30 Май

ПРИМЕНЕНИЕ ГРУППИРОВОК СВЕРХМАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

В настоящее время существует много способов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для целей ДЗЗ широко используют низкоорбитальные и геостационарные спутники, беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

Выделяют два направления получения пространственной информации о земной поверхности – съемка в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн (оптико-электронные системы) и съемка в сантиметровом радиодиапазоне (радиолокационные системы).

Оптико-электронные спутниковые системы  ДЗЗ позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн. Они способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. В оптико-электронных системах ДЗЗ, как правило, используются датчики с постоянным построчным сканированием. Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (0,45-0,90 мкм), и поэтому являются черно-белыми.

Радиолокационная космическая съемка выполняется в X-, C- и L-диапазонах. Радиолокатор излучает зондирующие импульсы и направляет луч диаграммы направленности антенны на зондируемый объект. Часть импульсов отражается от объекта, и датчик измеряет как характеристики отраженного сигнала, так и расстояние до объекта. Все современные космические радарные системы — это радиолокаторы с синтезированной апертурой, Synthetic Aperture Radar (SAR). Радиолокатор излучает собственный сигнал определенной частоты и затем регистрирует его, а поэтому не зависит от освещенности.

Радиолокационные съемки обладают рядом преимуществ и особенностей по сравнению с другими средствами наблюдения – оптическими, инфракрасными датчиками:

  • меньшая независимость от метеорологических условий;
  • независимость от условий освещенности;
  • возможность трехмерного портретирования объектов и построения карт рельефа местности;
  • возможность выявления специфических характеристик объектов наблюдения, характеризующих их диэлектрические свойства, динамические характеристики, внутреннюю структуру;
  • возможность наблюдения и обнаружения объектов, невидимых в оптическом или ИК – диапазонах электромагнитного спектра, скрытых снежным или растительным покровом, или по косвенным эффектам, например, по поверхностным проявлениям глубинных процессов в водной среде;
  • возможность получения дополнительной информации об объектах по их электродинамическим свойствам (резонансу, поляриметрическим характеристикам, отражательным, проникающим или поглощающим свойствам в зависимости от длины радиоволн).

Группы современных МКА. Несмотря на достаточно широкий размерный и функциональный диапазон, в целом современные МКА можно отнести к одной из трех групп.

  1. Спутники с массой порядка сотен килограммов, реально решающие задачи больших космических аппаратов (КА) в интересах специальных ведомств и в интересах коммерческих потребителей. Сюда относятся российские КА “Гонец-М”, близко примыкают “Канопус” (600 кг) и “Аист-2Д” (530 кг), целый ряд прикладных аппаратов на базе платформ SSTL 100–300+.
  2. Спутники в стандартном форм-факторе “Кубсат” размером до двенадцати юнитов 12U, а также несколько альтернативных форм-факторов: спутники “ТаблетСат” российской компании СПУТНИКС и платформы МКА разрабатываемые университетами и инициативными сообществами, как в образовательных целях, так и с коммерческой перспективой. Наиболее известное коммерческое приложение спутников формата «Кубсат» – это семейство космических аппаратов КА Dove (3U Кубсат) компании Planet Labs. Одни из аппаратов DOVE представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид спутника DOVE c развернутыми солнечными панелями

Спутники формфактора “Кубсат” – это самый популярный формат. Из более чем четырехсот “Кубсатов”, запущенных с 2000 года, 42% – коммерческие аппараты разного назначения и 31% – университетские спутники. Остальные запуски произведены в интересах правительств разных стран.

  1. Промежуточная группа – спутниковые системы более продвинутого технологического уровня, в сравнении с “Кубсат”, но еще не вышедшие на уровень полноценных прикладных решений. Как правило, это научные либо технологические аппараты, хотя и в этих сегментах кубсаты начинают доминировать.
  2. Одной из последних разработок является группировка спутников Dove, развернутая компанией Planet Labs. На одной солнечно-синхронной орбите (ССО) орбите размещается до 150 спутников. Каждый спутник из этой группировки делает 1 снимок в секунду. Принцип действия спутниковой группировки Dove напоминает линейный сканнер Земли. Наземные станции приема целевой информации ДЗЗ располагаются на территории США, Великобритании, Новой Зеландии, Германии и Австралии. Частоты, на которых работают спутники Dove приведены в Таблице 1

Таблица 1.

Частоты спутников Dove

Назначение радиолинии

Диапазон

Частоты

Широкополосная радиолиния целевой информации и телеметрии «X-band» 8025-8400 МГц
Радиолиния управления КА «S-band» 2025-2110 МГц
Резервная радиолиния телеметрии «»UHF 401-402 МГц
Резервная радиолиния управления КА «»UHF 449.75-450.25 МГц

К 2015 году было запущено несколько спутников. Информации о миссии, о носителях на этих спутниках, а также орбитах представлена в Таблице 2.

Таблица 2.

История запуска спутников

Миссия

Дата запуска Носитель Кол-во спутников на носителе

Орбита

Dove 2 4/19/2013 Soyuz 1 575 км, 65º
Dove 1 4/21/2013 Antares 1 300 км, 52º
Dove 3 11/21/2013 Dnepr 2 700 км, ССО
Flock 1

(USASAT-30F)

1/9/2014 Antares 28 400 км, 52º
Flock 1c

(USASAT-30F)

6/18/2014 Dnepr 11 620 км, ССО
Flock 1b

(USASAT-30F)

7/13/2014 Antares 28 400 км, 52º
Flock 1d’

(USASAT-30F)

1/10/2015 Falcon 9 2 400 км, 52º
Всего 99

Примеры изображений, получаемых со спутников  Dove предствалены на рисунке 2 и 3:

Рисунок 2. Снимок с аппарата DOVE для потребителя из сельского хозяйства

Рисунок 3. Снимок с аппарата DOVE для метеорологических служб

Анализ существующих систем ДЗЗ на основе малых космических аппаратов и отдельных группировок сверхмалых космических аппаратов показывают, что возможно создание систем, решающих задачи, поставленные перед ДЗЗ. При этом достигается значит экономический эффект, благодаря меньшим затратам ресурсов на запуск и обслуживание спутников. Тем не менее на качестве снимков, полученных со спутников, это никак не отображается.

Список литературы:

  1. Зинченко О.Н. Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (часть 1). Москва. Ракурс, 2004-2015.
  2. Дамдын О. С. Понятие, задачи и виды мониторинга земель [Текст] / О. С. Дамдын // Молодой ученый. — 2012. — №1.
  3. Mike Safyan . Overview of the Planet Labs Constellation of Earth Imaging Satellites,https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Planet-Labs-Safyan, 2015
  4. Шаров С.Н. Особенности мониторинга земной поверхности космическим аппаратом на геосинхронной и геостационарной орбите. 2008.
  5. Шевня М.С. Использование беспилотных летательных аппаратов для получения материалов дистанционного зондирования Земли.2013.
    ПРИМЕНЕНИЕ ГРУППИРОВОК СВЕРХМАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
    Written by: Алимкина Светлана Вячеславовна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 06/06/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.05.2017_05(38)
    Available in: Ebook