Страница 98 из 100
Сразу после запуска ИСЗ «Космос-1383» продемонстрировал высокую эффективность системы. Только за первые три месяца работы удалось спасти жизнь двенадцати гражданам Канады, США и Англии. Журнал «Тайм» писал о «чуде космического века». 24 марта 1983 года к первому советскому спутнику-спасателю присоединился второй, «Космос-1447», а 28 марта — американский ИСЗ NOAA-8. Через год на счету космической системы были сотни спасенных жизней, и более 20 стран выразили желание присоединиться к ней.
Немалую роль играют ИСЗ и в деле пополнения наших знаний о геологических, гидрофизических, агробиологических и многих других характеристиках поверхности Земли. Как вы думаете, что раньше было на месте пустыни Сахара? Сейчас — это огромное море песка, кое-где перемежаемого выходами коренных горных пород. Однажды с одной из АМС, удалившейся на расстояние нескольких десятков тысяч километров, было передано телевизионное изображение Земли. Мелких деталей на нем уже не было заметно, а только что упомянутые выходы горных пород оказались расположенными правильным кольцом и очерчивали контуры гигантского древнего горного цирка. О его существовании и не подозревали. Надо было удалиться в космос, чтобы увидеть это древнее геологическое образование. Аналогичные кольцевые структуры были обнаружены и на снимках, сделанных с орбитальных станций. Они помогли геологам найти новые месторождения меди. Снимки Ферганской долины, полученные нашими космонавтами на пилотируемых орбитальных станциях, помогли геологам правильно расположить разведочные буровые скважины, что сэкономило миллионы рублей, ведь каждая скважина обходится очень недешево!
Спутники помогают обнаруживать полезные ископаемые.
Имеется много других примеров чрезвычайной ценности космической информации о Земле. Когда густоту цвета на снимке Каспийского моря сопоставили с картой глубин, получили почти точное совпадение. А один снимок Аральского моря позволил сразу установить степень его обмеления из-за расхода воды рек Сыр-Дарьи и Аму-Дарьи на орошение поливных среднеазиатских земель. Один снимок заменил работу многих экспедиций!
В сельском хозяйстве сразу оценили выгоду использования спутниковой информации. На обнаружение вспышек заболеваний сельскохозяйственных культур и их поражения вредителями исследовательская служба США тратит ежегодно 3 млн. долларов. Ту же работу можно выполнить гораздо дешевле, используя космические снимки. Поля изменяют цвет в зависимости от состояния культуры и степени ее созревания. Важно и то, что контроль ведется не выборочно, на отдельных участках полей, а сразу по всей площади. Правильное определение сроков созревания крайне важно, поскольку снижение потерь урожая только на 1 % выражается для США суммой в размере 75 млн. долларов. В одной только Калифорнии в 1970 году сэкономили 5 млн. долларов благодаря использованию космической информации для определения степени зрелости винограда.
С орбиты ИСЗ очень хорошо видны лесные пожары, а своевременное их обнаружение очень важно.
… пожары.
… степень зрелости сельскохозяйственных культур.
Столь очевидные выгоды привели к разработке специализированного спутника для изучения и исследования природных ресурсов. Такой спутник ERTS-1 был запушен в США в 1972 году. Это довольно тяжелый спутник весом около тонны, диаметром 3,05 и высотой 3,35 м. Конструкция его во многом напоминает уже описанный метеорологический ИСЗ, и орбита имеет похожие параметры.
Спутник ERTS-1 был оснащен тремя телевизионными камерами электронного телевидения RBV с видиконами в качестве фотоприемников и многоканальной оптико-механической телевизионной камерой MSS. Надо сказать, что электронное телевидение в космосе себя не оправдало, и камеры RBV вышли из строя сразу после запуска из-за пробоя высоковольтной изоляции. Зато система механического телевидения работала более года и буквально «засыпала» информацией центр обработки, с лихвой окупив все затраты. Надо отметить, что из-за обилия информации полностью удавалось обрабатывать всего лишь 20 % получаемых снимков.
Остановимся подробнее на системе механического телевидения MSS, которую часто называют сканером. Она «нацелена» в одну точку на поверхности Земли, но благодаря качающемуся зеркалу эта точка перемещается по строке поперек направления движения спутника. Ширина строки составляет на поверхности Земли 185 км (100 миль). «Сняв» одну строку, сканер «прочерчивает» следующую, но весь ИСЗ успевает за это время немного продвинуться вперед по орбите, осуществляя развертку кадра. Качающееся зеркало совершает 15,2 колебаний в секунду. Угол качания составляет всего ± 2,9°. Во время рабочего ход для большей плавности зеркало движется по инерции, а ударившись о демпферы, возвращается в исходное положение электромагнитом. Это эллиптическое зеркало с размерами 23 х 23 см было изготовлено из полированного бериллия с серебряным покрытием.
Свет, отраженный качающимся зеркалом, попадает в зеркальную телескопическую систему Касеегрена диаметром 23 см, которая фокусирует его на волоконно-оптическую систему, распределяющую свет по фотодетекторам. Каждое качание зеркала дает сразу шесть строк изображения, снимаемых шестью системами фотодетекторов. А каждая система содержит четыре фотодетектора, рассчитанные на разные диапазоны спектра: 0,5…0,6 мкм (сине-зеленый), 0,6…0,7 мкм (красно-желтый), 0,7…0,8 мкм (красный) и 0,8…1,1 мкм (инфракрасный). Таким образом, всего в камере 24 световода и 24 фотоприемника.
Видеосигналы камеры MSS преобразуются в цифровую форму бортовым мультиплексером со скоростью 15 Мбит/с. Используются шестиразрядные слова-байты. Каждый формат (как бы предложение) содержит 25 слов: первое для синхронизации, остальные 24 для передачи данных от фотоприемников. Видеосигналы в цифровой форме либо сразу передаются на Землю, либо записываются бортовым магнитофоном, чтобы быть переданными потом, при пролете над станцией слежения.
Механическая спутниковая телевизионная система MSS.
Описанная система позволила получить очень хорошее разрешение на местности: около 60..70 м. На снимках, которые воспроизводятся в виде квадратных кадров размером 100 х 100 миль, можно рассмотреть отдельные корабли в океане или стоящие у причалов, шоссейные и железные дороги, строения, отдельные группы деревьев. После геометрической коррекции искажений и привязки к опорным точкам на местности снимки вполне могут использоваться для целей картографии.
На спутнике установлена и еще одна интересная система сбора информации с наземных и морских платформ. Платформы устанавливают в удаленных и труднодоступных местах, и они регистрируют сейсмические колебания, а главным образом — метеорологические данные. С помощью морских плавающих платформ-буев собираются данные о ветре, волнении, прохождении катастрофических волн цунами, метеопараметрах атмосферы и т. д. Каждая платформа оборудована небольшими радиопередатчиком и дежурным приемником. Спутник, дважды в сутки пролетая над каждой платформой, посылает сигнал запроса, по которому включается передатчик, и накопленная информация в цифровом виде передается на спутник. Данные со всех платформ накапливаются и передаются спутником в центр обработки.
Если линия связи платформа-спутник узкополосна и имеет пропускную способность не более 0,1 кбит/с, работая на частоте 401,9 МГц, то линия передачи данных со спутника на центр обработки должна пропускать очень большой объем информации. Передача ведется на волнах десятисантиметрового диапазона со скоростью 15 Мбит/с. Полоса частот основного и резервного каналов связи достигает 20 МГц. Дополнительно спутник имеет командный служебный радиоканал, который предназначен для управления его системами и работает в диапазоне MB.