70-72
ИСТОРИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ КОНОРЕВ
адъюнкт Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского (Санкт-
Петербург)
Тел.: 8(905) 253-44-44; E-mail: konorev_dv@mail.ru
В статье исследуются эксперименты, доказавшие возможность использования оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли из космоса, а также рассказывается о первых специальных космических аппаратах, созданных для этих целей.
Ключевые слова: космос, аппарат, оптика, электроника, эксперимент, разрешение, сканирование, съемка.
О возможности и первых шагах использования оптико-электронной техники дистанционного зондирования Земли из космоса (К ИСТОРИИ ВОПРОСА 70-80-Е ГГ. ХХ В.)
Военно-космической деятельности нашего государства более 50 лет. Свое начало она берет с 4 октября 1957 г. после того, как с испытательного полигона № 5 Министерства обороны СССР в Тюра-Таме был запущен первый искусственный спутник земли.
Первыми средствами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса стали системы оптического наблюдения, явившиеся логическим развитием аэрофотосъемки.
Первым автоматическим КА, выполняющим задачи ДЗЗ, стал КА «Зенит-2»1. Установленная на его борту фотоаппаратура «Фтор-2», состоящая из двух фотоаппаратов обзорного наблюдения СА2-В2 с фокусным расстоянием, равным одному метру и одного топографического фотоаппарата СА1-В2 позволяла получать изображения с разрешением около 10 метров. Фотоаппарат СА2-В2 с объективом «Ленинград-9» являлся первым отечественным аппаратом для дистанционного зондирования Земли, и разрабатывался на Красногорском оптико-механическом заводе2. Первый удачный пуск КА «Зенит-2» был произведен 11 декабря 1961 г.
Дальнейшее развитие фотографических средств ДЗЗ шло по пути увеличения линейного разрешения бортовой специальной аппаратуры и срока активного существования.
Использование для модификации одной базы КА «Зенит-2» в дальнейшем привело к противоречию - срок активного существования увеличивался («Зенит-8» до 25 суток)3, а вместе с тем снижалась оперативность доставки информации потребителю и информация по многим динамическим процессам теряла свою актуальность и не соответствовала
своему текущему состоянию. По мере развития фотографических средств ДЗЗ, увеличивалось и количество задач, которые могли решаться с их применением. Увеличение количества задач накладывало и ряд требований, таких как улучшение оптической системы, увеличение срока активного существования и оперативности доставки информации.
Все эти требования учитывались при разработке нового поколения КА фотографического наблюдения которым впоследствии стал КА «Янтарь-2К». Космический комплекс «Янтарь-2К» разрабатывался как принципиально новое средство детального фотонаблюдения, обладающее, по сравнению с существующими в то время КА того же назначения типа «Зенит», примерно в два раза лучшими качествами по информативности и продолжительности срока активного существования, а также повышенной оперативностью доставки информации4.
Конструктивно-аппаратная база КА «Янтарь-2К» была затем положена в основу проекта программы развития средств оптического наблюдения.
Следующим этапом развития космических средств ДЗЗ стали системы оптико-электронного наблюдения. Созданный в 1974-1978 гг. на предприятиях министерств общего машиностроения, электронной промышленности, оборонной промышленности задел по качественно новой элементной базе, в том числе в области опто- и микроэлектроники обеспечивал реальные технические предпосылки для разработки принципиально новых космических комплексов оперативного детального наблюдения.
Развитие оптико-электронных технологий должно было обеспечить, по сравнению с фотографическими методами, более оперативную передачу на Землю цифровых потоков видеоинформации, лучшее геометрическое разрешение и более широкий спектральный диапазон измерений, а также позволить в несколько раз увеличить срок активного существования космического аппарата на орбите.
Однако первым в советской программе дальнейшего развития средств ДЗЗ стоял вопрос принципиальной возможности использования оптико-электронной аппаратуры для целей и задач космического видового наблюдения. Отработку этих вопросов производили на КА «Метеор-Природа». Из названия видно, что за основу был взят КА серии «Метеор», созданный первоначально для решения метеорологических задач. Но именно КА «Метеор» отвечал практически всем требованиям, присущим КА ДЗЗ, например: необходимость выдерживание высокой точности параметров орбиты не только после вывода искусственного спутника на орбиту, но и в течение всего периода активного существования, высокая точность ориентации и стабилизации, мощная система энергопитания с большим динамическим диапазоном нагрузок и сложной логикой управления, обеспечение постоянства температурного режима, обеспечение срока активного существования не менее двух лет.
Советская программа изучения Земли из космоса с помощью спутников «Метеор-Природа» началась в 1974 г.5 запуском экспериментального космического аппарата, оснащенного многозональной телевизионной аппаратурой. Главными задачами программы «Метеор-Природа» являлись:
• создание и отработка специальной аппаратуры, методов получения, передачи и обработки многозональной телевизионной информации разных классов разрешения для изучения природных ресурсов;
• отработка аппаратуры и методов коррекции траектории КА с целью обеспечения нужных орбит и наведения трасс КА на тестовые полигоны;
• создание и отработка методик обработки и интерполяции многозональной телевизионной информации в интересах различных отраслей народного хозяйства и наук о Земле;
• создание научно-технического задела для развития и усовершенствования КА дистанционного зондирования Земли и их аппаратуры;
• накопление опыта экспериментальной эксплуатации КА ДЗЗ.
С целью поэтапной проверки и отработки в реальных условиях новых информационно-измерительных средств получения многозональной космической информации высокого и среднего разрешения, а также для решения методических вопросов обработки и интерполяции измерительной космической информации в 1980-1982 гг. проводился комплексный эксперимент6.
В этом эксперименте имелась возможность осуществлять одновременную съемку земной поверхности с помощью сканирующих устройств различного типа в 10 поддиапазонах спектра от 0,4 до 2,4 мкм с разрешением от 50 до 800 м в полосах обзора от 30 до 2000 км.
Эксперимент проводился с использованием трех комплексов бортовой и наземной информационной аппаратуры, предназначенной для наблюдения земной поверхности. На КА «Метеор-Природа» второй модификации, который 18 июня 1980 г. был выведен на синхронно-солнечную орбиту со средней высотой 634 км, были установлены7:
1) экспериментальный бортовой информационный комплекс БИК-Э в составе многозонального сканера среднего разрешения с конической оптико-механической разверткой (МСУ-СК) многозонального сканера высокого разрешения с электронной разверткой (МСУ-Э), устройства преобразования и уплотнения информации, цифрового радиопередающего устройства в диапазоне 460-470 Мгц;
2) экспериментальная многозональная система «Фрагмент» в составе оптико-механического сканера с устройством калибровки, системы фотоприемников с волоконно-оптическим коллектором, цифрового передающего устройства в диапазоне 1000 МГц.
3) эксплуатационный радиотелевизионный комплекс.
Для всех экспериментов с использованием КА «Метеор-Природа» была характерна комплексность изучения как земной поверхности, так и атмосферы. Поэтому совместно с упомянутыми многозональными телевизионными приборами на КА «Метеор-Природа» испытывались в разных сочетаниях еще десять приборов, работающих в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах спектра.
Главным итогом отработки основной информационной системы КА «Метеор-Природа» - многозонального комплекса - и космического аппарата в целом был переход от отдельных экспериментов к опытной эксплуатации этой космической системы в составе одного-двух КА и трех наземных пунктов приема и обработки информации.
Одновременно с получением информации в интересах народного хозяйства при разработке и летных испытаниях КА «Метеор-Природа» впервые в отечественной практике был решен ряд проблем, важных для развития космической техники дистанционного зондирования.
Тем более что у космических аппаратов серии «Метеор-Природа» были заимствованы отдельные приборы дистанционного зондирования, методики обработки и интерпретации поступающей информации, а также особенности для практического применения спутников следующего поколения «Ресурс-О1».
Космические аппараты серии «Ресурс-О» оснащались аппаратурой высокого (МСУ-Э) и среднего разрешения (МСУ-СК), обеспечивающей съемку поверхности Земли в нескольких спектральных диапазонах. Информационные возможности отечественной системы на базе ИСЗ «Ресурс-О» были сопоставимы с возможностями американской системы ДЗЗ ЬАКОБАТ8. Первый оперативный ИСЗ «Ресурс-О1» (Космос-1939) был запущен 20 апреля 1988 г. с полигона Тюратам и выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 617 х 660 км с наклонением 97°.
Бортовой информационный комплекс космического аппарата серии «Ресурс-01» был предназначен для получения, формирования, уплотнения и передачи на наземные пункты приема информации дистанционного зондирования, полученной в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. В состав бортового информационного комплекса входили бортовая измерительная аппаратура (БИА) и бортовая информационная система (БИС). В свою очередь, БИА включает:
• моноблок из двух многозональных оптико-электронных сканирующих устройств высокого разрешения МСУ-Э, установленных на общей поворотной платформе;
• два комплекта многозонального оптико-механического сканирующего устройства среднего разрешения с конической разверткой МСУ-СК.
Сравнительные параметры этих устройств приведены в таблице.
Из вышеизложенного видно, что в исследуемый период не только была доказана возможность, но сделаны первые шаги по использованию оптико-электронной аппаратуры для ДЗЗ из космоса. Что подтвердилось и созданием дву
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.