Космические методы в океанологии

Во время сеанса связи ИСЗ с буем может определяться взаимное расстояние между ИСЗ и буем, чтобы по этим данным рассчитать положение буя в земной системе координат. Такие автоматические системы определения координат буев открывают широкие перспективы для использования свободно дрейфующих буев, для слежения за их перемещениями, облегчают поиск буев, их обслуживание и т. д. Точность определения координат буев при этом достигает 1 − 3 км, что вполне достаточно для решения многих практических задач.

В качестве примера технических характеристик современных СССПИ приведем основные данные франко-американской системы «Аргос», которая функционирует с 1978 г.

Район работы системы − весь земной шар

Типы ИСЗ-ретрансляторов − метеорологические ИСЗ «Тирос-Н»

Высота орбит ИСЗ-ретрансляторов − 830 км

Типы орбит − полярные или солнечно-синхронные

Максимальное количество обслуживаемых системой буев − 16 000

Средняя частота опроса буев с ИСЗ − 3,5 ч

Точность определения координат буев − 3 км

Количество измерительных каналов на каждом буе − 32

Период опроса датчиков буя − 40 − 200 с

Рабочая частота передатчика буя − 401 МГц

Вес комплекта служебной аппаратуры для буя − 1,5 кг

Энергопотребление служебной аппаратуры − не более 200 мВт

Время предварительной обработки информации от момента ее передачи с ИСЗ до момента передачи потребителю − не более 6 ч

Стоимость одного комплекта аппаратуры для буя − не более 10 тыс. фран.

Широкое применение находит сейчас и использование ИСЗ для навигации судов промыслового, транспортного и научного флота. Практически на всех крупных НИС сейчас установлены спутниковые навигационные системы и объясняется это рядом принципиальных достоинств спутниковых навигационных систем. Последние могут работать при любых метеоусловиях, в дождь и туман, а точность их работы значительно выше, чем у традиционных оптических и радиодальномерных систем. Судовое оборудование для спутниковых систем в современном исполнении имеет небольшие габариты и массу.

Идея использовать ИСЗ для навигации судов довольно проста. ИСЗ движется по орбите, параметры которой можно измерить и спрогнозировать довольно точно − с точностью до нескольких метров. Если в какой-то момент времени измерить расстояние от судна до ИСЗ или скорость изменения этого расстояния, то затем несложно рассчитать координаты судна в момент связи. Здесь используется та же идея, что и при определении координат буев в СССПИ. В спутниковой навигационной системе одновременно может использоваться несколько ИСЗ, что позволяет проводить навигационные измерения через периоды менее 1 ч.

По такому принципу построена, например, американская спутниковая система навигации «Транзит». Коммерческое использование системы началось в 1967 г., а сейчас этой системой пользуются десятки тысяч судов, находящихся в различных точках Мирового океана. В системе «Транзит» используется шесть ИСЗ, обращающихся вокруг Земли по полярным орбитам высотой 1075 км. Время наблюдения каждого ИСЗ потребителем в сеансе определения координат составляет 10 − 15 мин, я за это время ИСЗ пролетает несколько тысяч километров.

Использование полярных орбит для навигационных ИСЗ позволяет работать с системой в любом районе Мирового океана. В этой системе перерывы в навигационных наблюдениях максимальны на экваторе и составляют 80 мин. Среднеквадратичная точность определения координат судов с использованием системы «Транзит» составляет около 100 м.

Это уже достигнутый уровень. Разрабатываемая сейчас перспективная спутниковая навигационная система «Навстар» должна обеспечивать точность определения положения судов около 5 м. В состав этой системы войдут 24 ИСЗ, круговые орбиты которых будут иметь высоту около 20 тыс. км и наклонение 63°. Такое расположение ИСЗ позволит обеспечить радиовидимость из любой точки на поверхности Земли в любой момент времени не менее шести ИСЗ системы, что необходимо для непрерывных определений навигационных параметров в реальном масштабе времени.

Судовое оборудование спутниковых навигационных систем в современном исполнении имеет малые габариты, массу и потребление энергии. Так, аппаратура, разработанная для установки на малых судах, весит всего несколько килограммов и потребляет не более, чем обычная осветительная лампочка.

Конечно, использование ИСЗ для целей навигации собственно не приносит ученым новых сведений о Мировом океане, но тем не менее позволяет более эффективно решать многие традиционные задачи океанологии. Например, с использованием спутниковых навигационных систем стал возможен точный выход НИС в любую точку Мирового океана. На поиск оставленного ранее буя или донной станции в этом случае не расходуется драгоценное экспедиционное время. При проведении исследований с борта НИС, лежащего в дрейфе, можно точно определять параметры этого дрейфа и учитывать их при обработке информации.