Космические методы в океанологии
Шрифт:
Общий вид ИСЗ «Сисат» с развернутыми антеннами и панелями солнечных батарей приведен на рис. 9.
На борту ИСЗ «Сисат» был установлен комплект из пяти научных приборов, которые по важности решаемых задач были распределены следующим образом:
1) радиовысотомер,
2) скаттерометр,
3) радиолокатор бокового обзора с синтезированной апертурой,
4) сканирующий радиометр видимого и теплового инфракрасного диапазонов,
5) многоканальный сканирующий микроволновый радиометр.
В дополнение к этому научному оборудованию на борту ИСЗ было установлено три различных системы для точных траекторных
Направленный вертикально вниз (в надир), высотомер обладал полем зрения 1,6°, что соответствовало (в зависимости от силы волнения моря в подспутниковой точке) исследуемому пятну на поверхности Мирового океана диаметром от 1,5 до 12 км. Прибор работал на частоте 13,5 ГГц и излучал зондирующие импульсы шириной 3 нс, что позволяло измерять высоту ИСЗ над поверхностью Мирового океана со среднеквадратичной ошибкой 10 см при волнах на поверхности океана высотой не более 20 м. С помощью этого прибора можно было также определять высоту волн в подспутниковой точке с точностью до 0,5 м (в диапазоне от 0 до 20 м).
Рис 9. Общий вид океанологического ИСЗ «Сисат»: 1 - панели солнечных батарей, 2 - антенны скаттерометра, 3 - антенна РЛБО, 4 - многоканальный СВЧ-радиометр, 5 - лазерный рефлектор, 6 - альтиметр, 7 - телеметрическая антенна РЛБО, 8 - радиометр инфракрасного и видимого диапазонов, 9 - антенна телеметрической и командной радиолиний, 10 - антенна системы определения параметров орбиты, 11 - дублирующая антенна телеметрической системы
Скаттерометр ИСЗ «Сисат» работал на частоте 14,6 ГГц. Диаграмма направленности каждой из четырех антенн была «ножевой», т. е. узкой в горизонтальной плоскости и широкой в вертикальной плоскости, что позволяло с помощью этого прибора облучать две полосы на поверхности Мирового океана шириной по 500 - 700 км на расстоянии 200 км от трассы полета ИСЗ. Пространственное разрешение информации скаттерометра «Сисата» составляло около 50 км. Регистрация и обработка доплеровского смещения отраженного сигнала давала возможность определять скорость ветра у поверхности океана с точностью до 2 м/с (в диапазоне от 4 до 26 м/с). Оценка направления скорости ветра была возможна с точностью до 20°.
Предназначенный для получения радиоизображений поверхности океана РЛБО с синтезированной апертурой работал на частоте 1,275 ГГц. С его помощью просматривалась полоса шириной 100 км под углом 20° относительно вертикали.
Высокое пространственное разрешение информации, получаемой с помощью этого прибора (до 25 м), определило высокую скорость поступления информации и ее большие объемы. После предварительных проработок различных схем регистрации и передачи данных было принято решение о работе этого радиолокатора только в режиме непосредственной передачи - информации, т. е. без промежуточной записи на бортовые магнитофоны. Это, естественно, привело к существенному ограничению районов проведения исследований с помощью РЛБО.
Антенна РЛБО ИСЗ «Сисат» имела коэффициент усиления 34 дБ и формировала веерообразный луч с угловыми размерами 1 x 6°, отклоненный на 20° относительно вертикального
Радиометр видимого и инфракрасного диапазонов (два канала с интервалами длин волн 0,45 - 0,94 и 10,5 - 12,5 мкм) являлся обычным сканирующим радиометром, прототипы которых неоднократно устанавливались на метеорологических ИСЗ. С его помощью получалось изображение подстилающей поверхности в видимом и тепловом инфракрасном диапазонах спектра, что позволяло решать задачи распознавания облачности вдоль траектории полета ИСЗ и определять температуру облаков и поверхности Мирового океана.
Разрешающая способность этого прибора составляла 2 км для видимого диапазона и 4 км для инфракрасного. Радиометром просматривалась полоса поверхности Мирового океана шириной 1100 км. По предварительным оценкам, точность определения температуры поверхностного слоя океана с использованием данных инфракрасного канала этого радиометра была выше 1 К.
Многоканальный сканирующий микроволновый радиометр сантиметрового диапазона позволял измерять тепловое излучение системы океан - атмосфера на длинах волн 3,8; 2,8; 1,65; 1,43 и 0,8 см при горизонтальной и вертикальной поляризациях излучения. Аналогичные приборы были установлены в свое время на экспериментальных метеорологических ИСЗ серии «Нимбус», где использовались для определения параметров атмосферы. На ИСЗ «Сисат» в состав этого прибора дополнительно был включен длинноволновый канал (длина волны 3,8 см) для микроволновых измерений температуры поверхности океана.
Пространственное разрешение информации, получаемой с помощью этого прибора, зависело от частоты, на которой велась работа, и изменялось от 100 км (для длинных волн) до 20 км (для самых коротких). Антенна радиометра могла сканировать под углом около 40° в плоскости орбиты и в поперечном направлении, ширина полосы обзора составляла около 600 км. С помощью» этого радиометра определялась температура поверхности океана и величина скорости ветра у его поверхности, а также влагосодержание и содержание водяного пара вдоль трассы полета ИСЗ. Абсолютная погрешность измерений температуры равнялась 2 К, точность определения величины скорости ветра в приводном слое воздуха - 2 м/с (при изменении ветра от слабого до штормового).
ИСЗ «Сисат» был выведен 28 июня 1978 г. на круговую орбиту высотой около 800 км с наклонением 108°. Орбита ИСЗ не была солнечно-синхронной, поскольку по программе полета предусматривалось получение информации о Мировом океане при различных условиях освещения его Солнцем. Суточное смещение трассы полета (18,5 км) выбиралось из условия обеспечения сплошного «покрытия» поверхности Мирового океана радиовысотомером, имеющим сравнительно узкое поле зрения. Повторение условий наблюдения Мирового океана должно было наступать через каждые 152 сут.