Космический аппарат океанографического назначения типа «Метеор»

В настоящее время, в силу своей актуальности, в метеорологии рассматриваются задачи мониторинга Мирового океана (зондирование водных поверхностей с целью определения их температуры, солености, цветности, прозрачности, биопродуктивности, загрязнений, течений, ледовой обстановки, волнения, приводного ветра, а также изучение шельфа) и фундаментального изучения закономерностей и тенденций изменения глобальных и крупнейших региональных процессов в атмосфере и других оболочках нашей планеты (гидросфера, криосфера, биосфера, околоземный космос и магнитосфера) решаются с использованием гидрометеорологических средств.

Создаваемые океанографические КА «Метеор-М» № 3 в составе космического комплекса «Метеор-3М» и КА «Метеор-МП» № 3 в составе космического комплекса «Метеор-МП» дополнят область применения всего космического комплекса, обеспечив решение следующих задач:

  • обеспечение безопасности мореплавания, проведение фундаментальных и прикладных исследований ледяного покрова в приполярных акваториях мирового океана и замерзающих морях, а также крупных озерах умеренных широт;
  • прогноз, мониторинг и информационное обеспечение мероприятий по ликвидации последствий наводнений;
  • оперативный контроль состояния водной среды и соблюдения правил использования континентального шельфа в исключительной экономической зоне Российской Федерации;
  • своевременное обнаружение, определение площади и конфигурации разливов нефтепродуктов на водной поверхности, а также мониторинг динамики развития загрязнения акватории мирового океана;
  • мониторинг промысловых районов мирового океана в целях информационного обеспечения производственной деятельности рыболовного флота;
  • круглосуточный, всепогодный, высокоинформативный радиолокационный мониторинг с возможностью обнаружения и распознавания объектов, определения скорости их движения, рельефа земной поверхности и др.

ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ» проводит НИОКР по созданию перспективного КА океанографического наблюдения.

Океанографический КА предназначен для всепогодного наблюдения Мирового океана, обеспечения океанографических и океанологических исследований по всей поверхности океанов и морей земного шара, оперативного получения информации о состоянии морской поверхности, ледовых и ветровых условиях, опасных атмосферных процессах на акваториях морей и океанов в любое время дня и ночи и независимо от наличия или отсутствия облачного покрова, что необходимо для информационного обеспечения промысла морепродуктов и безопасности морского транспорта.

Учитывая отсутствие специальной сети метеорологических измерений на морях и океанах, такая информация оказывается крайне необходимой для анализа состояния морской поверхности и при разработке прогнозов метеорологических и экологических условий на акваториях. С помощью такого специализированного КА можно решать следующие основные задачи океанографии:

  • выявление зон интенсивной морской биопродуктивности;
  • мониторинг волнений, спектра волн, интенсивности и направления приводного ветра, штормовых зон, ледовой обстановки в районах Северного морского пути;
  • мониторинг температуры и солёности поверхности Мирового океана и ледового покрова (может выполняться метеокомплексом);
  • мониторинг топографии поверхности и дна Океана: морского геоида, течений, приливов, рельефа дна (информация может быть получена от КК топогеодезического (картографического) назначения);
  • сбор данных с морских буев (выполняется совместно с метеокомплексом).

Мезомасштабные процессы, изучаемые океанографией, требуют разрешающую способность изображений от 0.1 до 4 км (от 0.01 до 0.1 км для прибрежных процессов) и период обновления данных от 3 до 6 суток (от 5 до 15 суток для прибрежных процессов).

Характерной особенностью мониторинга зон штормов и волнения является использование радиолокационных наблюдений, позволяющих эффективно вести наблюдение таких явлений круглосуточно и независимо от облачных условий и условий освещённости.

Спутник океанографического наблюдения должен выводиться на солнечно-синхронную орбиту с высотой 650-700 км. Срок активного существования — не менее 7-10 лет. КА «Океан» № 1 предполагается создавать на основе использования перспективной платформы типа «Метеор-МП».

Технические параметры аппаратуры определяются на основании требований потребителей и с учетом существующего и перспективного уровня зарубежных программ океанографического назначения. Предлагаемый состав бортовой научной аппаратуры перспективного океанографического КА «Метеор-МП-О» («Океан» № 1) представлен в таблице 1.

Прибор Основные параметры Решаемые задачи
1 Многозональный Сканирующий Радиометр В и ИК диапазонов Разрешение: 250-500 м
Полоса захвата: 3000 км
Спектральный диапазон: 0,4-15 мкм
Число спектральных каналов: 17
Многозональное наблюдение облачного и снежно-ледового покровов, осадков, ветра, температуры подстилающей поверхности, растительности, стратосферный и тропосферный профиль аэрозолей, озона, малых газовых составляющих, включая парниковые газы, пожары и т.д.
2 Сканер береговой зоны Разрешение: 80 м
Полоса обзора: 1000 км
Спектральный диапазон: 0,41-0,8 мкм
Число спектральных каналов: 6
Мониторинг прибрежной (шельфовой) и береговых зон
3 Сканер определения цветности воды открытой морской поверхности Разрешение: 500 м
Полоса обзора: 3000 км
Спектральный диапазон: 0,4-0,9 мкм
Число спектральных каналов: 11 (8 трас. съемка, 3 угл. съемка)
Мониторинг открытой поверхности морей и океанов в 11 спектральных зонах оптического диапазона спектра (широкозахватная трассовая съемка и угловая съемка)
4 Многорежимный радиолокатор с синтезированной апертурой Разрешение: 1-500 м
Полоса обзора: 470-750 км
Несущая частота зондирующего сигнала: 5,5 см
Число каналов: 1
Локационный мониторинг с целью получения независимо от времени суток и погодных условий оперативной информации о стационарных и подвижных наземных и морских объектах, о состоянии земных покровов и поверхности Мирового океана
5 Скаттерометр Разрешение: 25 км
Полоса обзора: 1800 км
Частотный диапазон: Ku
Точность определения скорости ветра: 2 м/с
Точность определения направления: 20º
Мониторинг параметров волнения океанической поверхности с целью определения характеристик приводного ветра
6 Аппаратура радио-просвечивания атмосферы Разрешение (вертикальное): 0,15 км
Разрешение (горизонтальное): 100 км
Точность определения температуры атмосферы: 1 К
Точность определения атмосферного давления: 3%
Определение температуры атмосферы и атмосферного давления методом радиозатменного мониторинга сигналов навигационных КА
7 Бортовой радиокомплекс ССПД (системы сбора и передачи данных) Диапазон приним.частот, 401,9-402 МГц
Скорость передачи данных: 400 бит/с
Вероятность сбоя на бит: 0,00001
Общий объем запоминаемых данных за 12 часов: 300 кБайт
Для сбора и передачи гидрометеорологических данных от аппаратуры потребителя автоматических измерительных платформ сбора данных различных типов (наземных, ледовых, дрейфующих), размещенных в любых (в т.ч. полярных) районах Земли
8 Альтиметр Радиочастоты: 5,3 и 13,6 ГГц
Разрешение: 15 км
Для высокоточного измерения уровня и волнения морской поверхности, топографических параметров Мирового океана
9 Дождевой радиолокатор Спектральный диапазон: Кu-, Ka
Разрешение: 5 км
Полоса обзора (Ku): 245 км
Полоса обзора (Ka): 100 км
Для обнаружения зон осадков и измерения их интенсивности
10 Микроволновый радиометр L-диапазона Диапазон радиоволн: 1,4 ГГц
Полоса обзора: 300 км
Для зондирования солёности морской поверхности и влажности почвы
11 Гравиметрический датчик Для определения объёмов воды в озёрах, реках и других водоёмах, а также в почве



Начало эксплуатации космической системы «Океан» предполагается в 2019 году. Запуски КА «Метеор-МП-О»: № 1 (ЛИ) — 2019 г., № 2 (ЛИ) — 2022 г.

Перспективный КА «Метеор-МП-О» при условии запусков в запланированные сроки, будет иметь технические параметры приборов не уступающие зарубежным аналогам.

Развитие КА океанографического направления идет по пути создания комплексных КА, обеспечивающих проведение разного рода съёмок (радиолокационных, многозональных видимого и ИК диапазона, микроволновых измерений и т.д.).

Для успешной интеграции в международную космическую систему параметры бортовой аппаратуры и выходных продуктов океанографических КА должны соответствовать международным стандартам.

Космический аппарат океанографического назначения типа «Метеор»

Рисунок 1. Компоновка океанографического КА «Метеор-М» № 3

Космический аппарат океанографического назначения типа «Метеор»

Рисунок 2. Развертывание орбитальной группировки средневысотных КА океанографического назначения