Космические методы в океанологии
Шрифт:
Относительная точность измерений профиля поверхности океана с помощью этого высотомера была около 1 м. Длительность импульсов космического радиовысотомера могла изменяться в диапазоне от 10 до 130 нс. Частота повторения импульсов в режиме измерения высоты доходила до 250 импульсов в секунду, что позволяло после статистической обработки отраженных сигналов получать до 8 замеров высоты в 1 с, т. е. пространственное разрешение данных радиовысотомера ОКС «Скайлэб» вдоль трассы полета было около 1 км. Мощность излучения энергии в импульсе радиовысотомера доходила до 2 кВт.
В ходе полета ОКС «Скайлэб» тремя сменами экипажей было
Эксперименты с космическим радиовысотомером также оказались весьма успешными. Впервые в этих экспериментах была наглядно продемонстрирована принципиальная возможность спутниковой альтиметрии для решения океанологических задач. Так, по данным альтиметра «Скайлэба», была уточнена форма поверхности геоида в районах некоторых гравитационных аномалий и выяснились многие интересные данные, ранее неизвестные науке. Например, наглядно было продемонстрировано, что над районами глубоководных впадин и желобов поверхность Мирового океана слегка прогибается, как бы повторяя форму океанского ложа. Над подводными возвышенностями и подводными горами, поднимающимися над дном океана на несколько километров («гайотами»), наблюдается обратная картина - над поверхностью океана в этом случае как бы вырастает своеобразный купол.
В частности, по этим данным уточнена форма поверхности океана в районе известного Бермудского треугольника. В этом районе находится так называемая Пуэрториканская впадина, и, как показали измерения, проводившиеся с борта ОКС «Скайлэб», связанная с ней гравитационная аномалия проявляется в понижении среднего уровня океана над впадиной. На рис. 8 в верхней части показана трасса полета ОКС «Скайлэб» от берегов Южной Каролины в США до острова Пуэрто-Рико в Центральной Атлантике. В нижней части рисунка представлены результаты измерений профиля океанской поверхности с помощью альтиметра и данные обычных промеров глубин.
Верхняя кривая представляет собой разность между уровнем земного эллипсоида и высотой, измеренной с помощью альтиметра. На этой кривой хорошо заметна. понижение профиля поверхности океана над так называемым обрывом Блейка, небольшой подъем над районом подводной равнины и 15-метровая депрессия (впадина) на поверхности океана с поперечником около 100 км над Пуэрториканской впадиной. Интересно, что по данным альтиметра хорошо видна разница уклонов у северной и южной сторон впадины.
< image l:href="#" title="Графический объект11"/>Рис. 8. Трасса полета ОКС «Скайлэб» на одном из витков (а); топография поверхности океана по данным альтиметра (верхняя кривая) и данные гидрографических промеров глубины в этом районе океана (нижняя кривая). По вертикали (б) - отклонение поверхности
Естественно, все эти впадины и купола на океанской поверхности по своей величине сравнительно малы и не превышают 10 - 20 м. А поскольку горизонтальные размеры этих «неровностей» океанской поверхности составляют десятки и сотни километров, то они совершенно незаметны при измерениях с борта НИС и не могут быть выявлены никакими традиционными методами.
Второй эксперимент по космической альтиметрии был осуществлен в 1975 г. после вывода на орбиту ИСЗ «ГЕОС-3». Этот ИСЗ был выведен на круговую орбиту высотой 840 км и на его борту был установлен альтиметр, имевший в основном те же характеристики, что и альтиметр ОКС «Скайлэб». В результате были исследованы обширные районы Мирового океана и получены новые данные о форме его поверхности. С использованием альтиметрии было обнаружено, например, изменение уровня поверхности Мирового океана в районах крупных океанских течений, таких, как Гольфстрим или Куросио.
Результаты экспериментов, выполненных на борту ОКС «Скайлэб» и с помощью ИСЗ «ГЕОС-3», показали, что активные радиометоды могут быть эффективным всепогодным средством исследования Мирового океана из космоса. По многим оценкам, применяемые для этих целей приборы будут основным рабочим инструментом разрабатываемых океанологических ИСЗ, предназначенных для слежения за состоянием Мирового океана при любых метеоусловиях - днем и ночью.
ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСЗ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Как уже отмечалось, первые специализированные чисто океанологические. ИСЗ были выведены на орбиты в СССР и США в конце 70-х - начале 80-х годов. Эти ИСЗ были снабжены различными приборами дистанционного зондирования, рассмотренными в предыдущих разделах, но их комплексирование, выбор рабочих характеристик, распределение по степени приоритета и важности решаемых задач определялись в соответствии с конкретными программами полетов каждого отдельного ИСЗ и задачами экспериментов в целом.
В качестве типичного примера технического оснащения океанологического ИСЗ первого поколения рассмотрим американский ИСЗ «Сисат», название которого является аббревиатурой английских слов «морской спутник». Разработка проекта ИСЗ началась в 1974 г. под эгидой Управления прикладных программ НАСА. К моменту запуска ИСЗ стоимость его разработки достигла 95 млн. долл., что намного больше стоимости разработки многих других экспериментальных ИСЗ. Объясняется это уникальностью установленной на борту ИСЗ исследовательской аппаратуры, что хорошо характеризует сложность стоявших перед конструкторами проблем.
В разработке проекта ИСЗ «Сисат» и программы его полета приняло участие более 25 крупных правительственных организаций и частных фирм, тесно связанных с программами исследования Мирового океана. ИСЗ разработан на конструктивной базе последней ступени ракеты-носителя «Аджена» с использованием ее энергосистемы, системы управления и телеметрии. Масса ИСЗ после его выведения на орбиту составила около 2300 кг, а размах панелей солнечных батарей и антенн достигал 13 м. Ориентация и стабилизация ИСЗ в орбитальной системе координат осуществлялись с точностью до 0,5°. Мощность системы энергопитания научной аппаратуры около 2 кВт.