// Вие четете...

Атмосфера

Спътниково сондиране на Земята.

„Ако сам не знаеш, попитай знаещия.“

Създаването и развитието на спътниковите средства и технологиите за дистанционно сондиране на Земята (ДСЗ) се явява към настоящия момент един от важните направления за използване на космическата техника за приложни, социално икономически и научни цели.

По света успешно се експлоатират десетки спътникови системи (СС) за ДСЗ. В различен стадий на разработка се намират от 200 до 300 нови проекта за реализация на перспективни възможности за наблюдение и снимки на Земята от космоса. Наблюдава се бърз прогрес в областта за повишаване на техническото ниво на спътниковите апарати и съкращаването на разходите за тяхното създаване и експлоатация. Това се осигурява за сметка на използване на нови конструкционни материали и методи за проектиране, минимизиране на едро габаритни характеристики, с разработки на унифицирани орбитални платформи, „интелектоализиране” на бордовите функции на основата на съвременните компютърни средства и технологии, с перспективни възможности за формирането на много спътникови „кластерни” системи от разнотипни СС за ДСЗ.

Водещите космически държави – САЩ, Русия, Страните от Европа, Китай, Япония и Индия реализират планове за развитие и обновяване на спътниковите групировки за ДСЗ и, в частност, метеорологичните спътници.

САЩ и Европейския съюз са пристъпили към създаването на съвместна полярно орбитална система от метеорологични спътници. Апаратурата на съвременните оперативни метеорологични спътници осигурява измерването на кратко оперативни вариации на времето в ниските слоеве на атмосферата. В резултат на обработката на спътниковата информация се изготвят прогнози за времето за близките 3-5 денонощия с оправдаемост не по-лоша от 80%. В течение на близките няколко години предварителния период за прогноза на времето ще нарасне до 7-10 денонощия при същата оправдаемост. Важна задача на спътниковите метеорологични системи си остава откриването на ранен етап и проследяване за развитието на опасни метеорологични явления (урагани, цунами, щормове и др.), които нанасят огромни щети на световната икономика.

Съвременната система от метеорологични спътници, осъществяващи оперативни наблюдения за състоянието на атмосферата, океаните и сушата е представена на рис. 1. Тя предполага осем геостационарни спътника (САЩ, Русия, Индия, Япония, Китай и Европейското космическо агентство), а също и редица полярни спътници на САЩ и Русия. Но за последните години приносът на Русия в спътниковата групировка е намалял, пустее руското място в геостационарната орбита, а на полярната орбита се намира всичко един спътник.


Рис. 1. Система от метеорологични спътници на Земята.

По тази причина към настоящия момент в Русия е приета и активно се изпълнява Федерална космическа програма (ФКП) за 2006-2015 г., включваща подраздел 2 „Дистанционно сондиране на Земята, хидрометеорологично наблюдение, екологичен мониторинг и контрол за извънредни ситуации”.

ФКП предполага създаването на шест спътникови системи за ДСЗ и съответните наземни средства. Основни цели на ДСЗ се явяват, в частност, получаване на фундаментални знания за Земята и мониторинга на природните ресурси. Към основните задачи на ФКП за ДСЗ влизат възстановяване и развитие на орбиталната групировка за ДСЗ, създаването на инфраструктура за достъп за ползване на ДСЗ. Основни ползватели на ДСЗ се явяват МО, МТ, МП, РАН, Роскосмос, Росхидромет, МСС и МЧС на РФ.

Съгласно ФКП се предвижда провеждането на мероприятия по създаването на следващите СС за ДСЗ:

– СС за метеорологични наблюдения;

– СС за мониторинг на Земята;

– СС за радиолокационни наблюдения.

Към първата група на СС се отнасят, в частност, спътниците „Метеор 3М”. Към 2012 г. е било планирано да се изведе в орбита и по нататък да се поддържа непрекъснато действаща групировка на полярно орбитални спътници от серията „Метеор”. Първия от тях „Метеор-М” № 1, който е пуснат на 17 септември 2009 г. Към настоящия момент вече са били проведени неговите летателни изпитания. Получени са и се анализирани първите данни от целевите бордови прибори. В бордовия информационен комплекс на този спътник са били включени:

– много зонално сканиращо устройство с малка разрешаваща способност (МСУ-МП);

– комплекс за много зонална спътникова снимка със средна разрешаваща способност (КМСС);

– модул за температурно влажностно сондиране на атмосферата (микро вълнови скенер МТВЗА-ГЯ);

– бордови радиолокационен комплекс („Северянин-М”);

– хелио геофизически апаратурен комплекс (ХГАК-М).

На втория спътник от тази серия допълнително се предлага да се установи инфрачервен спектрометър на Фурие. Третия спътник от серията „Метеор-М” е океанографски. Състава на неговата бордова апаратура е следната:

– много режимен радиолокационен комплекс в Х-диапазона на базата на активна фазирована антенна решетка (АФАР);

– скат термометър;

– скенер на цветността на океана;

– скенер на бреговата зона;

– апаратура за ренгеноскопия на атмосферата;

– бордови радио комплекс на система за сбор и предаване на данни.

Постоянно действаща групировка в състава на две геостационарни спътникови серии „Електро” с точка на стоене 76º и. д. и 14,5º з. д. (рис. 1) е трябвало да бъде въведена през 2011 г. Пускането на първия от тези спътници е бил планиран за 2010 г. Основното полезно натоварване – много зоналното сканиращо устройство МСУ-ГС (по характеристики е близко до прибора SEVIRI от европейските спътници на METEOSAT).

Към СС за мониторинг на Земята се отнасят спътниците за ДСЗ „Канопус В1” и „Канопус В2” за мониторинг на извънредни ситуации, океана, водните и земните ресурси, планирани за пуск през 2010 и 2011 г., съответно.

Освен това към тази СС се отнасят спътниците „Ресурс П-1” и „Ресурс П-2”, предназначени за мониторинг на природните ресурси, екологичната обстановка, и картографиране. Първият е пуснат през 2010 г., а вторият с краен срок до 2015 г.

Проблем за Русия се явява отсъствието на апарати за радиолокационно наблюдение: Преодоляването му се планира с помощта на програмата по създаването на СС за радиолокационно наблюдение „Аркон”. Пускането на първия спътник се планира за 2013 г., а вторият – за 2015 г. Особено внимание се отделя на сондирането на арктическите региони на Земята. За Русия ценността от групировката на радиолокационните СС се определя от това, че значителна част от територията на страната е покрита с облаци – по скоро като правило, отколкото като изключение.

В таблица са показани плановете по създаването на Руската групировка за СС.

По инициатива на Росхидромет и Роскосмос допълнително са развърнати работи по създаването на спътниковата система „Арктика”, предназначена за непрекъснато наблюдение на арктическите региони, недостъпни за наблюдение от геостационарни орбити. Орбиталната групировка СС „Арктика” трябва да се състои от два еднакви спътника на високо елиптични орбити, а също от два спътника за радиолокационно наблюдение на полярни орбити.

Федералната космическа програма също предвижда провеждане на мероприятия по създаването на перспективен многофункционален комплекс и центрове за наземни средства за прием, регистрация и обработка на спътникова информация от дистанционното сондиране на Земята.

План за създаване на Руска групировка от СС.

Наземните средства приемащи спътникова информация са намерили широко приложение на корабите от военноморския флот (ВМФ).

Един от важните източници за осветяване на хидрометеорологичната обстановка в дадена зона за осигуряване на корабите се явява автономния пункт за приемане на информация (АППИ), предназначена за получаване, анализ, обработка, документиране на снимки за постилащата повърхност (ледовите характеристики, зоните за опасни метеорологични явления и т.н.), а също така за баричните образования и свързаните с тях облачни системи и вихри.

Към настоящия момент руската промишленост за ВМФ е разработила комплекси за приемане и обработка на спътникова хидрометеорологична информация „Сюжет-М”, „Сюжет-МЦ” и с корабно базиране „Сюжет-КМ”. Образец за избора на спътникова снимка с отчет на зоната на осветеност на АППИ „Сюжет-МЦ” е показан на рис. 2.

Рис. 2. Избор на спътникова снимка с отчет за зоната на осветеност на АППИ „Сюжет-МЦ”.

Развитието на спътниците за ДСЗ ще позволи получаването на все нови и нови данни, необходими за анализа на хидрометеорологичната информация, разработката на прогнози с различен предварителен период и даване на препоръки по използването на силите и използването на оръжията и техническите средства.

Да разгледаме перспективите за развитие на СС с отчет на потребностите от хидрометеорологично осигуряване на Въоръжените сили (ХМО на ВС).

За най-пълно решаване на цялата съвкупност от задачи на ХМО на ВС перспективния състав на руската спътникова система на ДСЗ трябва да включва:

1. СС от два геостационарни метеорологични спътника за непрекъснато наблюдение на крупно мащабни атмосферни процеси в тропическата зона на Земята, служеща като основна „кухня за времето”, а също така за прилежащите й по-високо широтно лежащи райони, включително южните части на Русия;

2. СС от два средно височинни полярно орбитални метеорологични спътника за комплексно оперативно и регулярно наблюдение в глобален мащаб за обширна съвкупност от хидрометеорологични параметри на атмосферата, постилащата повърхност и околоземното пространство;

3. Един спътник за радио физическото наблюдение (в СВЧ – област на спектъра) за ледово разузнаване в районите на високите ширини и за океанологични изследвания на цялата повърхност на Световния океан;

4. Един спътник за радиолокационно наблюдение с високо и средно разрешение (1-50 м) за все сезонно наблюдение за решаване на редица задачи по осигуряването на ВМС;

5. Много спътникова система от малки спътници за високо оперативен мониторинг на земетресенията, техногенни и природни извънредни ситуации;

6. Много спътникова система от микро спътници за откриване на огнища на горски пожари, стихийни хидрометеорологични явления и други задачи, изискващи пределно висок периодически обзор.

Отчитайки сегашното състояние на орбиталната групировка на ДСЗ, достиженията на горе причисления състав на руската спътникова система за ДСЗ ще са необходими много години и може би ще бъде окончателно реализирана към 2020-2025 година.

За решаване на основните задачи на хидрометеорологичното осигуряване на ВС, руската спътникова метеорологична система трябва да представя следните видове информация:

– много спектрални снимки за облачното, снежно–ледовото и растително покритие на Земята с разрешение 0,5-1 км в редица диапазони на видимите и инфрачервените области на спектъра;

– много спектрални снимки на земната повърхност във видимата и инфрачервената области на спектъра с пространствено разрешение до 10-50 м за решаване на задачите на екологията, хидрологията, метеорологията и други специфични задачи на хидрометеорологично осигуряване на ВС;

– резултатите от радиолокационното наблюдение с разрешаване от 200-400 м за ледовото разузнаване по трасето на Северния морски път и други високо широтни райони на Световния океан;

– резултатите от сондирането в микровълновата област за оценка на температурата на водата на повърхността на океана и скоростта на при водния вятър независимо от облачността, определяне на зоните и интензивността на валежите;

– резултатите от спектрометрическите измервания изходящите излъчвания на Земята в специално подбрани участъци на инфрачервената и микровълновата области на спектъра с цел определяне на вертикалния профил на температурата и влажността на ниския слой от атмосферата, а също така и пълното й влагосъдържание;

– резултатите от радио метрическите измервания в инфрачервената и микровълновата области на спектъра за определяне на температурата на земната повърхност и горната граница на облаците;

– резултатите от сбора на данни от наземната мрежа на платформата сбор на данни.

Като цяло изискванията към основния набор на видовете спътникова метеорологична информация се състои в следното: по пространствено разрешение – 0,2-1 км, а по периодичност на глобалния обзор – 2-4 пъти в денонощие.

В перспектива при получаване на горе причислените видове хидрометеорологична информация от СС ефективността на хидрометеорологичното осигуряване на ВМС трябва значително да се повиши, което да позволи отстраняване зависимостта в приемането на спътниковата информация от чуждестранните СС.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар