Космические методы в океанологии

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.

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 измерений параметров орбиты.

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