Развитиекосмического дистанционного зондирования Земли

Первый космический эксперимент дистанционного зондирования Земли был проведен в 1978 году. Спутник Seasat (Рисунок 4) был оборудован первым космическим радиолокатором с синтезированной апертурой (РСА) и предназначался для осуществления спутникового мониторинга поверхности океана. Конкретными задачами были сбор данных о ветрах, температуре, волнах и топографии океана. Данный спутник управлялся Лабораторией реактивного движения НАСА и был запущен 27 июня 1978 года. Seasat проработал в течении 106 дней, короткое замыкание в электрической системе спутника не дало продолжить эксперимент.

Рисунок 4 – Спутник Seasat [2]

Спутник Seasat был оборудован пятью основными инструментами для получения информации с поверхности океана:

· Радарный высотомер для измерения высоты космического аппарата над поверхностью океана;

· Микроволновый рассеиватель для измерения скорости и направления ветра;

· Сканирующий многоканальный микроволновый радиометр для измерения температуры поверхности моря;

· Видимый и инфракрасный радиометр для определения облачных, наземных и водных объектов;

· Радиолокатор с синтезированной апертурой.

Результаты проведенного эксперимента показали, что подобные системы имеют большие возможности при наблюдении за различными природными явлениями.

Первым отечественным космическим аппаратом (КА) для дистанционного зондирования Земли был КА «Космос-1500» (1983). Внешний вид космического аппарата представлен на рисунке 5.

Основным компонентом установленной на него радиофизической аппаратуры был радиолокатор бокового обзора (РБО). Несмотря на то, что РБО имеют более низкую разрешающую способность, чем РСА, данная система отличается более высокой радиометрической точностью и полосой обзора.

Рисунок 5 – Внешний вид космического аппарата «Космос-1500»

При проектировании КА «Космос-1500» требовалось, чтобы полосы обзора были не меньше нескольких сотен километров, а пространственное разрешение не хуже 1—2 км. Это обеспечивало возможность контроля основных взаимодействий в системе океан-атмосфера, а также процессов льдообразования и динамики ледовых покровов. Также особенностью данной системы было то, что наблюдение не зависело от условий освещенности, времени суток. Обработка информации проводилась на борту в реальном времени и передавалась по радиоканалу международного стандарта на приемные станции в СССР [4].

Высокая надежность разработанной отечественной системы дистанционного зондирования Земли позволила практически бессменно эксплуатировать аппараты серии с РБО вплоть до наших дней
(КА «Космос-1500» и сейчас находиться на орбите Земли). К ней относятся аппараты серии «Океан», «Сич», «Метеор-М» (Рисунок 6).

Рисунок 6 – Внешний вид КА серии «Метеор-М»

Обзор поверхности Земли с помощью КА представлен на рисунке 7. Сбор информации происходит благодаря перемещению сканирующего луча по поверхности планеты за счет её вращения.

Рисунок 7 – Обзор поверхности Земли с помощью космического аппарата

Постоянное наблюдение поверхности Земли с использованием РСА в военных целях ведётся с момента запуска США в 1988 году КА LACROSSE, в гражданских целях с запуском Европейским космическим агентством КА ERS-1 в 1991 году. В наши дни на орбите Земли находятся радиолокационные КА ERS (Рисунок 8), европейский ENVISAT (Рисунок 9), RADARSAT (Канада), ALOS (Япония), TERRASAR, SAR-Lupe (Германия), COSMO Skymed(Италия), Метеор-М (Россия) [5].

Рисунок 8 – Спутник дистанционного зондирования Земли ERS-1

Рисунок 9 – Спутник ENVISAT

На рисунке 10 представлено радиолокационное изображение водной поверхности Земли, полученное со спутника ERS-1.

Рисунок 10 – Изображение поверхности океана, полученное с помощью космического аппарата ERS-1 [6]

Снимок 10 был получен при мониторинге водной поверхности Земли на наличие нефтяных загрязнений, которые имеют на радиолокационных изображениях практически чёрный цвет.