 |
|
 |
|
|
|
|
Государственное конструкторское бюро "Южное" им. М.К. Янгеля Ракеты и космические аппараты ©ГКБ "Южное" им. М. К. Янгеля, Днепропетровск, 2000 Наш адрес: ruzhany@narod.ru |
КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ПРИРОДОРЕСУРСНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
ЦЕЛЕВОЕ НАЗНАЧЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАПРАВЛЕНИЯ Задание на развитие направления работ по использованию средств космической техники для решения природоресурсных задач было впервые сформировано на государственном уровне в Постановлении ЦК КПСС и СМ СССР от 5 мая 1977 г., предусматривающем разработку и создание государственной космической эксплуатационной системы исследования природных ресурсов Земли "Ресурс". КБ "Южное" этим Постановлением поручено создание космической подсистемы "Океан" для проведения комп-лексного изучения океана в интересах разработки теории долгосрочного прогноза погоды и климата и внедрения ее в практику народного хозяйства, создания теоретических основ рационального использования биологических и минеральных ресурсов океана и обеспечения всесторонней хозяйственной деятельности на шельфе и отдельных акваториях, обеспечения оптимального и безопасного плавания, контроля за загрязнением океана. Создание подсистемы "Океан" началось с проведения в 1979...1982 г.г. научно- методических экспериментов с использованием космических аппаратов "Океан-Э" ("Космос-1076, -1151") и АУОС-3-Р-П-ИК ("Интеркосмос-20, -21"). Космические
аппараты "Космос-1076, -1151", созданные на модернизированной конструктивноаппаратурной базе серийного аппарата "Целина-Д" разработки КБ "Южное", были оснащены комплексами радиофизической, оптикоэлектронной и радиопередающей аппа-ратуры, а также системой сбора информации с буйковых платформ. Основными задачами экспериментов явились отработка методик синхронных дистанционных измерений физических параметров океана и атмосферы, разработка методов калибровки данных дистанционного зондирования на основе данных подспутниковых измерений, создание методик, алгоритмов и программ обработки данных спутниковых измерений и др. В целом поставленные задачи были выполнены. В ходе экспериментов отработаны методы измерений гидрофизических параметров в микроволновом, инфракрасном и видимом диапазонах спектра электромагнитного излучения поверхности океана. На основе полученного материала подтверждена возможность картографирования крупномасштабного распределения температуры поверхности океана, скорости ветра, границ и сплоченности ледового покрова, водозапаса облаков и др. Положительные результаты были получены и в экспериментах с системой сбора и передачи информации. В 1983...1986 г.г. были реализованы крупномасштабные натурные работы с экспериментальными спутниками "Океан-ОЭ" ("Космос-1500, -1602"), в которых приняли участие организации-потребители информации заинтересованных ведомств — Государственного комитета гидрометеорологии, Министерства рыбного хозяйства. Министерства морского флота, Академии наук СССР. На указанных космических аппаратах впервые в отечественной и мировой практике реализован режим комплексного наблюдения, обеспечивающий одновременное получение радиолокационных, радиотепловых и оптических изображений в совмещенной полосе обзора, а также оперативную передачу этих данных с борта космического аппарата в центры приема и непосредственно потребителям на автономные пункты приема. Информация от этих космических аппаратов использовалась при решении важных народнохозяйственных задач, в том числе для регулярного составления средне- и долгосрочных прогнозов ледовой обстановки в Арктике в интересах обеспечения морских операций, освещения ледовой и гидрометеорологической обстановки для проводки судов в экстремально тяжелых условиях (в районе острова Врангеля в 1983 г., в Охотском море и Татарском проливе в 1985 г.), в Антарктике (в 1985 г.) и в районах работы научно-исследовательских и научно-экспедиционных судов (в частности, обеспечение вывода из ледового плена в Антарктике судна "Михаил Сомов") и др. При наблюдении суши космические аппараты давали полезную информацию в части геологических и почвенных структур, степени увлажненности почв, динамики развития ледового покрова на внутренних морях, озерах и реках, контроля динамики паводковых процессов. За время работы космических аппаратов "Космос-1500, -1602" в 1983... 1985 г.г. 74 организациям-потребителям передано более 20 тысяч дубль-негативов и 30 тысяч фотоотпечатков. Результаты эксплуатации космических аппаратов позволили принять решение о стабилизации состава бортовой исследовательской аппаратуры последующих комплектаций и о создании эксплуатационной подси-стемы "Океан-О1". Всего было изготовлено и запущено шесть космических аппаратов "Океан-О1"; этот же аппарат в дальнейшем стал базовой основой первого украинского космического аппарата "Січ-1". Полученный опьгг дал возможность с гораздо большим пониманием подойти к формированию требований к эксплуатационной системе второго этапа, основывающейся на использовании космического аппарата "Океан-О". Разработка этого уникального аппарата, объединяющего на одном борту радиолокационную, радиометрическую, оптикоэлектронную (видимого и инфракрасного диапазонов) исследовательскую аппаратуру, широкополосную радиолинию, аппаратуру сбора и передачи информации, была выполнена в 1980...1990-е г.г. Дальнейшее развитие природоресурсное направление работ получило в рамках Общегосударственной (национальной) космической программы Украины (космическая система "Січ"). КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "ОКЕАН-Э" №1
Назначение аппарата: — проверка и отработка принципов построения аппаратуры зондирования поверхности океана из космоса;
— отработка методов комплексной обработки информации бортовых приборов и контактных данных; — отработка взаимодействия потребителей информации и средств получения и обработки данных. Постановщики экспериментов: Конструкторское бюро "Южное", Морской гидрофизический институт АН УССР, Мос-ковский НИИ приборостроения, Институт радиоэлектроники АН СССР, Опытно--конструкторское бюро Московского энергетического института, ЦКБ "Геофизика". Основные характеристики:
Состав исследовательской аппаратуры: — инфракрасный спектрорадиометр 174К1;
— сверхвысокочастотный радиометр "Радон"; — фотометр "Цвет"; — аппаратура сбора и передачи научной информации "Буказ-КА"; — система измерения температур ИС-1203М; — блок управления комплексом и вызова абонентов (морских буйковых станций) БУК. При выборе базового аппарата для проведения экспериментальных работ по природоресурсной тематике приняты во внимание следующие достоинства платформы космического аппарата "Целина-Д": — возможность размещения на борту космического аппарата комплекса исследовательской аппаратуры большой массы; — наличие мощной системы электроснабжения на основе ориентируемой солнечной батареи; — наличие в конструкции космического аппарата обращенных к Земле панелей большой площади, которые удобны для размещения на них крупногабаритных датчиковых устройств исследовательской аппаратуры; — возможность работы гравитационной системы ориентации в активном режиме с точностью ориентации ±3 град. Запуск космического аппарата осуществлен с космодрома Плесецк ("Космос-1076"). Успешные испытания космического аппарата подтвердили правильность основных принципиальных решений, заложенных при разработке.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "ОКЕАН-Э" № 2 Назначение аппарата: — проверка и отработка базовой исследовательской аппаратуры; — отработка методов комплексной обработки информации различных приборов и контактных данных; — совершенствование методик и алгоритмов автоматизированной обработки дистанционных и контактных данных; — отработка взаимодействия потребителей информации и средств получения и обработки данных. Постановщики экспериментов: Конструкторское бюро "Южное", Морской гидрофизический институт АН УССР, Институт радиотехники и электроники АН УССР, Московский НИИ приборостроения, Институт радиоэлектроники АН СССР, Опытно-конструкторское бюро Московского энергетического института, ЦКБ "Геофизика". Основные характеристики:
Состав исследовательской аппаратуры: — инфракрасный спектрорадиометр 174К1; — сверхвысокочастотный радиометр "Радон"; — радиолокационный измеритель рассеивания сигнала, отраженного морской поверхностью, "Сигма"; — фотометр "Цвет"; — аппаратура сбора и передачи научной информации "Буказ-КА"; — система измерения температур ИС-1203М; — блок управления комплексом и вызова абонентов БУК. Аппарат выведен на орбиту с космодрома Плесецк ("Космос-1151"). Построены карты температур Северной Атлантики. Проведены определения возраста льда с оценкой в две-четыре градации и индекса цвета водной поверхности в шести измерительных каналах в видимой области спектра.
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "ОКЕАН-ОЭ" Назначение аппарата: — оперативное обеспечение потребителей регулярной информацией о ледовой обстановке в полярных областях; — накопление потребителями данных по использованию дистанционного зондирования с помощью космических средств; — отработка исследовательской аппаратуры; — совершенствование методов и средств дистанционного зондирования ледовых полей. Постановщики экспериментов: Конструкторское бюро "Южное", Морской гидрофизический институт АН УССР, Институт радиотехники и электроники АН УССР, Московский НИИ приборостроения, Институт радиоэлектроники АН СССР, Опытно-конструкторское бюро Московского энергетического института, Научно-исследовательский институт космического приборостроения. Основные характеристики:
Состав научной аппаратуры: — комплекс радиофизической аппаратуры в составе: радиолокационная станция бокового обзора РЛС БО, сверхвысокочастотный радиометр РМ-0,8; — радиотелевизионный комплекс РТВК с многозональными сканирующими устройствами МСУ-М, МСУ-С; — сверхвысокочастотный спектрометр "НЮ" (на космическом аппарате №2); — система сбора и передачи информации "Кондор-2". Для обеспечения размещения, нормального функционирования и управления исследовательской аппаратурой была выполнена следующая модернизация базовой части космического аппарата: — точность ориентации космического аппарата в гравитационном режиме доведена до ±3 град, по крену и ±5...7 град, по тангажу и рысканию путем удлинения штанги гравитационного стабилизатора, увеличения массы груза на его конце и замены гиродемпферов со ста-тическими преобразователями тока на более эффективные; — астротелевизионная система индикации положения осей космического аппарата заменена на комплект магнитометра и датчиков направления на Солнце; — в состав космического аппарата введена аппаратура командной радиолинии "Коралл-А6" с более широкими функциональными возможностями. Были успешно выведены на орбиту с космодрома Плесецк два космических аппарата "Океан-ОЭ" ("Космос-1500, -1602"). Фактический срок активного существования космического аппарата в несколько раз превысил расчетное значение Результаты работы космического аппарата показали, что они могут успешно решать практические народнохозяйственные задачи. Это послужило основанием для подготовки решения о принятии космического аппарата в опытную эксплуатацию под Индексом "Оке-ан-О1". КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "ОКЕАН-О1"
Назначение аппарата: — оперативное обеспечение потребителей регулярной информацией о ледовой обстановке в полярных областях; — накопление потребителями опыта по использованию данных дистанционного зондирования с помощью космических средств;
— отработка исследовательской аппаратуры; — совершенствование методов и средств дистанционного зондирования ледовых полей; — построение температурных карт северной и экваториальной Атлантики; — изучение неоднородностей открытых акваторий Мирового океана. Заказчик: Государственный комитет по гидрометеорологии СССР. Основные характеристики:
Состав исследовательской аппаратуры: — комплекс радиофизической аппаратуры в составе: радиолокатор бокового обзора РЛС БО, радиометр РМ-08, блок обработки информации БОС; — радиотелевизионный комплекс РТВК с многозональными сканирующими устройствами МСУ-М, МСУ-С; — система сбора и передачи информации "Кондор-2"; — аппаратура стандарта бортового времени "Береза". На отдельных комплектациях КА дополнительно к указанному базовому составу устанавливались: — многозональное сканирующее устройство МСУ-СК разработки НИИ космического приборостроения (на космических аппаратах № 1,2, 3); — сверхвысокочастотный поляриметр ПИ разработки Московского НИИ приборостроения (на космических аппаратах № 1, 2); — спектрорадиометр видимого диапазона с высоким спектральным разрешением "Трассер" разработки Всесоюзного НИИ физико-технических и радиотехнических измерений (на космическом аппарате № 3). Информационно-измерительный комплекс космического аппарата формирует и передает по радиоканалам на частотах 137 МГц и 466 МГц на пункты приема: — радиолокационную информацию с размером элемента изображения 1,3x2,5 км в полосе обзора шириной 450 км; — радиометрическую информацию сверхвысокочастотного диапазона с размером элемента изображения 25x25 км в полосе обзора шириной 530 км; — многоспектральную информацию видимого и ближнего инфракрасного диапазона с размером элемента изображения 2x2 км в полосе обзора шириной около 1900 км и размером элемента изображения 410x410 м в полосе обзора шириной 1100 км. Конструкция космического аппарата и характеристики обеспечивающего комплекса соответствуют конструкции и характеристикам космического аппарата "Океан-ОЭ". Потребителями информации с космического аппарата явились организации Государственного комитета по гидрометеорологии, Министерства морского флота, Министерства сельского хозяйства, институты Академии наук, другие организации СССР (и соответствую-щие структуры Российской Федерации в настоящее время). Всего выведено на орбиту шесть космических аппаратов "Океан-О1" ("Космос-1766, -1869", последующие запуски регистрировались под наименованием "Океан"). Все запуски осуществлены с космодрома Плесецк. Полученная информация использовалась и продолжает использоваться для решения важных научно-хозяйственных задач, в том числе: — регулярное составление кратковременных и долгосрочных прогнозов ледовой обстановки в Арктике при планировании морских операций; — освещение ледовой обстановки при проводке судов в экстремально тяжелых условиях осенне-зимней навигации; — решение народнохозяйственных задач (определение влажности почв и влагозапаса, контроль паводковых ситуаций, анализ геологических структур в направлении выявления газо- и нефтеносных площадей и т.п.).
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "СІЧ-1" Космический аппарат "Січ-1" по своему функциональному назначению, составу аппа-ратуры и внешнему облику практически не отличается от ранее разработанных ГКБ "Южное" космических аппаратов "Океан-О1", подавляющая часть систем которых разработаны и изготовлены украинскими предприятиями. Задача запуска первого космического аппарата под юрисдикцией Украины сти-мулировала решение других не менее важных задач, связанных с созданием нацио-нальной инфраструктуры средств управления космическими аппаратами, приема, обра-ботки и распространения исследовательской информации, подготовкой в Украине поль-зовательских структур Все это послужило основой для создания космической системы "Січ-1" — первой украинской космической системы наблюдения Земли, предназначен-ной для получения информации о подстилающей поверхности Земли дистанционными и контактными методами. Если разработка и изготовление космического аппарата и ракет-носителей являются для Украины традиционной специализацией машиностроительного комплекса, то по другим важнейшим компонентам космической системы — наземному специальному комплексу и наземному комплексу управления космическим аппаратом — имелись только отдельные элементы, не способные обеспечить регулярное и полное выполнение необходимых системных функций. Так, только в Центре радиофизического зондирования Земли и Морском гидрофизическом институте Национальной академии наук Украины эпизодически принималась информация с космического аппарата "Океан-О1" в исследовательских целях. Командно-измерительные комплексы КИК-10, -16, -19 играли обеспечивающую роль по отношению к Центрам управления полетом космическими аппаратами, расположенным на территории Российской Федерации. Все перечисленные задачи создания системы "Січ-1" были успешно решены в сжатые сроки — менее двух лет. В результате в Украине создан наземный комплекс управления, который отвечает современным требованиям, не уступает аналогичным комплексам Российской Федерации и отличается от них однопунктной технологией работ по управлению космическим аппаратом и проведению траекторных измерений. Учитывая потребность национальных пользователей в информации дистанционного зондирования, в Украине создан наземный комплекс приема, обработки и распространения такой информации в составе Центра планирования и координации, пункта приема информации, Центрального государственного архива, комплекса средств связи и передачи данных. Запуск космического аппарата "Січ-1" осуществлен 31 августа 1995 г. с космодрома Плесецк ракетой-носителем 11К68. Только за первый год эксплуатации космического аппарата "Січ-1" обеспечено выполнение 130 заявок пользователей Российской Федерации и Украины. В процессе эксплуатации отработаны программное обеспечение и технология решения целого ряда на-роднохозяйственных задач (картирование болот и торфяников, определение зон увлажнения почв и полей приводного ветра в центральной части циклонов, оценка состояния озимых культур в осенне-весенний период, контроль динамики весенних паводков, в том числе экстремального в 1996 г., экологический контроль техногенных загрязнений в Украине и т.д.). Полученные результаты практического использования космической информации с космического аппарата "Січ-1" обеспечивают перспективу решения многих народнохозяйственных задач на государственном уровне и уменьшения вероятности ошибок в принятии важных решений в области землепользования, экологии, гидрометеорологии, строительства, геологии и других отраслей, контроля чрезвычайных ситуаций. КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ "ОКЕАН-О"
Назначение аппарата; космический аппарат "Океан-О" предназначен для изучения Мирового океана и суши в интересах народного хозяйства и наук о Земле и обеспечивает глобальную оптическую и микроволновую съемку с низким, средним и высоким разрешением. Данные дистанционных измерений предназначены для использования при решении следующих прикладных и фундаментальных задач: — составления морских гидрометеорологических и специализированных прогнозов; — обеспечения безопасности судоходства и выбора оптимальных маршрутов судов; — обнаружения районов загрязнения поверхности морей и океанов; — изучения деятельного слоя в океане; — изучения континентального шельфа; — определения и прогнозирования динамического и термодинамического состояния Мирового океана; — определения поля ветров по дрейфу облаков; — определения водозапаса облаков, границ зон осадков и их интенсивности; — определения физического состояния ледового покрова (разрушенность, возраст, заснеженность, торосность); — распознавания типов почв; — распознавания типов лесов; — контроля состояния растительности и почвы; — определения лесных и степных пожаров; — экологического и кризисного мониторинга; — исследования физико-геологических структур; — сбора контактных данных с платформ и передачи их в центры обработки. Заказчики: Национальное космическое агентство Украины, Российское космическое агентство. Постановщики экспериментов: Конструкторское бюро "Южное", Научно-исследовательский институт радиоизмерений (Украина), Научно-исследовательский институт космического приборостроения, Институт радиоэлектроники РАН, Опытно-конструкторское бюро Московского энергетического института, Всероссийский НИИ физико-технических и радиотехнических измерений, Институт аэрокосмического приборостроения (Российская Федерация), Институт радиофизики и электроники (Армения). Основные характеристики:
Состав комплекса исследовательской аппаратуры: — многоканальное сканирующее устройство высокого разрешения МСУ-В; — многоканальное сканирующее устройство среднего разрешения МСУ-СК; — два радиолокатора бокового обзора (право- и левосторонний); — трассовый сверхвысокочастотный радиометр Р-600; — трассовый сверхвысокочастотный радиометр Р-225; — многоканальный сканирующий сверхвысокочастотный радиометр "Дельта-2Д"; — поляризационный спектрорадиометр видимого диапазона на акустических фильтрах с высоким спектральным разрешением "Трассер"; — радиотелевизионный комплекс РТВК-М; — информационная система сантиметрового диапазона БИСУ-П; — синхронизатор времени и частот; — бортовая аппаратура системы сбора и передачи информации "Кондор-2М". Комплекс исследовательской аппаратуры в указанном составе обеспечивает формирование и передачу по радиоканалам на пункты приема: — радиолокационной информации с размером элемента изображения 1,3x2,5 км в двух полосах обзора шириной по 450 км; — радиометрической информации на двух длинах волн сверхвысокочастотного диапазона в трассовой полосе обзора 130 км с диапазоном измеряемых температур 50 ... 310 К; — многоканальной радиометрической информации сверхвысокочастотного диапазона с размером элемента изображения от 16x21 км до 87x115 км в полосе обзора 900 км при значении диапазона измеряемых температур 2.7 ... 330 К; — многоканальной информации видимого и инфракрасного диапазона с размерами элемента изображения 50...250 м в полосе обзора 180...200 км, от 245x157 м до 820x590 м в полосе обзора 600 км и 1,5 ...1,8 км в полосе обзора 1950 км; — спектрорадиометрической информации по 62 измерительным каналам в спектральном диапазоне 411 ... 809 нм; — информации, получаемой с платформ. В отличие от предыдущих разработок ГКБ "Южное" аппарат "Океан-О" выполнен по конструктивно-компоновочной схеме с горизонтальным расположением продольной оси в полете. Горизонтальная схема позволила разместить крупногабаритные двусторонние антенны, платформу и ферму с исследовательской аппаратурой в зоне полезного груза под обтекателем носителя и при этом не использовать высокоточные поворотные устройства в конструкции космического аппарата, что потребовало бы новых конструкторских решений по их размещению с учетом ограничений по массе, центровке, габаритам и др. Характерной особенностью внешнего вида космического аппарата является расположенная в верхней полусфере крупногабаритная панель фотопреобразователей солнечной энергии с одной степенью вращения. Комплекс обеспечивающей аппаратуры космического аппарата представляет собой: — унифицированную командно-измерительную систему сантиметрового и дециметрового диапазонов “Куб-Контур"; — модернизированную систему управления бортовым аппаратурным комплексом; — модернизированную информационно-телеметрическую систему дециметрового диапазона БИТС-2-7; — активную трехосную систему ориентации и стабилизации, обеспечивающую точность ориентации КА±10 угл. мин, с электромаховичными и жидкостно-реактивными исполнительными органами; — жидкостную двигательную установку; — систему электроснабжения на базе солнечной батареи площадью 32 м2 со среднесуточной выходной мощностью 1700 Вт; — систему ориентации солнечной батареи; — систему терморегулирования; — аппаратуру коммутации питания и управления; — антенно-фидерные системы. Все системы бортового обеспечивающего комплекса, как и конструкция космического аппарата, разработаны вновь или же прошли глубокую модернизацию. Разнообразие типов исследовательской аппаратуры (радиолокаторы, радиометры, сканеры видимого и инфракрасного диапазонов), широкий диапазон пространственных разрешений аппаратуры, большие функциональные возможности обеспечивающего комплекса придают космическому аппарату "Океан-О" уникальный характер и позволяют прогнозировать получение новых результатов при проведении комплексных натурных экспериментов. Космический аппарат "Океан-О" выведен на орбиту 19 июля 1999 г. с космодрома Байконур ракетой-носителем 11К77. Решением Российско-Украинской межгосударственной комиссии от 25.10.99 г. аппарат принят в эксплуатацию с 1 ноября 1999 г. Уже первые сеансы включений бортового исследовательского комплекса по штатной программе подтвердили блестящие информационные возможности КА "Океан-О". Пользователи и ученые мирового сообщества получили прекрасный инструмент синхронного многоспектрального дистанционного наблюдения поверхности океана и континентов.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
