Система дистанционного зондирования земли на международной космической станции

      Комментарии к записи Система дистанционного зондирования земли на международной космической станции отключены

Система дистанционного зондирования земли на международной космической станции

С.М. Басков, В.Ф. Земсков

На сегодня в РФ существует недостаток данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) в связи с отсутствием нужной орбитальной группировки космических аппаратов. Для частичного удовлетворения информационных потребностей национальных и частных организаций РФ и зарубежных стран ответом Федерального космического агентства создается совокупность оптико-электронных модулей мониторинга поверхности Почвы, которая будет установлена на русском сегменте Интернациональной космической станции (МКС).
В соответствии с этим между Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. С.П. Королева,  Научно-производственным концерном «БАРЛ» и компанией Earth Video Camera Inc. было заключено договоренность по осуществлению совместного проекта по эксплуатации и установке на борту русского сегмента МКС данной совокупности.

Рис. 1. Схема размещения оптико-электронных модулей на русском сегменте МКС

Необходимо подчеркнуть, что установки системы и стоимость создания оптико-электронных модулей на российский сегмент МКС значительно ниже, чем затраты на ввод и создание в эксплуатацию подобного по чертям космического аппарата ДЗЗ.
Разработка оптико-электронных модулей и развертывание сети наземных станций осуществляются за личные средства участников проекта, а установка камер на МКС — за счет государственного бюджета РФ.
Совокупность складывается из двух оптико-электронных модулей большого и среднего разрешения с разными режимами съемки. Схема размещения камер на борту МКС представлена на рис. 1.

HRC (High Resolution Camera)

Рис. 2. Схема съемки камерой большого разрешения

Оптико-электронный модуль большого разрешения будет размещен на подвижном манипуляторе, что разрешит осуществлять как классическую кадровую съемку (рис. 2), так и высокодетальную видеосъемку с пространственным разрешением около 1,1 метра.

Всего за виток вероятно 18 включений длительностью около 60 секунд с частотой 3,25 кадра в секунду.

Рис. 3. Внешний вид камеры большого разрешения

Чёрта камеры большого разрешения представлены в табл. 1. Необходимо подчеркнуть, что на сегодня таковой метод съемки ни на одном из существующих космических аппаратов ДЗЗ не реализован.

Внешний вид камеры большого разрешения представлен на рис. 3.

Характеристики оптико-электронного модуля большого разрешения

Режим съемки Мультиспектральный (R, G, B)
Фокусное расстояние, м 2,54
Относительное отверстие, см 8
Тип датчика КМОП-матрица, (CMOS) формат 35 мм,
Число пикселей 3048 х 4560
Пространственное разрешение, м 1,15
Радиометрическое разрешение, бит/пиксель 12
Размер кадра по горизонтали, км 5,03
Размер кадра по вертикали, км 3,36
Количество, мм 500 х 500 х 1200
Масса, кг

MRC (Medium Resolution Camera)

Рис. 4. Схема съемки камерой среднего разрешения

Оптико-электронный модуль среднего разрешения рекомендован для съемки земной поверхности в мультиспектральном диапазоне (в т.ч. и ближнем красном) с разрешением 5,5 м. и шириной полосы захвата около 47 км (рис. 4). Характеристики модуля среднего разрешения представлены в табл. 2. Камера будет создавать постоянный круглосуточный мониторинг, меняя коэффициент компрессии при съемке водной и неосвещенной части земной поверхности.

Реализация для того чтобы режима разрешит накопить неповторимый банк данных дистанционного зондирования Почвы. Внешний вид камеры большого разрешения представлен на рис .5.

Рис. 5. Внешний вид камеры среднего разрешения

Таблица 2

Чёрта оптико-электронного модуля среднего разрешения

Режим съемки Мультиспектральный (R, G, B, NIR)
Фокусное расстояние, м 0,455
Относительное отверстие, см 7,3
Тип датчика Личная линейная ПЗС-матрица (CCD) для каждого цветового канала.
Число пикселей 8800
Пространственное разрешение, м 5,38
Радиометрическое разрешение, бит/пиксель 13
Ширина полосы захвата, км 47,38
Количество, мм 200 х 200 х 750
Масса, кг

Еще одним несомненным преимуществом данной совокупности оптико-электронных модулей есть возможность её технического усовершенствования в ходе эксплуатации, и возможность проведения своевременного обслуживания (ремонта) оборудования силами экипажа МКС при обнаружения неисправностей либо происхождения нештатных обстановок.

Эти с оптико-электронных модулей будут поступать на установленный бортовой компьютер и записываться на твердотельные накопители неспециализированной емкостью 250 ГБ объединенных в RAID конфигурацию. Бортовой компьютер кроме этого будет осуществлять управление камерами и принимать командные файлы, сигнал синхронизации времени с МКС и эти телеметрии станции.

Поток разрешённых будет транслироваться по скоростной совокупности передачи данных на распределенную сеть наземных станций, развернутую ЗАО НПК «БАРЛ» (рис. 6) и партнерами, а после этого, с применением серверных разработок, передаваться в единый центр для обработки. Для реализации таковой совокупности создается обработки и центр приёма данных ДЗЗ, главными задачами которого будет централизация, хранение, распространение и обработка данных, поступающих от разных наземных станций.

Характеристики антенных совокупностей приведены в табл. 3.

Рис. 6. Распределенная сеть наземных станций ЗАО НПК «БАРЛ»

Таблица 3

Чёрта антенных совокупностей

Диаметр зеркала, м 3,7
Тип Однозеркальная прямофокусная
Тип опорно-поворотного устройства 3-х осная (с динамической третьей осью)
Диапазон рабочих частот, МГц 7 800 – 8 450
Поляризация Правая круговая
Коэффициент усиления G с учетом утрат в тракте, дБ 47,8
Добротность, дБ/К 26,15
Уровень боковых лепестков, дБ — 18
Диапазон вращения, град

по азимуту

по углу места

по углу наклона

-270 до +270

0 до 180

-6 до +6

Большая скорость поворота антенны, град/с

по азимуту

по углу места

по углу наклона

20

20

10

Тип модуляции BPSK, QPSK, OQPSK, 8PSK,16ASK
Скорость приема информации, Мбит/с До 1000
Допустимая скорость ветра, м/с Рабочая 25

Предельная 50

Масса, кг 500

Потому, что операторами большинства спутников ДДЗ, представленных на сегодня на рынке, являются зарубежные компании, то заказ новой съемки неизменно связан с целым рядом организационных, и денежных трудностей. Срок исполнение заказа актуальной космической съемки может составлять до 45 дней а также выше. К тому же не все территории являются дешёвыми для съемки в интересах РФ по политическим соображениям.

Наличие возможности самостоятельно закладывать программы съемки в совокупность оптико-электронных модулей, установленных на русском сегменте, снимает временные и политические ограничения, конечно предоставляет возможность выбора приоритетных районов съемки, в зависимости от ситуации либо требований клиента.

В целом направляться подчернуть, что в следствии национально-частного интернационального партнерства Ракетно-космической корпорации «Энергия» им С.П. Королева, Научно-производственного концерна «БАРЛ» и компании Earth Video Camera Inc. формируется новый подход к предоставлению востребованных на рынках РФ и зарубежья одолжений по ДЗЗ.

Земля с Международной космической станции — интервальная съемка видео.Это нереально красиво.


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: