世界上最大的民用地球觀測衛星：歐洲環境衛星 EnviSat

今天是2022年3月1日，20 年前的2002年3月1日，歐洲太空總署發射了一顆衛星 Envisat，用於從太空監測我們的星球。 這個攜帶 10 台儀器的研究任務將成為未來地球觀測衛星發展的燈塔。 這項旗艦任務在軌道上運行了 10 年，比原計划的5年翻了一番，為科學界提供了關於地球健康和氣候變化的大量資料——這是一個至今仍在使用的資料寶庫。

項目介紹

EnviSat 的全名是 Environmental Satellite，中文歐洲環境衛星。它是一顆由歐洲空間局（ESA）開發的對地觀測衛星，主要用於提供大氣、海洋、陸地和冰川方面數據的測量。2002年3月1日，EnviSat-1衛星由阿里安-5火箭從圭亞那太空中心發射入軌。從升空之時起，Envisat-1攜帶的10種探測設備就開始收集諸如空氣質量、北極海洋冰川范圍、石油泄漏等環境因子數據。 歐洲環境衛星是歐洲航天局（ESA）發展的對地觀測衛星，用於綜合性環境觀測，是“歐洲遙感衛星”（ERS）的后繼型號，與“氣象業務”（MetOp）衛星同屬於“極軌地球觀測任務”。EnviSat-1衛星也是美國“地球觀測系統”（EOS）的組成之一。

Envisat 是世界上最大的民用地球觀測衛星，於2012年的4月8日與地球失去聯系，并在一個月后的5月9日正式宣布結束服務。這顆價值 29 億美元的衛星最初設計用於拍攝 5 年的地球高分辨率照片，但在其成功執行任務期間成功維持了 10 年，超過了一倍的預定服役時間。

規格參數

Envisat 是一顆巨大的衛星。它長約 30 英尺（9 米），寬約 16 英尺（5 m）。該航天器重 17,600 磅（8,000 公斤），并有一個巨大的帆狀太陽能電池板，寬 16 英尺（5 m），長 46 英尺（14 m）。

EnviSat-1衛星運行在高度800km的太陽同步軌道上，軌道傾角98.5°，降交點地方時為10:00，軌道周期100.16分鐘，重復周期為35天。衛星質量8211kg（包括319kg肼），尺寸26m（翼展）×10m×5m，其設計壽命為5年。

性能參數

EnviSat-1衛星釆用極軌平台（PPF），三軸姿態穩定控制方式，姿態敏感精度優於0.1°，姿態測量精度優於0.03°。電源分系統釆用8組40A·h的鎳鎘電池，單邊太陽翼功率為6.5kW。

衛星星上存儲器容量 90Gbit，有效載荷記錄數據記錄速率為4.6Mbit/s，回放速率為50Mbit/s。測控鏈路釆用S頻段，S頻段下行傳輸速率為4.096kbit/s，上行傳輸速率為2kbit/s；數據傳輸釆用Ka頻段和X頻段，Ka 頻段通過數據中繼衛星進行傳輸，下行傳輸速率為50/100Mbit/s，直接下行傳輸通過X頻段，傳輸速率為50/100Mbit/s。

EnviSat-1衛星主要攜帶了如下有效載荷：“先進合成孔徑雷達”、“雷達高度計”、“微波輻射計”、“先進沿軌掃描輻射計”、“中分辨率成像光譜儀”等。

儀器設備

歐洲環境衛星 Envisat 搭載了大量先進的儀器設備，下圖是分布圖。

歐洲環境衛星 Envisat 攜帶的設備及儀器

歐洲環境衛星 Envisat 攜帶的設備及儀器

• ASAR（Advanced Synthetic Aperture Radar，進階合成孔徑雷達）
• MERIS（MEdium Resolution Imaging Spectrometer，中分辨率圖像光譜儀）
• AATSR（Advanced Along Track Scanning Radiometer，進階沿跡掃描輻射儀）
• RA-2（Radar Altimeter 2，雷達高度計）
• MWR（Microwave Radiometer，微波輻射儀）
• DORIS（Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellit，多普勒追蹤系統接收儀）
• GOMOS（Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars，全球臭氧掩星監測儀）
• MIPAS（Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding，邁克生被動大氣遙測干涉儀）
• SCIAMACHY（SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY，大氣制圖光譜掃描影像儀）

成就意義

Envisat 任務自2001年啟動以來，以極其詳細地從太空研究地球。這顆衛星攜帶 10 個傳感器來研究地球的海洋、陸地、冰蓋和大氣，并已成為對我們的家園星球進行約 2,500 項科學研究的重要資源。這顆衛星還繪制了北極海冰逐漸減少的地圖，并追蹤了夏季極地航線的定期開通情況。歐洲空間局 Envisat 的成果資料庫訪問地址：https://earth.esa.int/eogateway/missions/envisat

太空碎片

由於歐洲環境衛星尺寸巨大，且存在與空間碎片碰撞的風險，Envisat 可能會造成太空危險。 考慮到它的軌道和面積質量比，這顆衛星需要大約 150 年才能被逐漸拉入地球大氣層。 Envisat 目前的軌道環境中，預計每年有兩個已編入目錄的空間碎片物體會在距其約 200 米（660 英尺）范圍內經過，這可能會引發需要進行機動以避免可能的碰撞。

從地球同步軌道（GEO）外看到的太空碎片群

此外，Envisat 大小的衛星與小至 10 公斤的物體之間的碰撞可能會產生非常大的碎片云，從而引發碰撞和碎片的自我維持鏈式反應，并產生新的碎片，這種現象被稱為凱斯勒綜合症。

科學家目前有計划將 Envisat 從軌道上移除，該任務稱為 e.Deorbit。 被派去擊落 Envisat 的航天器本身需要有大約 1.6 噸的質量。

Credit：本文圖片內容來自 ESA官方 網站 https://earth.esa.int/eogateway/missions/envisat