美国Landsat-8卫星发射升空

（郑凤仙/文）

2013年2月11日，美国第八颗陆地卫星（Landsat-8）由宇宙神-5火箭（Atlas V）在加州范登堡空军基地发射升空。Landsat-8卫星是陆地卫星系列的后继星，由美国航空航天局（NASA）和美国地质调查局（USUG）联合研制，将继续用于对地成像，收集地面重要数据，这些数据和图像将被用于农业、水文管理、灾害响应、科学研究和国家安全等领域。

Landsat-8运行在705 km的太阳同步极地近圆轨道，降交点地方时为10∶00～10∶15，与Landsat-7轨道相同，设计使用寿命为5年。该卫星携带的主要有效载荷为陆地成像仪（OLI）和热红外传感器（TIRS）。其中OLI由卡罗拉多州的鲍尔航天技术公司研制；TIRS由NASA的戈达德太空飞行中心研制。与Landsat-7卫星相比，Landsat-8卫星的有效载荷由1个（ETM+）变为2个（OLI和TIRS），即将原来ETM+载荷的热红外谱段探测功能单独由TIRS载荷实现。OLI是一种推扫成像遥感器，探测谱段从可见光、近红外到短波红外，包括1个全色、8个多光谱共9个谱段，其中全色分辨率为15 m，多光谱分辨率为30 m，视场角15°，地面幅宽185 km，16天可以将整个地球覆盖一遍。光学系统为离轴四反射式光学系统，量化位数12位。

相比过去陆地卫星遥感器，OLI在谱段设置、辐射分辨性能和扫描方式上都进行了改进。过去的陆地卫星都采用摆扫成像方式，而OLI采用长线阵探测器进行推扫成像，每个多光谱谱段有近7 000个探测器像元，一个全色谱段有近14000个探测器像元。与过去陆地卫星的遥感器相比，这种推扫成像设计减少了仪器的运动部件，探测灵敏性更高，仪器的可靠性更高。

与Landsat-7搭载的有效载荷ETM+相比，OLI多光谱谱段由6个增加到8个，新增了1个海岸带观测谱段（1号谱段）和1个卷云识别谱段（9号谱段），能够发现海岸边的叶绿素，分辨出卷云，并对大气影响进行校正。

Landsat-8上携带的TIRS载荷，是迄今为止最先进、性能最好的TIRS。TIRS将收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗，特别是美国西部干旱地区，以及用于城市热岛效应和火山的监测等。

Landsat-7搭载的ETM+仅探测单波段（10.4～12.5μm）的热红外辐射，而TIRS可探测10.6～11.2μm和11.5～12.5μm两个热红外谱段的辐射，分辨率均为100 m，视场角15°，地面幅宽185 km，量化位数为12位。TIRS采用由3片锗透镜和1片硒化锌透镜构成的四元折射式光学系统，其中两个为球面透镜，实现了成像质量接近衍射极限，焦距为178 mm，F数1.64，设计使用寿命3年。光学系统被动制冷至185 K，通过对光学元件在±5 K的温度变化控制实现光学系统的调焦。

TIRS也是推扫成像，不需要大的、连续移动的扫描镜，可靠性更高。TIRS首次采用了量子阱红外探测器（QWIP）。与其他红外技术探测器相比，QWIP探测器具有阻抗高、响应速度快、功耗低等优点，使得它非常适合于制作大规模焦平面阵列。与其它光子探测器相比，QWIP独特之处在于它的响应特性可通过制造理想的束缚能级的方法来修正。改变GaAs和AlGaAs的厚度，可改变势阱宽度；改变AlGaAs材料中铝的掺杂浓度，可改变势阱高度，从而在较大范围内调整量子阱能带结构，进而调整材料结构的光谱响应。