Meteor-3M卫星系列是俄罗斯现代化的国家气象卫星系统。由俄罗斯太空局负责研发，任务的目标是对如下领域进行环境监测：

Ø        监视海洋和陆地表面；

Ø        气象观测：监视云的分布和臭氧层的纵向分布，监视全球大气参数例如温度及水蒸气，并获得海风信息；

Ø        测量气溶胶、臭氧及其他成分在大气层内的垂直分布；

Ø        测量空间环境参数（空间天气），例如空间粒子流量和辐射密度流量；

美国提供的载荷SAGE-III跟在Meteor-3M-1卫星后面（这是俄罗斯航空航天局与美国NASA的联合项目），1994年12月16日，一项合作协议被Gore-Chernomyrdin 委员会批准。Meteor-3M的研制计划中融合了用于气象观测的Meteor-3系列卫星和用于地表观测的“资源”系列卫星。

卫星情况：

Meteor-3M-1卫星由俄罗斯机电科学研究院（NIIEM）负责设计和建造，卫星的机构包括：a)安放载荷的密封舱；b)仪器平台；c)太阳电池阵。绝大部分服务系统电子模块都收纳进密封结构内。绝大部分载荷仪器和部分服务模块安装在外部的热稳定平台上。显著的变化包括姿态控制系统的改变、微波传输系统的安装、数据系统和测量载荷的改变。

卫星采用三轴稳定控制，卫星指向控制精度0.1º，角度漂移率0.0005º/s，导航系统（GPS/GLONASS接收机）提供轨道确定及时间基准服务。太阳能系统供电能力2kW（寿命初期），由两块太阳电池阵提供，具有持续指向太阳的功能（太阳电池阵面积23m²，太阳翼展开尺度可达14m），整星重量2500kg（载荷重量900kg），设计寿命3年。http://s13/mw690/001f9Fwfzy7lKceo3SIec&690

图1：Meteor-3M卫星在轨想象图

一套星载信息系统（OBIS）用于记录载荷数据流，单台载荷数据流最大可达150 kbit/s，固态存储器容量100Gbit，OBIS向输出设备（无线数据下传）提供时间压缩数据流，星载信息系统重量20kg，电源功耗32W。

S波段（N1数字化数据流，1.67-1.71 GHz向HRPT匹配地面站广播，码速率665.4 kbit/s，NOAA-POES系列地面站均可接收。）

S波段（N2数字化数据流，1.67-1.71 GHz向自动信息接收站地面网络广播，数据率66.54 kbit/s）

VHF波段（模拟信息流，137.3-137.85 MHz向APT标准地面站广播）

X波段（8.320、 8.064或8.192 GHz，数字记录下传地面站，码速率61.44 Mbit/s 和15.36 Mbit/s）

卫星监视和功能控制由俄罗斯联邦航天局任务控制中心提供，载荷数据由NPO Planeta负责接收、处理。SAGE-III载荷的数据由美国NASA/LaRC通过Wallops飞行中心地面站负责获取和处理。

发射情况：Meteor-3M-1卫星于2001年12月10日，由Zenit-2型运载火箭从哈萨克斯坦拜科努尔发射场发射升空，与之一同发射的还有巴基斯坦的Badr-B卫星、摩洛哥的Maroc-Tubsat等4颗卫星。

卫星飞行轨道为太阳同步近圆轨道，轨道高度1012km，偏心率0.0024，轨道倾角99.63º，升交点地方时为上午9:15，轨道周期105.33 min，重访周期3天（41圈轨道）。http://s2/mw690/001f9Fwfzy7lKcg3mO5e1&690

图2：Meteor-3M外形尺寸图

载荷情况：

MR-2000M1（电视摄像机系统-2000-M1）

任务目标：在白天以可见光谱段（波长0.5 - 0.8 µm）观察地球表面的云层分布情况，当地太阳高度角须高于5º，空间分辨率0.7-1.4 km，该载荷已经在以下卫星上进行过飞行验证：Meteor-3-1 (1985)、Meteor-3-3、Meteor-3-4、Meteor-3-5、Meteor-3-6、Meteor-3-7、MR-2000M1。相机可以自行存储数据并发送数据。

Klimat（红外辐射计）

该载荷原先已经应用于Meteor-3系列卫星上，应用开始于1988年(Meteor-3-3 到 Meteor-3-7卫星)。Klimat是一种机电结合的设备，扫描角± 48º，扫描幅宽可达3100km，瞬时视场角=0.7×1.4 mrad，表面温度范围在223-313 K之间，温差可达300K，背景温度0.2K，测量谱段10.5~ 12.5 µm，设备重量75kg，探测器为碲镉汞探测器，冷却到80K，输出产品：全球的光度计测量。

MIVZA（微波湿度测量仪）

在设备的目标是给出大气中湿度（水蒸气）的含量估计，MIVZA是一台具有5个频段的扫描式辐射计，探测谱段范围在20-90 GHz之间。

MSU-E（高分辨率多光谱推扫成像仪）

该设备可提供3个谱段（0.5 - 0.6 µm、0.6 - 0.7 µm、0.8 - 0.9 µm）的成像，空间分辨率38m，成像幅宽76km，载荷具有穿轨向侧摆能力，由此带来的可视区域范围扩大到430km，比特量化率8bit。MSU-E曾在Resurs-O1系列卫星上飞行过（1985-2000），还曾在和平号空间站的PRIRODA舱段上服役过。

从历史角度上说，空间CCD推扫器件在全球的推广应用恰恰源自于MSU-E。最早的MSU-E设备上，CCD线阵上像元数1024,2条平行线阵，每条仙镇上均为1024元，可以提供3个谱段的推扫成像。MSU-E的星下点视场角为2.5º，通过辐射式制冷器为探测器散热，工作温度在-30~-50ºC之间，载荷重量17kg，无在轨校准功能。

MTVZA（微波成像仪/回波辐射计）

MTVZA由莫斯科空间观测中心负责设计和研发，与俄罗斯宇航局的合同要求MTVZA具备26个频道的微波辐射计测量功能（与NASA的AMSU-A和–B很相似）。

MTVZA设备的研制目标是监视海洋及陆地表面的大气参数，例如温度、水蒸气、海面风场等等。MTVZA设备是一款圆锥式扫描载荷，具有常规的视场角用于成像和回波检测（可同步进行多谱段和极化方向测量）。由于其但天线的设计，其运行频点设置在大气透明窗口上，分别为19、33、36.5、42、 48和91.65 GHz，正好氧气的吸收谱段为52-57 GHz，水蒸气的吸收谱线在22.235和183.31 GHz。此外，MTVZA包括一些补充性的频点用于海洋搜索。

MTVZA设备观测参数及其精度

图3：MTVZA设备照片

MTVZA载荷技术参数表

Geophysical Monitoring System Complex :

地球物理监视系统组合包括两台载荷：1) MSGI-MKA（地质活动测量光谱仪）和2) KGI-4C（辐射监视系统），其中MSGI-MKA载荷还被叫做MSGI-5EI，具有以下4个频道：

能级在0.1-15 keV之间的电子流量（高敏感度频道）

能级在0.1-15 keV之间的离子（质子）流量（高敏感度频道）

能级在0.1-15 keV之间的电子流量（低敏感度频道）

监视所有的电子流量，门限能量级为40 keV

设备重量5kg，电源功耗6.8W

KGI-4C（辐射监视系统）

设备研制目标是监视以下能谱范围内的所有流量密度：

总质子流，能谱：5、15、25、30和40 MeV

总电子流，能谱：0.17、0.7、1.7、2.0 和3.2 MeV

质子流，能谱范围：25~90 MeV

KGI-4C设备重量12kg，电源功耗6.8W

RRA（反向反射器阵列）

RRA还被称为SRR（球体反向反射器），是IPIE（精密设备工程研究院）研发的成熟设备，RRA的核心器件是一个玻璃球，直径60mm，安装在紧固件内，用于观测地球表面，俯仰角高于30º，（反射器视场中心轴线指向地心），反射器及其紧固件固定安装在METEOR-3M卫星上，可以预期的信号反射强度介于LAGEOS 和ETALON两颗卫星之间，次要目标是进行激光测距试验，SLR技术可用于对卫星进行精密定轨。http://s11/mw690/001f9Fwfzy7lKcjU8Eqda&690

图4：RRA设计图和实物照片

SFM-2（分光光度计-2）

该设备的目标是提供对大气垂直含氧量的估计，测量过程采用吸收谱的方法，在0.25-0.6 µm谱段范围内的4个频点上采集信号，这使得获取高度范围5 km ~ 80 km内的氧气含量剖面图成为可能。

SAGE III（平流层气溶胶和气体成分试验III）

SAGE III的首席科学家M. P. McCormick，汉普顿大学，载荷建造于鲍尔空间公司，SAGE-III载荷入选作为Meteor-3M卫星和国际空间站的载荷。SAGE III是一款地球边缘扫描的光栅光谱仪，可以用于测量气溶胶、氧气和其他气体成分的垂直分布剖面图。该载荷是美国NASA 地球观测系统任务中的一部分，用于探测地球系统的特征参数。http://s7/mw690/001f9Fwfzy7lKclhE8ee6&690

图5：SAGE III核心器件原理图

http://s4/mw690/001f9Fwfzy7lKcmFK3913&690

图6：SAGE III载荷实物照片

SAGE-III具有以下科学目标：

获取全球范围内大气气溶胶、氧气、水蒸气、NO₂, NO₃, OClO等成分的分布剖面图，水平分辨率1~2km，同时获取中间层、平流层和对流层的温度、压力数据。

对可探测气体成分，获取它们时间和空间上的分布变化，用于研究它们在气候演变过程、地球生物化学循环、水汽循环、大气化学交互上扮演的角色。

研究对流层和平流层的气溶胶，对流层顶部及平流层云层，调查它们对地球环境的影响，包括辐射、微观物理学、化学交互作用等效应。

SAGE-III载荷技术参数表