Дистанційний екологічний моніторинг (стр. 4 из 19)

Динамічні задачі приводяться до уточнення форми, розмірів і гравітаційного поля Землі, встановлення її справжньої форми, визначення потенціалів гравітаційного поля та гравітаційних аномалій, а також встановлення законів їхніх змін. Так, за допомогою обробки орбітальних вимірювань у наш час визначено коефіцієнта при членах розкладення у ряд гравітаційного потенціалу Землі до 14 – го порядка.

Спеціальні геодезичні ШСЗ використовуються як опорні точки, тобто точки з точно відомими на даний момент координатами. У залежності від методу задавання координат текучого місця положення ШСЗ розрізняють два способи розв’язання геометричних задач. При першому способі використовуються дані точного прогнозування орбіт ШСЗ (як це робиться під час навігаційних визначень з використанням ШСЗ); при другому способі координати текучого місця положення ШСЗ визначаються вимірюваннями з декількох наземних пунктів (кутомірних або дальномірних), координати яких відомі. Перший спосіб дозволяє провести геодезичну прив’язку будь-яких пунктів, устаткованих необхідним обладнанням. Однак досягнуті в наш час точності прогнозування орбіт (декілька десятків метрів) усе ще не придатні для геодезії. На практиці використовується другий спосіб, який може використовуватися для взаємної прив’язки пунктів, відносно яких супутник протягом визначеного часу знаходиться одночасно в зоні видимості. Цей спосіб можна реалізувати на базі використання оптичних кутомірних та радіотехнічних (дальномірних, допплерівських і кутомірно-дальномірних) систем для вимірювання місцеположення ШСЗ з наземних пунктів.

Для оптичних кутомірних вимірювань місця положення ШСЗ супутники устатковуються бортовими імпульсними джерелами світла (оптичними маяками) або використовуються для відбиття сигналів оптичних квантових генераторів наземних станцій. З метою забезпечення високої точності кутомірних вимірювань (±1-2") на наземних пунктах використовуються спеціальні високоточні фототеодолітні установки з наступною обробкою компаратором отриманих фотографічних зображень ШСЗ на фоні зірок. Висока точність забезпечується також фіксацією часу вимірювань, який

задається бортовим еталоном. Сигнали єдиного часу передаються по радіолініям орбітальних вимірювань.

В радіотехнічних далекомірних системах використовуються радіолокаційні вимірювання дальності з декількох сполучених пунктів, для чого на борту геодезичного ШСЗ встановлюється до чотирьох приймачів та передавачів (згідно кількості сполучених пунктів), які працюють на різних частотах. Як і при кутомірних методах, моменти вимірювань фіксуються в часі за сигналами бортового еталону часу.

Орбіти геодезичних ШСЗ мають бути наближеними до кругових на висоті 1000-1400 км (ШСЗ з оптичним маяком) або кругові на висоті близько 1000 км (ШСЗ з радіотехнічною апаратурою для далекомірних вимірювань).

1.6 Супутники для вивчення земних ресурсів

Основні області використання КА для розвідки земних ресурсів - це збір різноманітних океанографічних даних, моніторинг сільськогосподарських культур та лісових масивів, геологічна розвідка, вимірювання товщини снігового покриву та спостереження за пересуванням льодовиків, оцінка земельних ділянок в інтересах землекористування, оцінка якості води, теплове і топографічне картування місцевості, збір даних для прогнозування стихійного лиха (наприклад, землетрусів, повеней, лісових пожеж, див. табл. 1.2-1.3, рис. 1.9-1.11).

Таблиця 1.2

Основні технічні характеристики КА "Фрам"

Розрізнення на місцевості з висоти 200км, ум. од.:на чорно-білій плівціна спектрозональній плівці	20...ЗОЗО...50
Ширина смуги фотографування з висоти 200 км, км	180
Площа фотографування з висоти 200км, км2	17 млн
Робочі орбіти:мінімальна висота, кммаксимальна висота, км	210...229255...275
Діапазон широт моніторингу	82 півд.ш. ...82зах.ш.
Запас характеристичної швидкості, м/с	42
Час існування, діб	до 13
Маса КА, кг	до 6100
Тип ракети-носія	"Союз"

В основу використання КА для вивчення земних ресурсів покладена наступна фізична властивість: будь-яка речовина поглинає, випромінює, розсіює або відбиває (повністю або частково) електромагнітну енергію і характеризується властивою їй сигнатурою, яка пов'язана з довжиною хвилі та молекулярною будовою речовини. Дякуючи цьому можливе дистанційне вимірювання за допомогою широкого класу приладів, які можуть визначити (відшукати та зареєструвати) сигнатуру речовини без безпосереднього контакту з ним.

Рис.1.9. Загальний вигляд КА "Фрам" (Росія): 1 - комплексна рушійна установка; 2 - спускний апарат; 3 – відсік приладів; 4 - жалюзі системи терморегулювання; 5 - антени командно-програмно-траєкторної радіолінії; 6 - порохова гальмівна рушійна установка; 7 - кульовий балон з азотом системи виконавчих органів; 8 - чуттєві елементи системи керування рухом; 9 - фотокомплекс для багатозональної зйомки земної поверхні; 10 - уніфікована система відділення

Найбільш ефективними для польотів КА з метою вивчення земних ресурсів вважаються сонячно-синхронні кругові орбіти на висотах 500-900 км.

До складу наземного комплексу входять: станція супроводження, пункти збору інформації (яка передається безпосередньо або ретранслюється через супутники зв'язку), центр управління та центр обробки інформації. Обробка даних включає декодування, нормалізацію, трансформування, прив'язку до місцевості, вилучення інформації, індексацію, архівацію та збереження.

Таблиця 13

Основні технічні характеристики КА "Ресурс-Ф2"

Розрізнення на місцевості з висоти 200км, ум. од.:на чорно-білій плівціна спектрозональній плівці	9...1215...18
Ширина смуги фотографування з висоти 250 км, км	150
Площа фотографування з висоти 250 км, км2	20,7 млн
Фотометрична точність знімків, %:абсолютна	15
відносна між каналами	5
Число спектральних діапазонів	4 Х 6
Робочі орбіти:висота кругової орбіти	210...450
Висота еліптичної орбіти, км:мінімальна	170...250
максимальна	250...400
Діапазон широт моніторингу	82півд.ш....82зах.ш.
Нахил площини орбіти, град	62,8... 82,6
Час існування, діб	до 30
Маса КА, кг	до 6450
Тип ракети-носія	"Союз"

Рис. 1.10. Загальний вигляд КА "Ресурс-Ф2" (Росія): 1 - комплексна рушійна установка; 2 - підвісний відсік; З – спускний апарат: 4 - приладний відсік; 5 - жалюзі системи терморегулювання; 6 - антени командно-програмно-траєкторної радіолінії; 7 - порохова гальмівна рушійна установка; 8 - кульовий балон з азотом системи виконавчих органів; 9 - чуттєві елементи системи керування рухом; 10 - бленда зоряного апарата; 11 -чотирьох канальна апаратура для багатозональної зйомки земної поверхні; 12 - сонячна батарея

Рис.1.11. Схема еволюції КА моніторингу для дослідження природних ресурсів Землі: а - КА з фотоапаратурою без зламу оптичної осі; б - КА, які устатковані довго фокусною апаратурою із зламом оптичної осі; в - низькоорбітальний КА моніторингу з аеродинамічними компенсаторами 1 та теплозахисним екраном 2, тепловою блендою 3; г - КА, у якого корпус СА 4 виготовлений як корпус фотоапарата; д - КА з капсулами 5 для оперативної доставки фотоплівки на Землю; є - КА з капсульним автоматом 6; ж - оптико-електронний КА моніторингу; з - комплексний КА моніторингу

1.7 Космічні апарати для міжпланетних польотів

Конструкція міжпланетних КА відрізняється рядом особливостей, які пов'язані з тривалою дією факторів космічного простору. Це враховується підбором спеціальних матеріалів, герметизацією окремих вузлів, використанням спеціальних покривів, максимально стійких по відношенню до метеорної ерозії, спеціального антимеоритного захисту (на КК).

Орбітальні та міжпланетні станції складаються з наступних основних частин: відсіку приладів, блоку баків рушійної установки (РУ), коректую чого двигуна з вузлами автоматики, сонячні батареї, антенно-фідерного обладнання, радіаторів системи терморегулювання.

Для автоматичних міжпланетних станцій (АМС) серій "Зонд", "Марс", "Венера" (рис.1.12-1.13) характерні наступні режими роботи: тривала орієнтація робочих поверхонь сонячних батарей на Сонце, точна орієнтація відносно небесних орієнтирів перед корекцією траєкторії, орієнтація параболічної антени на Землю для встановлення інформативного зв'язку, стабілізація під час роботи коректуючої РУ.

Рис.1.12. СА "Марс-6" (праворуч - розріз): 1 - двигун відведення СА; 2 - двигун введення в дію витяжного парашута; 3 - антени зв'язку з станцією на орбіті; 4 - парашутний контейнер; 5 - антена радіовисотоміра; 6 - аеродинамічний гальмівний конус; 7 - прилади та апаратура системи автоматичного управління; 8 - основний парашут; 9 - автоматична марсіанська станція