Метеорологические спутники

Метеорологический спутник — искусственный спутник Земли, созданный для получения из космоса метеорологических данных о Земле, которые используются для прогноза погоды. Спутники этого типа несут на борту приборы, с помощью которых наблюдают в частности за температурой поверхности Земли и облачным, снеговым и ледовым покровом. Методы получения метеоинформации и способы её обработки с помощью метеоспутников изучает спутниковая метеорология.

Метеоспутники вместе со станциями приёма и обработки данных образуют метеорологическую космическую систему. В современной России эксплуатацией метеоспутников занимается организация ГУ «НИЦ „Планета“», страны Европы обслуживает организация EUMETSAT.

Возникновение

Запуск спутника «Метеор-3»

Метеорологи почти сразу после запуска первых спутников заинтересовались возможностью наблюдать за атмосферой Земли из космоса. В США уже в апреле 1960 года был запущен аппарат «Тирос-1» доказавший пригодность спутников для наблюдения за погодой. Глобальная спутниковая система «Тирос» была развёрнута в феврале 1966 года.

В СССР после серии запусков технологических спутников 25 июня 1966 года был выведен на круговую орбиту спутник «Космос-122» с комплексом приборов для телевизионных, актинометрических и инфракрасных измерений. После запуска в 1967 году спутников «Космос-144» и «Космос-156» начала функционировать советская спутниковая система «Метеор», используемая много лет в странах СЭВ. В настоящее время в России эксплуатируется космическая гидрометеорологическая система «Метеор-3».

Серии метеоспутников

В Советском Союзе использовались спутники серии «Метеор». В США применялись в разные годы спутники серий «Тирос», «Нимбус», «NOAA», «GOES». В Китае используется серия спутников «Фэнъюнь».

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ СПУТНИКИ

Уже несколько раз упоминались метеорологические спутники Земли. Остановимся на них более подробно. 4 октября 1957 г. па орбиту был выведен первый искусственный спутник Земли. Это открыло такие перспективы для исследования атмосферы и космического пространства, которые и сейчас, спустя более чем два десятилетия, трудно полностью оценить. Сразу же возникли новые представления об атмосфере, имеющие не только общепознавательное, но и практическое значение — для прогнозирования погоды. С метеорологических спутников можно получать непрерывную информацию с большой территории.

В 1905 г. впервые в истории метеорологии была получена картина облачного покрова почти над всей земной .поверхностью. Заметим, что на спутнике ведется съемка и в ночное время. При этом следует вспомнить, что наземные наблюдения дают подробные сведения лишь об 1/5 земной поверхности, а следовательно, 4/5 остаются освещенными очень слабо — это поверхность океанов, особенно па севере и юге планеты, горы, внутренние моря и т. д. Наблюдения за облачностью с Земли охватывают лишь 10-—20% всего покрова и зондируют атмосферу до высоты 20—25 км. Метеорологические спутники показывают общее распределение ряда метеорологических элементов всего Земного шара. Широта обзора спутника до 1000 км и выше. С помощью телевизионной аппаратуры спутника можно узнать формы и распределение облачности, снежного покрова и ледяных полей в океанах, температуру верхней границы облаков и открытых участков Земли и Океанов. На. очереди получение информации о зонах выпадения осадков, их интенсивности, распределении очагов грозовой деятельности. Спутники открыли возможность получения качественно новых сведений о состоянии погоды.

Что представляет собой метеорологический спутник? Это — искусственный спутник Земли, предназначенный специально для получения оперативной информации, о состоянии атмосферы над большими участками земной поверхности, используемой в службе погоды. Изображения облачности фиксируются в бортовом запоминающем устройстве на магнитной ленте и передаются на Землю при пролете спутника .над приземными пунктами. Зная о распределении облачности, можно сделать косвенные выводы об особенностях общей циркуляции атмосферы. Выведенный на орбиту спутник всегда проходит над заданной точкой земной поверхности в одно и то же местное время. Уже существует несколько серий метеорологических спутников. К ним относятся американские «Тайрос», «Нпмбус», «ЭССА», советские — «Космос», «Метеор».

Эксперимент на спутнике, оказавшийся успешным, позволил принять за основную систему спутник «Космос-122». Оп был выведен на круговую орбиту 25 июня 1966 г. На этом спутнике были смонтированы комплекс приборов для телевизионных, актинометрических и инфракрасных измерений и система, обеспечивающая длительную работу на орбите. «Космос-122» провел в полете четыре месяца, обеспечивая круглосуточную информацию, которая использовалась метеорологической службой нашей страны, а также передавалась за границу.

Метеорологический спутник представляет собой контейнер , с двумя панелями солнечных батарей. В нижней приборной части контейнера размещена научная аппаратура, в верхней — энергоаппарат (служебные системы). Обе эти части разделены и представляют собой герметические отсеки, С энергоаппаратным отсеком связан механизм электропривода солнечных батарей, раскрывающихся после отделения спутника от ракеты-носителя. После успешного запуска метеорологического спутника «Космос-122» были запущены. «Космрс-144» и «Космос-156». Можно считать, что с этого времени вступила в строй экспериментальная система «Метеор», -состоящая из спутников, пунктов приема, обработки и распространения информации и одновременно службы контроля состояния бортовых систем и управления** ими. Затем выпускались на орбиту все новые спутники с параметрами, близкими к параметрам, «Космос-122», причем с таким расчетом, чтобы взаимное расположение их орбит давало наблюдения за состоянием атмосферы над каждым районом Земного шара через 6 часов. Система спутников «Космос» и «Метеор» дала возможность получать информацию почти с половины поверхности планеты.

Перспективы развития метеорологических спутников Земли (сокращенно МСЗ) сводятся к следующему. Прежде всего, техническое усовершенствование самого спутника. Оно идет по нескольким направлениям. Это — устройство спутника: новые датчики и аппаратура, автоматизация средств приема, обработки и распространения информации, скорость ее передачи. Предполагается, что на специальном метеорологическом спутнике будет находиться метеоролог-бортнаблгодатель. Находясь на разных высотах, спутники делают снимки облачности в разных масштабах. На американском исследовательском спутнике «АТС-3», запущенном над Атлантическим океаном, установлена телевизионная камера, позволяющая передавать цветные изображения.

Многие до сих пор еще неясные вопросы строения атмосферы можно будет разрешить с помощью учащенных снимков области — получатся уже как бы не отдельные фотографии, а кинолента, воспроизводящая динамику, ход происходящих процессов. Существуют серии учащенного сбора информации — международный аэрологический день, полярные и геофизические годы и. др. Естественно, что такая информация с МСЗ окажется исключительно ценной. В то же время расширяется программа метеорологических наблюдений: вертикальное зондирование атмосферы, получение информации о вертикальном профиле атмосферного давления, влажности, количестве и интенсивности осадков, содержании озона, высоте снежного покрова и др. Спутник может собирать информацию от наземных станций, работающих в таких труднодоступных районах, как океаны, высокие горы, пустыни, быть и ретранслятором.

Нередки случаи, когда спутник делает настоящее метеорологическое открытие. Утром 24 апреля 1967 г. американский спутник «ЭССА-2» заснял над всей акваторией Каспийского моря облачность светло-серого тона с однородной-верхней поверхностью. Облака почти полностью повторяли береговую черту, за исключением лишь залива Кара-Богаз-Гол. Казалось, над морской поверхностью воз-. ник туман. Подтверждало такое предположение то, что. в восточной части - моря у сравнительно низкого острова Челекен были разрывы в облачном покрове с подветренной стороны. Следовательно, облачность была небольшой высоты —низкие слоистые облака или туман. Некоторые прибрежные станции на западном берегу моря отметили в это утро дымку. Как показал анализ, туман образовался при малооблачной погоде в воздухе, более теплом (16 — 20°), чем поверхность моря (8—14°). И лишь в Кара-Богаз-Голе воздух был на 3—4° теплее воды — вот почему здесь не было тумана. Вертикальная мощность тумана в южной и средней частях моря составляла 200—400 м, а в северной — до 600 м. Специалисты считают, что по обычной синоптической карте, полученной по приземным наблюдениям, нельзя было бы определить существование, тумана над акваторией моря. Считалось, что над всем Кавказом, морем .и северо-западом Ирана лежит общий покров слоистых облаков,— и лишь спутник показал истинную картину. Таким образом, буквально на наших глазах возникает новая отрасль науки — спутниковая метеорология, у которой большое будущее.

Метеор-М №1

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Метеор (значения).КА «Метеор-М» № 1

Основные сведения:

Дата и время запуска: 17 сентября 2009 19.55МСК

Ракета-носитель: Союз-2.1б/Фрегат

Платформа: «Ресурс-УКП»

Заказчики: Роскосмос

Росгидромет

Головной разработчик: ФГУП «НПП ВНИИЭМ»

Тип спутника: Метеорологический

Технические характеристики:

Масса КА, кг: 2630

Масса полезной нагрузки, кг: 1200

Параметры орбиты: Околокруговая, близкая солнечно-синхронной:

Средняя высота: 832 км

Период обращения: 101 мин

Наклонение: 98,8º

Корректируемость орбиты: Отсутствует

Габаритные размеры КА, м: Высота: 5,0

Ширина (с развёрнутыми БФ): 14,0

Диаметр корпуса: 2,5

Мощность БФ(начало\конец службы), Вт: 4500\4000

Срок активного существования: Не менее 5-и лет

Прошло: 2 года, 2 месяца

«Метеор-М» № 1 (Автоматический космический аппарат) — это первый из серии перспективных космических аппаратов гидрометеорологического обеспечения. Входит в состав космического комплекса (КК) гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М». Предназначен для оперативного получения информации в целях прогноза погоды, контроля озонового слоя и радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве, а также для мониторинга морской поверхности, включая ледовую обстановку. Создан по заданию Роскосмоса и Росгидромета на НПП ВНИИЭМ (г. Москва).]

Общие характеристики

Тип спутника — Метеорологический

Головной разработчик — ФГУП «НПП ВНИИЭМ»

Запуск — 17 сентября 2009

Современный статус — эксплуатируется

Средства выведения — Союз-2.1б/Фрегат

Орбита КА — круговая, солнечно-синхронная

высота: 832 км

наклонение: 98,77°

период обращения: 101,3 мин

Корректируемость орбиты — отсутствует

Стартовая масса КА, кг — 2630

Габаритные размеры, м

высота: 5,0 м

ширина с развёрнутыми БФ: 14,0

диаметр оп.окр. корпуса: 2,5

Площадь ФЭП, м² — 33,0

Мощность ФЭП, Вт — 4500/4000

[править]

Назначение

Обеспечение подразделений Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также других ведомств оперативной гидрометеорологической информацией.

КА предназначен для получения:

Глобальных и локальных изображений облачности, поверхности Земли, ледового и снежного покровов в видимом, ИК и микроволновом диапазонах;

Данных для определения температуры морской поверхности и радиационной температуры подстилающей поверхности;

Радиолокационных изображений земной поверхности;

Данных о распределении озона в атмосфере и его общего содержания;

Информации о гелиогеофизической обстановке в околоземном космическом пространстве;

Данных о спектральной плотности энергетических яркостей уходящего излучения для определения вертикального профиля температуры и влажности в атмосфере, а также для оценки составляющих радиационного баланса системы «Земля-атмосфера».

[править]

Состав КА

«Метеор-М» № 1(состав)

Спутник состоит из спутниковой платформы (СП) и полезной нагрузки (ПН). В состав ПН входят следующие системы:

Бортовой информационный комплекс(БИК) — предназначен для получения информации в целях решения задач гидрометеорологического обеспечения, мониторинга климата и окружающей среды, изучения природных ресурсов Земли, контроля гелиогеофизической обстановки в околоземном космическом пространстве.

Бортовая информационная линия

Радиолиния ДМ диапазона

Радиолиния М диапазона

Бортовой радиокомплекс системы сбора и передачи данных (ССПД)

Многозональное сканирующее устройство малого разрешения(МСУ-МР) — предназначен для широкозахватной трассовой съёмки (полоса захвата не менее 2800км) с получением изображения облачности, земной поверхности, ледового покрытия и др.в видимом и ИК-участках спектра с разрешением не хуже 1 км.

Комплекс многозональной спектральной съемки среднего разрешения (КМСС) — комплекс предназначен для получения многозональных изображений поверхности Земли и мирового океана с использованием гидрометеорологического и экоприродного мониторинга и обеспечения различных отраслей экономики оперативной космической информацией

Модуль температурно-влажностного зондирования атмосферы (МТВЗА-ГЯ)

Гелиогеофизический аппаратный комплекс (ГГАК-М) — комплекс предназначен для глобального мониторинга гелиогеофизических параметров с целью:

-контроля и прогноза радиационной обстановки в околоземном пространстве и состояние магнитного поля

-контроля и прогноза состояния ионосферы

-диагностики и контроля состояния естественных и модифицированных параметров магнитосферы, ионосферы и верхней атмосферы

10. Бортовой радиолокационный комплекс «Северянин-М»(БРЛК) — предназначен для сканирование поверхности Земли в радиодиапазоне в целях обеспечения безопасности мореплавания, исследования ледового покрова, мониторинга наводнений, гидрометеоролигического обеспечения сельскохозяйственного производства и прочее.

«Электро-Л» (ГГКК) ((сокр.) Геостационарный Гидрометеорологический Космический Комплекс) — серия российских спутников гидрометеорологического обеспечения второго поколения.

Серия разрабатывается с 2001 года в НПО имени Лавочкина по заданию Роскосмоса и Росгидромета как российский вклад во всемирную сеть метеорологического наблюдения. Международное название спутника: Elektro-L / GOMS ((сокр.) Geostationary Operational Meteorological Satellite)[2][3].

Первый из спутников, «Электро-Л № 1» (GOMS-2), заменил в орбитальной позиции 76° в. д. КА «Электро» (GOMS-1), прекративший работу в 1998 году. Вслед за Электро-Л № 1 будут запущены аналогичные спутники Электро-Л № 2 (GOMS-3) (в 2013 году) и Электро-Л № 3 (GOMS-4) (в 2015 году).

Предназначение

Космический комплекс (КК) «Электро-Л» был разработан для замены КА «Электро» (GOMS-1) и в основном служит для тех же целей, что и предшественник. КК «Электро-Л» предназначен для обеспечения Росгидромета оперативной информацией для анализа и прогноза погоды, изучения состояния акваторий морей и океанов, мониторинга условий для полётов авиации, а также изучения состояния ионосферы и магнитного поля Земли. Кроме того, КК способен вести мониторинг климата и глобальных изменений, вести контроль за чрезвычайными ситуациями и проводить экологический контроль окружающей среды.

Для достижения этих целей, аппараты «Электро-Л» снабжены оборудованием для проведения многоспектральной съемки Земли в видимом и инфракрасном диапазонах с разрешением 1 км и 4 км соответственно с периодичностью 30 минут. При необходимости периодичность съемки может быть уменьшена до 10-15 минут.

Также, с помощью гелиогеофизического аппаратурного комплекса ГГАК-Э[7] КК «Электро-Л» способен собирать данные о гелиогеофизической обстановке на высоте орбиты КА для решения задач гелиогеофизического обеспечения[6].

В дополнение, на спутнике установлена аппаратура для ретрансляции полученной информации, а также приёма и ретрансляции данных от автономных метеорологических платформ и сигналов аварийных буев системы КОСПАС-SARSAT.

Предполагается, что спутник проработает на орбите не менее 10 лет

История создания

Предшественник КК «Электро-Л», КА «Электро», являлся частью международной метеорологической сети, действующей под эгидой Всемирной метеорологической организации и её координирующего органа КГМС (Координационная группа по метеорологическим спутникам, англ. Coordination Group for Meteorological Satellites ). Эта группа появилась на свет 19 сентября 1972 года, когда представители Европейской организации космических исследований, Японии, Соединенных Штатов Америки, а также наблюдатели от Всемирной метеорологической Организация (ВМО) и Объединенного центра планирования глобальной программы исследований атмосферы (англ. Joint Planning Staff for the Global Atmosphere Research Programme) встретились в Вашингтоне, чтобы обсудить вопросы совместимости геостационарных метеорологических спутников[9]. Кроме того, позднее в зону ответственности КГМС были добавлены и спутники на полярных орбитах.

Принципы КГМС подразумевают, что информация со спутников находящихся в сети распространяется на добровольной и безвозмездной основе. Первые спутники вошедшие в глобальную метеорологическую сеть GOES были запущены США в 1977 г. За ними последовали спутники ЕКА (Meteosat (англ.)русск.) и Японии (Himawari (GMS) (англ.)русск.)[9]. Позже к ним присоединились метеоспутники Индии (Insat, Metsat) и Китая (FY-2).

После прекращения работы в 1998 году КА «Электро», Россия осталась без геостационарного сегмента метеорологических спутников (последний из высокоэллиптических спутников Метеор первого поколения проработал до 2005 года). Поэтому уже в 2000—2001 годах в НПО имени Лавочкина под руководством главного конструктора Владимира Евгеньевича Бабышкина началось проектирование КА второго поколения «Электро-Л», вывод которого на орбиту был изначально запланирован на 2006 год. Тем не менее, реальные работы по аппарату начались только с началом постоянного финансирования в 2005—2007 гг., когда комплекс «Электро-Л» был включён в Федеральную космическую программу России на 2006—2015 годы[10].

Хотя изначально запуск первого спутника серии «Электро-Л № 1» (GOMS-2) планировался в 2006 году[12], позже об был перенесён на 2008 год[13], затем на первый квартал 2010 года[14]. Пуск РН «Зенит-2SБ» с РБ «Фрегат-SБ» и КА «Электро-Л» был успешно произведён 20 января 2011 года.

Устройство

КК «Электро-Л» состоит из трёх частей: модуля полезной нагрузки, именуемого «Комплексом целевой аппаратуры», модуля служебных систем и адаптера для крепления к ракете-носителю.

[править]

Базовый модуль служебных систем

В качестве платформы, «Электро-Л» использует новую унифицированную спутниковую платформу НПО имени Лавочкина «Навигатор», разрабатываемую с 2005 г. Стартовая масса аппарата — 1797 кг, (сухая масса 1440 кг + 357 кг гидразина), срок активного существования — 10 лет[16][17].

Система электропитания состоит из одного фотоэлектрического генератора площадью 8.17 м² и КПД 26,8 %, разработанного в ИСС имени академика М.Ф. Решетнёва на основе трехкаскадных элементов из арсенида галлия производства НПО «Сатурн». Также в систему входит никель-водородная аккумуляторная батарея 30НВ-70А, ёмкостью 70 А·ч со средним напряжением разряда 35 В, которая обеспечивающая мощность 1700 Вт. Батарея также произведена в НПО «Сатурн».

Спутник оборудован трехосной системой ориентации, в состав которой входят гироскоп, три звёздных и два солнечных датчика, а также маховики. Система обеспечивает точность наведения полезной нагрузки 1-2' и амплитуду стабилизации 2.5". Бортовой комплекс управления для системы стабилизации создан в МОКБ «Марс», а комплекс автоматики и стабилизации — в НПЦ «Полюс».

Телеметрическая система производства ижевского радиозавода и командно-измерительная система, разработанная в ОАО «Российские космические системы», обеспечивают передачу телеметрических данных, прием команд управления и измерение параметров орбиты по радиолинии в диапазонах частот 5.7 МГц (Земля-Спутник) и 3.4 ГГц (Спутник-Земля).

Двигательная установка (ДУ) коррекции и стабилизации КК «Электро-Л» разработана в НПО имени С. А. Лавочкина и состоит из 8 ЖРД ТК500М, тягой 5 Н и 16 ЖРД К50-10.1 тягой 0.5 Н. Двигатели для ДУ произведены в НПО «Факел» в Калининграде. Запас топлива для ДУ составляет 357 кг (используется гидразин).

Кроме того, В НПО имени С. А. Лавочкина разработаны сама унифицированная платформа «Навигатор», выполненная в негерметичном исполнении, а также система терморегулирования, антенно-фидерная система и бортовая кабельная сеть.

«Электро-Л» № 1 (GOMS-2) — российский спутник гидрометеорологического обеспечения второго поколения. Разработан в НПО имени Лавочкина для замены спутника «Электро» (ГОМС-1) в той же орбитальной позиции 76° в. д.[2][3] и является частью серии из трёх однотипных КА Электро-Л.

Спутник был создан по заданию Роскосмоса и Росгидромета, и входит в состав всемирной сети метеорологического наблюдения. Международное название спутника: Elektro-L No.1 / GOMS-2 ((сокр.) Geostationary Operational Meteorological Satellite — 2).

Вслед за Электро-Л № 1 в 2013 году будет запущен аналогичный спутник Электро-Л № 2.

Предназначение

Электро-Л с помощью аппаратуры МСУ-ГС проводит[5][6] многоспектральную съемку в видимом и инфракрасном диапазонах с разрешением 1 км и 4 км, соответственно. Периодичность съемки — 30 минут.

Также на космическом аппарате установлен гелиогеофизический аппаратурный комплекс ГГАК-Э[7] для измерения параметров космического излучения. Предполагается, что спутник проработает на орбите не менее 10 лет.

История создания

Проектирование велось с 2001 года. Изначально запуск планировался в 2006 году[9], но потом был перенесён на 2008 год[10], затем на первый квартал 2010 года.[11] Пуск РН «Зенит-2SБ» с РБ «Фрегат-SБ» и КА «Электро-Л» был назначен на 25 декабря 2010 года,[12] но был перенесён на 20 января 2011 года,[13][14] когда был успешно запущен в 15:29 по московскому времени.[15]. 21 января 2011 года в 00.28 мск спутник был выведен на целевую орбиту.

Статус

Спутник работает в штатном режиме. 26 февраля 2011 года в 14:30 произведена успешная съемка Земли в 10 спектральных каналах[16] К настоящему моменту завершены летные испытания космического аппарата и начата опытная эксплуатация КА.[17]

8 сентября 2011 года глава Росгидромета Александр Фролов заявил, что установленная на спутнике аппаратура не соответствует заявленным показателям, а получаемая информация фактически бесполезна, так как отсутствует привязка измеряемых параметров по высоте.[