(fù)責(zé)衛(wèi)星公用艙的研制，并與NEC-東芝空間系統(tǒng)公司（NTS）一起負(fù)責(zé)其主要姿態(tài)控制核心部件和遙感器的研制。

如何縮短衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)傳遞的潛隱狀態(tài)時(shí)間（從獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)到向用戶提供應(yīng)用數(shù)據(jù)且傳送到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)所需的時(shí)間）非常重要，因此被列為重要的攻關(guān)課題。通常，氣象預(yù)報(bào)用觀測(cè)數(shù)據(jù)的有效期僅為3h。GCOM衛(wèi)星每天繞地球運(yùn)行14圈，每圈在北極附近的斯巴爾巴托站接收數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)立即被傳送回設(shè)在日本的接收站，這樣，就可大幅度地縮短數(shù)據(jù)傳遞的潛隱狀態(tài)時(shí)間，這種實(shí)時(shí)向地面站傳送觀測(cè)數(shù)據(jù)的方式，可充分滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的即時(shí)性要求，確保用戶在最短的時(shí)間就可獲取滿意的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

GCOM地面系統(tǒng)

作為GCOM的總負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)，JAXA不僅負(fù)責(zé)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)以及計(jì)劃的審定、綜合管理和星載遙測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，還將統(tǒng)籌在軌運(yùn)行與應(yīng)用管理；筑波空間中心負(fù)責(zé)利用JAXA的地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下達(dá)衛(wèi)星控制指令，并獲取衛(wèi)星運(yùn)行狀況的遙測(cè)數(shù)據(jù)。

利用GCOM進(jìn)行長(zhǎng)期、不間斷的觀測(cè)計(jì)劃

測(cè)試中的GCOM－W1衛(wèi)星

為進(jìn)一步拓寬GCOM的每顆衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，還構(gòu)建了網(wǎng)頁(yè)并向用戶開(kāi)放，這樣不僅從事氣象變化研究的機(jī)構(gòu)、大學(xué)和研究所，即便是普通研究人員也可利用網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)便地下載其所需的信息，實(shí)時(shí)地開(kāi)展各項(xiàng)研究與應(yīng)用。

為滿足對(duì)第1、3、5發(fā)星（GCOM－W1、W2、W3）和第2、4、6發(fā)星（GCOM-C1、C2、C3）的試驗(yàn)、發(fā)射和應(yīng)用需求，GCOM地面系統(tǒng)起碼必須滿足長(zhǎng)達(dá)20年的運(yùn)行與管理、應(yīng)用要求。因此，在開(kāi)發(fā)GCOM地面系統(tǒng)時(shí)采取了以下有效對(duì)策：

1）必須確保系統(tǒng)既能在短時(shí)間內(nèi)滿足衛(wèi)星應(yīng)用計(jì)劃需求，又可通過(guò)及時(shí)改造成為足以滿足長(zhǎng)期計(jì)劃需求的高可靠系統(tǒng)。

2）必須確保系統(tǒng)成為一個(gè)既可長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，又可生成指令的系統(tǒng)。

3）必須使系統(tǒng)成為一個(gè)可用于長(zhǎng)期評(píng)價(jià)衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)的高可靠系統(tǒng)。

4）必須使系統(tǒng)成為迄今可以最快速度接收衛(wèi)星所提供的各種觀測(cè)數(shù)據(jù)，特別是接收實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的最先進(jìn)的接收站。

5）必須確保系統(tǒng)成為一個(gè)既可處理各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，又可精確地計(jì)算出各種物理量的系統(tǒng)。

6）通過(guò)調(diào)動(dòng)公開(kāi)招募的研究人員與筑波空間中心的研究人員的積極性，使之精誠(chéng)合作，共同開(kāi)發(fā)出一種實(shí)用、可精確計(jì)算出所需物理量的算法。

7）必須使這一系統(tǒng)成為一個(gè)既可長(zhǎng)期、安全地保存所計(jì)算出的各種物理量，又可向用戶（既包括研究機(jī)構(gòu)，也包括普通研究人員）實(shí)時(shí)地提供所保存的這些物理量和衛(wèi)星數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

利用這一系統(tǒng)必須能夠完成包括結(jié)構(gòu)、微調(diào)、正弦波、振動(dòng)、沖擊、音響、真空、電波、輻射、電磁相容性，以及衛(wèi)星各分系統(tǒng)、整星試驗(yàn)等在內(nèi)的衛(wèi)星發(fā)射前所必須進(jìn)行的全部試驗(yàn)，以確保衛(wèi)星可按計(jì)劃要求準(zhǔn)時(shí)發(fā)射。

GCOM－W1和GCOM－C1分別于2006年和2007年開(kāi)始研制。前者的研制工作順利，已利用地面系統(tǒng)對(duì)GCOM－W1衛(wèi)星進(jìn)行了除系統(tǒng)聯(lián)試之外的所有試驗(yàn)，衛(wèi)星將于2012年發(fā)射；后者的研制和試驗(yàn)也進(jìn)行得比較順利，衛(wèi)星計(jì)劃于2013年發(fā)射。

GCOM衛(wèi)星的主要性能參數(shù)

2 GCOM衛(wèi)星的主要特點(diǎn)

NEC公司有開(kāi)發(fā)“向日葵”系列氣象衛(wèi)星（GMS）、先進(jìn)地球觀測(cè)衛(wèi)星-1、2（ADEOS－1、2）和“先進(jìn)陸地觀測(cè)衛(wèi)星”（ALOS，也稱大地號(hào)）的經(jīng)驗(yàn)。JAXA 和NEC 等認(rèn)真查找了ADEOS－1、2在軌運(yùn)行所出現(xiàn)的故障，深入分析了其原因，總結(jié)了其成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)，從提高可靠性、確保在軌運(yùn)行壽命與應(yīng)用成效，有效地降低衛(wèi)星質(zhì)量（控制在2t之內(nèi)）和控制開(kāi)發(fā)成本的角度考慮，采用新的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)理念完成了GCOM衛(wèi)星設(shè)計(jì)。

最大幅度利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)

JAXA在向宇宙開(kāi)發(fā)委員會(huì)所遞交的報(bào)告書中承諾：一定要最大幅度利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，在最短時(shí)間內(nèi)研制出一種性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定且低成本的公用艙。GCOM衛(wèi)星第一期工程參考了美國(guó)航空航天局（NASA）的技術(shù)準(zhǔn)備等級(jí)（TRL）等一系列文件，結(jié)合日本本國(guó)的實(shí)際情況，制定了日本國(guó)家技術(shù)準(zhǔn)備等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并分9個(gè)步驟對(duì)經(jīng)飛行考驗(yàn)的ALOS、“超高速互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星”（WINDS）和“月女神”（SELENE）等的儀器和技術(shù)進(jìn)行了逐一評(píng)價(jià)，并從技術(shù)管理角度將GCOM衛(wèi)星第一期工程分為4個(gè)階段，評(píng)價(jià)其技術(shù)成熟度和技術(shù)變更程度及其隱含的危險(xiǎn)率；而對(duì)那些關(guān)鍵儀器和部件，則研制了開(kāi)發(fā)模型，并以試驗(yàn)的方法進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，確認(rèn)其性能，從而達(dá)到確保可靠性和縮短研制周期的目的。

GCOM衛(wèi)星第1期工程所采用的成熟技術(shù)

全面提高可靠性

GCOM系列衛(wèi)星第一期工程采用了GOSAT所采用的雙電源系統(tǒng)和雙太陽(yáng)電池翼系統(tǒng)，也就是說(shuō)電源系統(tǒng)向星載儀器供電所采用的是雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)：無(wú)論是太陽(yáng)電池翼還是電源總線中的任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，衛(wèi)星的公用艙都不會(huì)喪失功能。此外，還設(shè)計(jì)了被稱之為“簡(jiǎn)并化模式”的衛(wèi)星工作模式，可做到縱然太陽(yáng)電池翼系統(tǒng)和電源系統(tǒng)中有一個(gè)系統(tǒng)出故障，衛(wèi)星仍可繼續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)；即便電源系統(tǒng)的供電能力減半，依然能夠繼續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，這樣可有效地提高衛(wèi)星的生存能力。

其實(shí)，設(shè)計(jì)者不僅在衛(wèi)星公用艙，而且在如何提高觀測(cè)遙感器可靠性方面也采取了許多有效對(duì)策，如AMSR－2不僅繼承了經(jīng)在軌飛行驗(yàn)證證明性能可靠的AMSR、改進(jìn)型高性能微波輻射計(jì)（AMSR-E）的成果，而且穩(wěn)妥地采用了冗余設(shè)計(jì)：在信號(hào)處理部分以及用于對(duì)AMSR－2進(jìn)行角動(dòng)量補(bǔ)償?shù)膭?dòng)量輪等均采用了冗余設(shè)計(jì)，這樣就可有效地降低，乃至杜絕因單點(diǎn)故障所可能造成的衛(wèi)星無(wú)法完成整個(gè)飛行任務(wù)等風(fēng)險(xiǎn)；而對(duì)SGLI[由可見(jiàn)光近紅外輻射計(jì)（VNR）和紅外掃描輻射計(jì)（IRS）兩個(gè)模塊組成]則采取了VNR和IRS系統(tǒng)中輻射計(jì)部分所采取的彼此獨(dú)立設(shè)計(jì)等措施，以提高魯棒性。

GOSAT衛(wèi)星在軌示意圖

通用化設(shè)計(jì)

GCOM－W1、W2、W3和GCOM－C1、C2、C3這6顆衛(wèi)星均采用統(tǒng)一的箱型公用艙，其殼體上配備桁架結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體上搭載觀測(cè)遙感器等與執(zhí)行任務(wù)有關(guān)的飛行任務(wù)儀器；公用艙上的儀器和設(shè)備80%以上均為標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化設(shè)計(jì)的部件。

系統(tǒng)工程管理

GCOM－W1衛(wèi)星外觀及主要部件配置圖（左），GCOM－C1衛(wèi)星外觀及主要部件配置圖（右）

GCOM衛(wèi)星自第一期工程起就采用JAXA先進(jìn)的系統(tǒng)工程管理方法，重點(diǎn)抓提高各類人員和團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)問(wèn)題；通過(guò)建立一個(gè)高素質(zhì)的開(kāi)發(fā)、管理隊(duì)伍和構(gòu)筑一個(gè)完善的可有效防止人為差錯(cuò)的防御網(wǎng)，并從加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、組裝的質(zhì)量跟蹤管理入手，努力提高分系統(tǒng)、系統(tǒng)的研制水平，確?？煽啃?，降低風(fēng)險(xiǎn)度。做到：從最高決策者到全體參加設(shè)計(jì)的工程師都具備根據(jù)飛行任務(wù)要求，可實(shí)時(shí)、高效、跟蹤和分析星載系統(tǒng)、地面管控、操作系統(tǒng)等是否滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)、衛(wèi)星系統(tǒng)開(kāi)發(fā)規(guī)格明細(xì)，乃至產(chǎn)品出廠檢測(cè)文件—設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)等的要求，特別是對(duì)最高決策者，要求不僅要具備確認(rèn)其領(lǐng)導(dǎo)的各級(jí)各類人員的這種追蹤能力的強(qiáng)弱，還要具備根據(jù)對(duì)其直接管理的高層人員的追蹤狀況以及獲取的信息，定期地對(duì)他們進(jìn)行能力分析，早期發(fā)現(xiàn)其薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)、有針對(duì)性地對(duì)其每位直接管理的高層人員提出從各系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)到衛(wèi)星運(yùn)行等管理方面的具體要求，以及各部門、各關(guān)鍵崗位可能出現(xiàn)和亟待解決的問(wèn)題、應(yīng)采取的對(duì)策，及時(shí)更改設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)中的相關(guān)文件等，以確保設(shè)計(jì)和加工的正確性，開(kāi)發(fā)的有序性，試驗(yàn)的順暢性，從而盡最大可能有效地防止人為差錯(cuò)，達(dá)到好、快、省的開(kāi)發(fā)，并將這一系列的每顆星都按計(jì)劃送入預(yù)定軌道，順利完成既定飛行任務(wù)的目的。

GCOM－W1衛(wèi)星的主要監(jiān)測(cè)參數(shù)

3 GCOM－W1

早在2009年就已完成GCOM－W1衛(wèi)星的詳細(xì)設(shè)計(jì)，2010年8月完成了GCOM－W1飛行樣機(jī)制作，自2011年初開(kāi)始系統(tǒng)聯(lián)試，原計(jì)劃2011年秋用H－2A火箭將GCOM－W1和“韓國(guó)多用途衛(wèi)星”（KOMPSAT）發(fā)射到預(yù)定軌道上。

公用艙

6顆GCOM衛(wèi)星的公用艙采用的都是以日本ALOS公用艙（NEC公司研制）為基礎(chǔ)，經(jīng)認(rèn)真修改實(shí)現(xiàn)部件小型、輕型化，大幅度增加有效載荷比的中型衛(wèi)星的公用艙。它分別由遙測(cè)、跟蹤與控制系統(tǒng)（TT＆C），飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（MDHS），展開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)（DM），太陽(yáng)電池翼系統(tǒng)（PDL），電源系統(tǒng)（EPS），姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)（AOCS），推進(jìn)系統(tǒng)（RCS），熱控系統(tǒng)（TCS）和儀表系統(tǒng)（INT）組成。各系統(tǒng)特點(diǎn)如下：

（1）遙測(cè)、跟蹤與控制系統(tǒng)

GCOM衛(wèi)星公用艙的遙測(cè)、跟蹤與控制系統(tǒng)采用ALOS上所使用的的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以及已在日本多顆衛(wèi)星上采用的射頻系統(tǒng)等成熟技術(shù)。

（2）飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

為確保滿足對(duì)全球觀測(cè)和實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)蕊w行任務(wù)要求，飛行任務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用了日本SELENE上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)/通信系統(tǒng)的成熟技術(shù)。

（3）展開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)

展開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用WINDS上所使用并證明性能穩(wěn)定、可靠的展開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

（4）太陽(yáng)電池翼系統(tǒng)

GCOM衛(wèi)星采用WINDS衛(wèi)星上的太陽(yáng)電池翼，可確保提供4000W以上的電能，即便是太陽(yáng)電池雙翼中有某一翼喪失供電能力，仍可確保在壓縮少量應(yīng)用項(xiàng)目后的供電需求。

（5）電源系統(tǒng)

其電源系統(tǒng)采用SELENE用的雙電源系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是供電能力強(qiáng)，夠經(jīng)受住空間苛刻的環(huán)境考驗(yàn)，而且噪聲低。它采用交叉緊固夾板式雙總線連接，萬(wàn)一太陽(yáng)電池翼系統(tǒng)中某一翼出現(xiàn)故障，該電源系統(tǒng)仍可通過(guò)提供蓄電池的全部蓄能來(lái)確保衛(wèi)星在設(shè)計(jì)壽命期間圓滿地完成各項(xiàng)觀測(cè)任務(wù)。

（6）姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)

GCOM－W1衛(wèi)星 姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)原封不動(dòng)地繼承了在軌積累了豐富運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)的ALOS衛(wèi)星的姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)星載計(jì)算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)：配備64位MPU控制器，采用三重冗余設(shè)計(jì)，在軌運(yùn)行期間即便發(fā)生諸如因強(qiáng)輻射等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)的軟件差錯(cuò)等，依然可保證計(jì)算機(jī)安全連續(xù)運(yùn)行，確保完成飛行任務(wù)。

GCOM－W1的 姿態(tài)、軌道與控制系統(tǒng)配置12個(gè)4N的推力器，其中8個(gè)用于姿態(tài)控制，4個(gè)用于軌道控制。這樣，即便配備直徑達(dá)2m天線的AMSR－2出現(xiàn)異常，產(chǎn)生大的干擾力矩，軌道控制推力器出現(xiàn)雙重故障時(shí)，仍可確保提供軌道控制運(yùn)行所需的推力。

（8）熱控系統(tǒng)

熱控系統(tǒng)采用以電子控制方式為主系統(tǒng)，機(jī)械控制方式為輔系統(tǒng)的雙重?zé)峥叵到y(tǒng)。這樣即便電子控制方式出現(xiàn)雙重故障，仍可以機(jī)械控制方式有效地工作完成熱控任務(wù)，保證星載儀器在設(shè)計(jì)容許的溫度范圍內(nèi)有效地工作，確保完成全部飛行任務(wù)。

（9）儀表系統(tǒng)

衛(wèi)星的三大分系統(tǒng)—飛行任務(wù)、公用艙和推進(jìn)系統(tǒng)的儀表系統(tǒng)全部采用分離模塊結(jié)構(gòu)，所以可采用并行方式進(jìn)行組裝集成，縮短了制作時(shí)間，確保有足夠的試驗(yàn)時(shí)間。此外，GCOM－W1與GCOM－C1衛(wèi)星的公用艙模塊和反作用控制系統(tǒng)模塊不僅設(shè)計(jì)成完全通用，而且在設(shè)計(jì)時(shí)還充分考慮了這兩個(gè)模塊必須滿足AMSR－2在軌所要執(zhí)行的飛行任務(wù)的要求。

AMSR-2

AMSR－2是在NTS公司為ADEOS－2研制的AMSR和為NASA“水”（Aqua）衛(wèi)星研制的AMSR－E的基礎(chǔ)上，研制、配有當(dāng)今世界上最大主反射鏡（2m）的新型圓錐掃描式波輻射計(jì)。它包括主反射鏡、微波輻射接收機(jī)，在軌運(yùn)行期間，其轉(zhuǎn)速為40r/min，與地表觀測(cè)站點(diǎn)的垂直入射角為55°。它是一種在對(duì)地表進(jìn)行掃描（掃描寬度為1450km）的同時(shí)，以微波方式對(duì)地表放射出7個(gè)頻帶（帶寬為6～89GHz）的微波進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)量的高精度測(cè)量遙感器，可獲得全球降水量、水蒸氣量、海洋風(fēng)速、水溫、陸域水分含量、積雪深度等詳細(xì)數(shù)據(jù)。

GCOM－W1的主要性能、參數(shù)

AMSR－2對(duì)地表進(jìn)行觀測(cè)的概念圖

GCOM-W1衛(wèi)星的設(shè)計(jì)方法及其特點(diǎn)

進(jìn)行GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了如何對(duì)這樣一個(gè)系統(tǒng)較龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的衛(wèi)星系統(tǒng)更有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理等問(wèn)題，采用了系統(tǒng)工程管理方法，同時(shí)繼承了傳統(tǒng)的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理的成功經(jīng)驗(yàn)，事實(shí)證明非常有效。

在本研究所觀測(cè)的由新異oddball范式所誘發(fā)的ERPs成分中，與注意功能關(guān)系最為密切的是P3。P3包括P3a和P3b兩個(gè)亞型[6]，正如在本研究中新異刺激和靶刺激均能成功地誘發(fā)P3，但兩者的認(rèn)知加工意義(在本研究中是注意功能)則有所區(qū)別。

衛(wèi)星開(kāi)發(fā)所選擇的V曲線法

（1）V曲線式的開(kāi)發(fā)方法

衛(wèi)星開(kāi)發(fā)選擇的是V曲線法，按自上向下的設(shè)計(jì)方法提出的初樣設(shè)計(jì)要求；以試驗(yàn)和組裝順序、按自底向上的方法確定從產(chǎn)品組裝到完成整個(gè)系統(tǒng)制造的全過(guò)程，而且還以設(shè)計(jì)和制造為中心制定了試驗(yàn)計(jì)劃。而GCOM－W1開(kāi)發(fā)則是將初樣設(shè)計(jì)階段作為要求分析階段；把初樣設(shè)計(jì)階段作為方案驗(yàn)證階段所要驗(yàn)證內(nèi)容。通過(guò)設(shè)計(jì)分析和開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，確認(rèn)了采用這一方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的穩(wěn)妥性，之后才正式啟動(dòng)開(kāi)發(fā)階段的各項(xiàng)工作。

在GCOM－W1系統(tǒng)研制過(guò)程中，由初樣設(shè)計(jì)階段的以開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)為基礎(chǔ)，過(guò)渡到按細(xì)目分解，進(jìn)一步則要過(guò)度到對(duì)以系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的分系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)、部件設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)進(jìn)行詳細(xì)分解—要求以分析活動(dòng)為重點(diǎn)，展開(kāi)按細(xì)目分類分析，然后才過(guò)渡到初樣、正樣設(shè)計(jì)階段。

（2）從要求到設(shè)計(jì)的可追蹤性

按照衛(wèi)星開(kāi)發(fā)V曲線法，在GCOM－W1系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中主抓了系統(tǒng)工程要求分析，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展各項(xiàng)設(shè)計(jì)活動(dòng)。在系統(tǒng)工程階段有5個(gè)與要求有關(guān)的主要質(zhì)量要素：完整性；一致性；可追蹤性；可測(cè)試性；奇異性。

GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法

正確地設(shè)定并嚴(yán)格按要求、依據(jù)分析結(jié)果—系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)和分系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)，是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。為確保質(zhì)量的可追蹤性，還開(kāi)發(fā)了用于確認(rèn)跟蹤能力的矩陣，從而確保相對(duì)于開(kāi)發(fā)規(guī)格明細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)，以及相對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)的分系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)的可追蹤性及其質(zhì)量的高可靠性。

由JAXA主抓可追蹤性管理活動(dòng)，它以提示開(kāi)發(fā)規(guī)格明細(xì)為主，目的是確保從飛行任務(wù)要求條件說(shuō)明書到開(kāi)發(fā)規(guī)格明細(xì)表在內(nèi)的所有文件均具有可追蹤性。為此，GCOM－W1衛(wèi)星系統(tǒng)采取了一種可確保從對(duì)飛行任務(wù)要求到衛(wèi)星系統(tǒng)要素—分系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)都能夠進(jìn)行追蹤的設(shè)計(jì)方法。

利用這一方法所取得的基本設(shè)計(jì)結(jié)果，制定了系統(tǒng)樣機(jī)飛行試驗(yàn)（PFT）計(jì)劃，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的可追蹤性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；然后將這一評(píng)價(jià)結(jié)果反映到初樣設(shè)計(jì)階段，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，形成了具體試驗(yàn)計(jì)劃。

（3）開(kāi)展以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)的規(guī)格明細(xì)設(shè)計(jì)

按照系統(tǒng)工程要求，對(duì)整個(gè)壽命周期內(nèi)的具體要求進(jìn)行了分析，主抓了應(yīng)用階段的要求分析，明確了使用方法。在這里以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)所進(jìn)行的規(guī)格明細(xì)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行了說(shuō)明。

通過(guò)根據(jù)飛行任務(wù)要求條件進(jìn)行追蹤確定了GCOM－W1衛(wèi)星的應(yīng)用概念。JAXA負(fù)責(zé)這一概念的提示，以應(yīng)用概念為基礎(chǔ)開(kāi)展了應(yīng)用最佳化設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)結(jié)果已反映到衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格明細(xì)中。此外，在初樣設(shè)計(jì)階段，通過(guò)分析，驗(yàn)證了應(yīng)用最佳化活動(dòng)后才進(jìn)行正樣設(shè)計(jì)，取得了滿意的結(jié)果，然后再將其作為應(yīng)用文件輸入到檔案庫(kù)，供后繼星研制用。

采取這樣的方法就可確保從飛行任務(wù)要求條件到衛(wèi)星系統(tǒng)規(guī)格明細(xì)的一致性，從而實(shí)現(xiàn)確保應(yīng)用設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性和可追蹤性。

4 GCOM－C1

GCOM－C1的公用艙與GCOM－W1的主要異同點(diǎn)

GCOM－C1與GCOM－W1衛(wèi)星采用相同的公用艙，發(fā)射火箭和軌道壽命也相同，但搭載的遙感器不同，軌道高度、質(zhì)量和供電能力也略有不同。GCOM－C1搭載的是SGLI，為滿足飛行任務(wù)要求，與GCOM－W1相比，GCOM－C1在公用艙設(shè)計(jì)方面有3點(diǎn)變化。

（1）飛行任務(wù)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

GCOM－C1所搭載的SGLI的最大傳輸速率（20.4Mbit/s）約為GCOM－W1所搭載的AMSR－2（111.1kbit/s）的200倍，為滿足發(fā)射輸出頻率要求，GCOM－C1改用了X頻段傳輸系統(tǒng)。

（2）增加了姿態(tài)軌道控制系統(tǒng)恒星敏感器的配置數(shù)量

GCOM－C1搭載的SGLI的數(shù)據(jù)傳輸量大，對(duì)指向控制精度要求更加嚴(yán)格，因此GCOM－C1公用艙恒星敏感器配置數(shù)量由原來(lái)的2臺(tái)增加至3臺(tái)。

（3）調(diào)整了太陽(yáng)電池翼的安裝位置

由于存在太陽(yáng)電池翼干擾AMSR－2視場(chǎng)的問(wèn)題，所以GCOM－W1的太陽(yáng)電池翼偏置安裝在正負(fù)面的+Z方向上，而GCOM－C1不存在這一問(wèn)題，因此將太陽(yáng)電池翼仍按傳統(tǒng)方法安裝在±Y面的中心位置附近。

GCOM-C1搭載的遙感器—SGLI

VNR結(jié)構(gòu)圖

IRS結(jié)構(gòu)圖

SGLI是ADEOS－2搭載的、全球圖像遙感器（SGL）的后繼遙感器，它可對(duì)近紫外到熱紅外頻段（380nm～12μm）的多頻段進(jìn)行測(cè)量，觀測(cè)并獲取云、浮塵、海洋顏色、植物生長(zhǎng)、積雪、冰層覆蓋等多種信息。與SGL相比，SGLI拓展了觀測(cè)范圍，不僅可對(duì)海洋，還能對(duì)包括海洋沿岸的陸域進(jìn)行觀測(cè)，其地表分辨率比SGL高（1km→250m）,因?yàn)椴捎昧朔瞧窆庖约岸喾较蛴^測(cè)的方法，所以可對(duì)陸地的浮塵進(jìn)行觀測(cè)。

GCOM衛(wèi)星的應(yīng)用計(jì)劃

VNR是一種采用CCD的電子掃描式輻射計(jì)，不僅可對(duì)非偏振光（11個(gè)頻段），還可對(duì)偏振光（2個(gè)頻段）進(jìn)行測(cè)量的遙感器。就偏振光而言，不僅可對(duì)與衛(wèi)星垂直方向，還可對(duì)與衛(wèi)星前進(jìn)方向成±45°角的其他方向進(jìn)行觀測(cè)。VNR對(duì)地面的掃描寬度達(dá)1150km，采用非偏振光進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，其空間分辨率可達(dá)250m，采用偏振光進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，其空間分辨率可達(dá)1km。

IRS 是一種機(jī)械掃描式輻射計(jì)，有短波紅外和熱紅外2個(gè)頻段，其中短波紅外為4個(gè)頻段，熱紅外為2個(gè)頻段，對(duì)地面的掃描寬度達(dá)1400km。其空間分辨率因頻段不同而異，短波紅外頻段為250m，熱紅外頻段為500m。

VNRI和IR系統(tǒng)均配備對(duì)太陽(yáng)光和深空進(jìn)行觀測(cè)用的校正窗口。

5 應(yīng)用計(jì)劃

JAXA通過(guò)發(fā)射GCOM將構(gòu)筑起一項(xiàng)通過(guò)長(zhǎng)期（15～20年）觀測(cè)、構(gòu)建一個(gè)可不間斷地觀測(cè)與應(yīng)用系統(tǒng)，GCOM的任何一顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行過(guò)程中每1～2天就可覆蓋整個(gè)地球1次，獲取并向地面用戶提供包括海面水溫、土壤水分、云和浮塵等的相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)，用戶根據(jù)這些數(shù)據(jù)可計(jì)算出大量、有效地預(yù)測(cè)氣候變化的物理量，根據(jù)這些物理量可搞清楚全球氣候變化、水循環(huán)機(jī)理所需的各種數(shù)據(jù)。其中，GCOM－W配備的AMSR－2用于構(gòu)建一個(gè)可長(zhǎng)期、不間斷地進(jìn)行全球氣候變化和水循環(huán)機(jī)理的系統(tǒng)，利用這一系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)可進(jìn)行氣候變化研究和發(fā)布?xì)庀箢A(yù)測(cè)與漁業(yè)狀況等的大量信息；GCOM－C配備的SGLI則可進(jìn)行多頻段的觀測(cè)與測(cè)量，獲取的信息可用來(lái)對(duì)云、浮塵、海洋顏色、海面水溫、海洋生物、植物分布、冰和雪等的觀測(cè)。

GCOM衛(wèi)星的應(yīng)用計(jì)劃

GCOM所獲取的各種大量觀測(cè)數(shù)據(jù)將分送到相關(guān)部門作為氣象預(yù)報(bào)，掌握漁業(yè)和海洋情況，發(fā)布海水和冰層等相關(guān)信息速報(bào)，以及作為人類掌握厄爾尼諾現(xiàn)象等與海洋氣象異常、赤道附近東太平洋海水溫度異常下降等有關(guān)現(xiàn)象的重要依據(jù)，為抑制北極海水減少以及全球谷物干旱，采取對(duì)策，設(shè)法減少自然災(zāi)害，確保農(nóng)、林、牧、漁豐收，以及人類為更好地制定長(zhǎng)期、穩(wěn)妥地保護(hù)地球環(huán)境方案提供依據(jù)。

GCOM將會(huì)對(duì)人類準(zhǔn)確地掌握大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、制定控制和改善人類賴以生存的地球環(huán)境的方針大計(jì)奠定初步基礎(chǔ)。