Оперативный метеорологический спутник «Метеор-2» (рис. 4), как уже отмечалось, представляет собой второе поколение метеорологических ИСЗ и обладает более высокими характеристиками по сравнению с ИСЗ «Метеор» первого поколения. Состав аппаратуры, устанавливаемой на оперативных ИСЗ «Метеор-2», приводится в табл. 2. Из нее видно, что на этих ИСЗ установлены три типа сканирующей обзорной аппаратуры, работающей в различных участках спектра: в видимом (0,5—0,7 мкм) и инфракрасном (8—12 мкм и 11,10 — 18,70 мкм).
Первый тип аппаратуры (ТВ-) предназначен для получения изображения облачности ледяных и снежных полей, а также других видов подстилающей ‘поверхности. Поскольку эти объекты обладают различными коэффициентами отражения, то это позволяет получать изображения с широким – диапазоном полутонов. На оперативных спутниках «Метеор-2» телевизионная аппаратура представлена в двух видах:
1. Сканирующий телефотометр для автоматической (прямой передачи изображения облачности, т.е для получения (неоперативной основе) региональных изображений непосредственно того района, над которым пролетает ИСЗ и где установлена наземная аппаратура приема. Данный режим работы называется режимом непосредственной передачи изображений.
Общий вид усовершенствованного метеорологического ИСЗ «Метеор-2»:
1 — панели солнечных батарей;
2 — экран системы терморегулирования;3 — датчики системы ориентации солнечных батарей;
4 — корпус герметического отсека;
5 — приемопередающие антенны;
6 — приборный отсек с научной аппаратурой
2. Сканирующая ТВ-аппаратура, предназначенная для получения глобальных изображений (т. е. для всей Дневной стороны Земли). Этот режим работы называется режимом запоминания информации. ТВ-аппаратура ИСЗ «Метеор-2» дает возможность различать облачность на фоне подстилающей поверхности при условии достаточной освещенности в районе съемки (при высоте солода1 над местным горизонтом более 5°).
Для обнаружения и прослеживания облачности на теневой стороне Земли используется ИК-аппаратура, работающая в участке спектра 8—12 мкм. Одновременно с этим ИК-аппаратура на всех метеорологических ИСЗ также успешно работает по съему информации и на освещенной стороне Земли. Другими словами, с помощью ИК-аппаратуры осуществляется глобальный съем информации, как на теневой, так и на освещенной части каждого рабочего витка. Яркость (тон) изображения какого-либо объекта на инфракрасном снимке определяется главным образом температурой излучающей поверхности. Облака, имеющие чаще всего более низкую температуру, чем подстилающая поверхность, представляются на инфракрасных снимках яркими зонами на фоне серой или темной подстилающей поверхности.
3. Сканирующий восьмиканальный ИК-радиометр.
Как уже отмечалось, ИСЗ «Метеор-2» запускаются на приполярные орбиты, близкие к круговым, имеющие высоты около 900 км. Углы наклона их плоскостей к плоскости экватора составляют 81,2°. За один оборот вокруг Земли ИСЗ «Метеор-2» может снимать Тр- и ИК-информацию в режиме запоминания с территории, составляющей около 20% поверхности земного шара. Из опыта использования спутниковой информации известно, что в интересах службы погоды она должна собираться с территории всего земного шара несколько раз в сутки. Это можно сделать только с помощью системы из нескольких одновременно функционирующих оперативных метеорологических ИСЗ.
Дело в том, что оперативный ИСЗ, выведенный на орбиту высотой около 900 км, имеет период обращения Т = 102,5 мин. За это время Земля успевает повернуться вокруг своей оси на угол около 25,6°, что соответствует линейному смещению около 2800 км на экваторе и около 1500 км на широте Москвы. В то же время ширина полосы обзора бортовой научной аппаратуры ИСЗ «Метеор-2», согласно табл. 2, равняется для ТВ-аппаратуры 2100 и 2200 км, а для ИК-аппаратуры 2600 км. Это значительно меньше межвиткового смещения проекции орбиты ИСЗ на экваторе. Следовательно, с помощью одного ИСЗ «Метеор-2» нельзя без пропусков в экваториальной зоне «осматривать» всю поверхность Земли. При создании метеорологической системы требуется, чтобы плоскости орбит входящих в нее ИСЗ были определенным образом разнесены по долготам восходящих узлов. Так, например при создании системы из двух ИСЗ восходящие узлы их орбит должны быть разнесены на 90—100° по долготе на экваторе, а при создании системы из трех ИСЗ – на 60°. Кроме того, известно, что через некоторое время после запусков ИСЗ вследствие прецессии орбит, о чем говорилось ранее, их проекции на земную поверхность будут сходиться вместе или наоборот расходиться на расстояния, более допустимых, В результате этого ИСЗ будут фотографировать одну и ту же местность или оставлять непросмотренными значительные территории.
Такое нежелательное явление возникает из-за разных высот орбит, на которые выводятся ИСЗ. Чтобы избежать это явление, необходимо после запусков ИСЗ проводить коррекцию их орбит. Для этой цели на борту метеорологических ИСЗ должны быть установлены специальные корректирующие двигательные установки, позволяющие изменять высоту орбиты ИСЗ до необходимых значений.
Одним из таких типов корректирующих двигателей является ионноплазменный двигатель, создающий тягу за счет высоких скоростей излучаемой двигателем плазмы. Такой двигатель впервые был установлен на метеорологическом ИСЗ «Метеор», запущенном 29 декабря 1971 г. С помощью двигательной установки, которая была включена с 14 по 22 февраля 1972 г., была увеличена высота орбиты ИСЗ на 16,5 км с цельно доведения количества витков, совершаемых им в течение суток, до 14. Последнее позволило в дальнейшем осуществлять съем метеорологической информации с помощью этого ИСЗ «Метеор» строго с одних и тех же районов земного шара и почти в одно и то же время суток, что очень удобно для прогноза погоды.
Расчеты и многолетняя практика работы показала, что в составе космической метеорологической системы практически достаточно иметь два оперативных ИСЗ и один-два экспериментальных. С помощью двух оперативных ИСЗ, плоскости орбит которых по экватору отстоят друг от друга примерно на 90—100° (рис. 5), система позволяет в течение суток дважды собирать информацию примерно с 80% поверхности Земли. При этом каждый из районов планеты’ наблюдается с интервалом около 6 ч. Автоматическая (прямая) передача и ИК-изображений может приниматься во время пролета ИСЗ в зоне радиовидимости наземных пунктов оснащенных простейшей аппаратурой и расположённых в любой точке земного шара.
Зона уверенного приема такой информации имеет радиус около 2500 км. Это позволяет любому пункту осуществлять прием информации с каждого ИСЗ как правило, на двух витках днем и на двух витках ночью. За один сеанс съема информации, который продолжается в среднем около 10 мин, принимается информация о территории, равной 2100 X 4500 = 9450000 км²
Метки: ось, аппарат, экватор, метеор