Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 636193)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система
Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы  / №3 2015

Многозональное сканирующее устройство для геостационарного метеоспутника «Электро-Л»

0   0
Первый авторАндреев
АвторыАкимов Н.П., Бадаев К.В., Гектин Ю.М., Зайцев А.А., Рыжаков А.В., Смелянский М.Б., Сулиманов Н.А., Фролов А.Г.
Страниц12
ID522690
АннотацияРассматриваются принцип действия, конструктивные особенности и направления развития приборов МСУ-ГС, предназначенных для эксплуатации в составе геостационарных метеоспутников «Электро-Л» № 1 и № 2. Созданная аппаратура обеспечивает полный обзор полушария Земли за 5 мин с периодичностью до 15 мин. Наблюдение поводится в десяти спектральных каналах. Три диапазона видимой области спектра с пространственным разрешением в надире 1 км и семь каналов инфракрасного диапазона с пространственным разрешением 4 км.
УДК621.396
Многозональное сканирующее устройство для геостационарного метеоспутника «Электро-Л» / Р.В. Андреев [и др.] // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы .— 2015 .— №3 .— С. 33-44 .— doi: 10.17238/issn2409-0239.2015.3.33 .— URL: https://rucont.ru/efd/522690 (дата обращения: 18.05.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2015, том 2, выпуск 3, c. <...> ГЕОЭКОЛОГИЯ И КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОИСКА И СПАСАНИЯ УДК 621.396 Многозональное сканирующее устройство для геостационарного метеоспутника «Электро-Л» Р. В.Андреев, Н.П.Акимов, К.В.Бадаев, Ю. <...> Рассматриваются принцип действия, конструктивные особенности и направления развития приборов МСУ-ГС, предназначенныхдля эксплуатации в составе геостационарныхметеоспутников «Электро-Л»№1 и№2. <...> Созданная аппаратура обеспечивает полный обзор полушария Земли за 5 мин с периодичностью до 15 мин. <...> Три диапазона видимой области спектра с пространственным разрешением в надире 1 км и семь каналов инфракрасного диапазона с пространственным разрешением 4 км. <...> Ключевые слова: геостационарные метеоспутники; спектрозональная съемка Земли; сканирующее устройство Multiizone scanning apparatus for geosynchronous meteorological satellite «Electro-L» R.V.Andreev, N.P.Akimov, K.V.Badaev, Yu.M.Gektin1, A.A.Zaitsev, A.V.Ryzhakov, M.B.Smeljanskij, N. <...> Key words: geostationary meteorological satellites, spectral-bands Earth observation, scanning system 34 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. <...> Введение 20 января 2011 г. на геостационарную орбиту Земли был успешно выведен метеорологический спутник «Электро-Л» № 1, созданный в НПО им. <...> Основной и наиболее сложный по конструктивному исполнению прибор этого аппарата — многозональное сканирующее устройство (МСУ-ГС № 1), разработанное и изготовленное АО «Российские космические системы». <...> Задачей этого прибора является регулярное наблюдение всего диска Земли в несколькихспектральных диапазонахвидимойиинфракраснойобластяхспектра для решения прежде всего ряда важныхгидрометеорологическихи природоведческих задач [1, 2]. <...> Приборы подобного назначения, но с более низкими характеристиками, разрабатывались и ранее, первый российский геостационарный метеоспутник был разработан ВНИИЭМ и запущен в 1994 г. [3]. <...> Несмотря на технические проблемы, связанные со стабилизацией платформы космического аппарата <...>
Многозональное_сканирующее_устройство_для_геостационарного_метеоспутника_«Электро-Л».pdf
Стр.1
Стр.2
Стр.3
Стр.4
Стр.5
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Стр.9
Стр.10
Стр.11
Стр.12
Многозональное_сканирующее_устройство_для_геостационарного_метеоспутника_«Электро-Л».pdf
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2015, том 2, выпуск 3, c. 33–44 АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ, ПЛАНЕТ И ДРУГИХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ. ГЕОЭКОЛОГИЯ И КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПОИСКА И СПАСАНИЯ УДК 621.396 Многозональное сканирующее устройство для геостационарного метеоспутника «Электро-Л» Р. В.Андреев, Н.П.Акимов, К.В.Бадаев, Ю.М.Гектин1, А.А.Зайцев, А.В.Рыжаков, М.Б.Смелянский, Н.А.Сулиманов, А. Г.Фролов2 1,2к. т. н., АО «Российские космические системы» e-mail: petrov_sv@spacecorp.ru Аннотация. Рассматриваются принцип действия, конструктивные особенности и направления развития приборов МСУ-ГС, предназначенныхдля эксплуатации в составе геостационарныхметеоспутников «Электро-Л»№1 и№2. Созданная аппаратура обеспечивает полный обзор полушария Земли за 5 мин с периодичностью до 15 мин. Наблюдение поводится в десяти спектральныхканалах. Три диапазона видимой области спектра с пространственным разрешением в надире 1 км и семь каналов инфракрасного диапазона с пространственным разрешением 4 км. Ключевые слова: геостационарные метеоспутники; спектрозональная съемка Земли; сканирующее устройство Multiizone scanning apparatus for geosynchronous meteorological satellite «Electro-L» R.V.Andreev, N.P.Akimov, K.V.Badaev, Yu.M.Gektin1, A.A.Zaitsev, A.V.Ryzhakov, M.B.Smeljanskij, N. A. Sulimanov, A. G. Frolov2 1,2candidate of engineering science, Joint Stock Company “Russian Space Systems” e-mail: petrov_sv@spacecorp.ru Abstract. The principle of operation ofMSU-GS apparatus, construction details and the primary way of its development are described in this paper. These apparatuses are intended for exploitation at the board of geostationary meteorological satellites “Electro-L” № 1, 2. It provides full observation of Earth semi-sphere during 5 minutes every 15–30 minutes. There are ten spectral bans at the apparatus. Three of there are at the visible range of spectrum with the spatial resolution of 1 km, other seven bands are infrared with the spatial resolution of 4 km. Key words: geostationary meteorological satellites, spectral-bands Earth observation, scanning system
Стр.1
34 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Введение 20 января 2011 г. на геостационарную орбиту Земли был успешно выведен метеорологический спутник «Электро-Л» № 1, созданный в НПО им. С.А.Лавочкина. Основной и наиболее сложный по конструктивному исполнению прибор этого аппарата — многозональное сканирующее устройство (МСУ-ГС № 1), разработанное и изготовленное АО «Российские космические системы». Задачей этого прибора является регулярное наблюдение всего диска Земли в несколькихспектральных диапазонахвидимойиинфракраснойобластяхспектра для решения прежде всего ряда важныхгидрометеорологическихи природоведческих задач [1, 2]. Эффективность использования получаемой информации непосредственно связана с ее высокой радиометрической точностью, которая обеспечивается бортовыми системами калибровкиМСУ-ГС№1. Приборы подобного назначения, но с более низкими характеристиками, разрабатывались и ранее, первый российский геостационарный метеоспутник был разработан ВНИИЭМ и запущен в 1994 г. [3]. Современное поколение спутников, имеющее трехосную стабилизацию в пространстве, потребовало разработки более сложныхустройств наблюдения, обладающихдвухкоординатными сканирующими системами. Наиболее близкий современный аналогМСУ-ГС№ 1— прибор Imager спутника GOES-12 [4]. Несмотря на технические проблемы, связанные со стабилизацией платформы космического аппарата (КА), прибор МСУ-ГС № 1 продолжает успешно функционировать [5] и предоставляет снимки диска Земли, один из которыхприведен на рис. 1. В настоящее время создан и готовится к запускуКА«Электро-Л» №2, имеющий всоставе модернизированный МСУ-ГС № 2 с абсолютно новым ИК-модулем. (Далее в тексте будем приводить номер прибора в случае, если существуют принципиальные отличия между первым и вторым вариантом и, соответственно, номер не указывать, если описываемые характеристики или принципы работы общие для двухприборов.) Основные тактико-технические характеристики аппаратуры Штатная периодичность съемки составляет 30 мин, однако возможна и удвоенная частота получения снимков для наблюдения за динамическими природными процессами, такими как тайфуны, цунами, ураганы и т.п. В отличие от европейских и американскиханалогов, аппаратура МСУ-ГС во всехрежимахработы формирует изображение полного диска Земли, а не определенныхфрагментов поверхности. МСУ-ГС имеет два независимыхоптико-механическихмодуля, жестко связанных между собой: МСУ-ГС-ИК и МСУ-ГС-ВД, формирующие изображения в инфракрасной и видимой областяхспектра соответственно. Тактико-технические характеристики прибора приведены в табл. 1. В одном сеансе съемки МСУ-ГС формируется семь изображений Земли в инфракрасныхдиапазонахспектра с разрешением по поверхности 4 км и три в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах, с разрешением 1 км (рис. 2). Далее будут рассмотрены принцип действия МСУ-ГС № 1 и 2, а также ихразличия, обусловленные конструктивными доработками, направленными на повышение тактико-технических характеристик прибора. Принцип работы МСУ-ГС№1 Модуль МСУ-ГС-ВД, входящий в состав МСУ-ГС № 1, обеспечивает съемку в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. В МСУ-ГС № 2 принцип действия модуля остался прежним. Оптическая схема, реализованная как в МСУ-ГС № 1, так и в МСУ-ГС № 2, приведена на рис. 3. Сканирование проводится зеркалом (1), оптический поток с которого попадает в две идентичные ветви. Объективы (2) каждой из ветвей развернуты на угол 4◦45 к оси визирования, поле зрения объективов 10◦, таким образом, каждый объектив обеспечивает получение изображения половины диска Земли за сеанс съемки. Далее, отразившись от зеркал (3, 4), служащихдля уменьшения общихгабаритов системы, излучение попадает РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.2
МНОГОЗОНАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТЕОСПУТНИКА «ЭЛЕКТРО-Л» 35 Рис. 1. Один из первыхснимков, сделанных прибором МСУ-ГС № 1. Изображение синтезировано из трехспектральныхканалов: 0,50–0,65 мкм, 0,65–0,80 мкм и 0,80–0,90 мкм Модуль №спектрального канала МСУ-ГС-ВД МСУ-ГС-ИК 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Та б л ица 1. Основные тактико-технические характеристики прибора МСУ-ГС Границы спектрального диапазона, мкм 0,50–0,65 0,65–0,80 0,80–0,90 3,5–4,0 5,7–7,0 7,5–8,5 8,2–9,2 9,2–10,2 10,2–11,2 11,2–12,5 Пространственное разрешение внадире, км2 1×1 Угловое поле зрения 19◦ ×26,1◦ 4×4 20◦ ×20◦ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.3
36 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Рис. 2. Визуальное представление информации, получаемое прибором МСУ-ГС за один сеанс съемки через светофильтры (5, 6, 7), формирующие требуемые спектральные диапазоны, на линейные фотоприемные устройства с зарядовой связью (ПЗС) (8, 9, 10). В каждой ветви линейки расположены в плоскости изображения и разнесены по полю зрения, чем и определяется увеличенное поле зрения системы по кадру до 26,1◦. Для повышения радиометрической точности предусмотрен режим калибровки, в процессе которого зеркало (1) разворачивается так, чтобы излучение эталонного источника, пройдя через всю оптическую систему, проецировалось на ПЗС-линейках. Для каждой ветви установлена своя система калибровки, каждая из которыхсодержит источник излучения (14), объектив (13), светофильтр (12) и поворотное зеркало (11). Во время режима калибровки защитные крышки прибора, установленные перед сканирующим зеркалом, закрываются. Оптический модуль МСУ-ГС № 1, обеспечиРис. 3. Оптическая схема модуля МСУ-ГС-ВД: 1 — однокоординатное сканирующее зеркало; 2 —объектив; 3, 4 —поворотныезеркала; 5 — светофильтр, формирующий диапазон 0,50–0,65 мкм; 6 —светофильтр, формирующий диапазон 0,80–0,90 мкм; 7 — светофильтр, формирующий диапазон 0,65–0,80 мкм; 8, 9, 10 —ПЗС-линейки; 11 —поворотноезеркало; 12 — светофильтр; 13 —объектив; 14 — источник излучения вающий съемку в инфракрасном диапазоне спектра, собран в отдельном корпусе. Его принципиальная схема приведена на рис. 4. Получение изображения обеспечивается за счет сканирования по двум осям зеркалом (1), прецизионное движение которого обеспечивает специальный двигатель, разработанный в СКБ КП ИКИ РАН (г. Таруса), погрешность равномерности его РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.4
МНОГОЗОНАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТЕОСПУТНИКА «ЭЛЕКТРО-Л» 37 Рис. 4. Оптическая схема ИК-модуля МСУ-ГС № 1: 1 — двухкоординатное сканирующее зеркало; 2, 3, 4 — телескопическая система; 5 —поворотное зеркало; 6 —спектроделительная система; 7 — сменные светофильтры; 8 —объективы; 9 — многоэлементные приемники излучения движения по траектории не превышает 3,5,точность позиционирования — 18.Отзеркала (1)оптическое излучение попадает в телескопическую систему (2, 3, 4), выполненную по схеме Галилея, состоящую из основного сферического зеркала (2) диаметром 220 мм и двухлинзового объектива (3, 4). Далее, отразившись от поворотного зеркала (5), излучение попадает в спектроделительную систему (6). Она состоит из интерференционныхфильтров ивыделяет три широкихспектральныхдиапазона. Формирование более узких спектральныхдиапазонов обеспечивается сменными светофильтрами (7). Затем разделенные оптические потоки фокусируются объективами (8)на многоэлементныхприемникахизлучения (9)(разработаны ОАО «НПО “Орион”»). Рабочая температура приемников — 79 К. Для обеспечения температурного режима приемники устанавливаются на пассивную систему радиационного охлаждения (РХ), излучающую тепло в космическое пространство (разработано АО «НИИЭМ»). Приемники излучения изготовлены на основе тройного соединения кадмий–ртуть–теллур и имеют формат 2 Ч 96 элементов. Они ориентированы таким образом, что при одном повороте зеркала формируется скан шириной 96 строк. Полное изображение диска Земли формируется за 34 скана. Процесс формирования изображений поясняется рис.5(идентичен для МСУ ГС №1и№2). Для формирования всехсеми спектральных каналов проводится запись трехкадров при различных положенияхсветофильтров (7). Циклограмма последовательности получения информации в различных спектральныхканалах представлена на рис. 6. Внешний вид МСУ-ГС № 1, установленного на КА «Электро-Л» № 1, показан на рис. 7. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.5
38 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Рис. 5. Принцип построения изображения и геометрия сканирования прибора МСУ-ГС Рис. 6. Циклограмма работы прибора МСУ-ГС №1 Принцип работы модернизированного ИК-модуля МСУ-ГС№2 По результатам летной эксплуатации к работе ИК-модуля был выдвинут ряд замечаний в части циклограммы работы и радиометрической точности получаемой информации. Для устранения этихзамечаний при создании прибора МСУ-ГС №2 были выполнены доработки, обеспечивающие повышениерадиометрическойточностииодновременное получение изображений во всехспектральныхканалах [6]: разработана новая оптическая схема с использованием асферических поверхностей, применены ИК-фотоприемники формата 288× Ч 4 с улучшенными шумовыми характеристиками и оптимизированной спектральной чувствительностью, одновременно используются 7 приемников, организован режим сканирования с гарантированным получением сигналов, не коррелированныхпо низкочастотным шумам. Новаяоптическаясхема ИК-модуля представлена на рис. 8. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.6
МНОГОЗОНАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТЕОСПУТНИКА «ЭЛЕКТРО-Л» 39 Рис. 7. Внешний вид прибора МСУ-ГС для КА «Электро-Л» № 1. а —сзащитным кожухом, б —без кожуха Принцип работы системы заключается в следующем: оптическое излучение от земной поверхности направляется сканирующим зеркалом (1) в зеркальный объектив (2, 3) с диаметром главного зеркала 220 мм, затем зеркало (5) делит световой поток на две части так, что образуются две «ветви», поле зрения каждой из которыхсоставляет половину поля зрения зеркального объектива. В результате получаются две плоскости промежуточного изображения, в которыхрасполагаются линзы коллективов (6), служащие для уменьшения диаметра оптического пучка. Два полученныхпотока излучения попадают в две системы спектроделения, состоящие из интерференционных фильтров (7). После спектроделительной системы объективы (9) собирают семь световыхпотоков на многоэлементныхприемниках излучения (11). Спектр полученныхпотоков не во всех каналах соответствует требуемой полосе пропускания, поэтому перед некоторыми приемниками излучения установлены дополнительные светофильтры (10). Поворотные зеркала (4, 8) обеспечивают требуемое взаимное расположение многоэлементныхприемников. В отличие от первого варианта ИК-модуля, в оптической схеме отсутствуют элементы, работающие на пропускание в широкой области спектра (рис. 7, поз. 3, 4) 3,5–12,5 мкм. Благодаря этим изменениям увеличилась величина оптического потока, попадающего на фоточувствительные площадки приемников, и повысилась эффективность преобразования оптического сигнала в электрический (табл. 2). Та б л ица 2. Коэффициент пропускания оптической системы ИК-модулей №спектрального канала 4 5 6 7 8 9 10 МСУ-ГС №1 МСУ-ГС №2 0,51 0,10 0,22 0,31 0,42 0,32 0,26 0,49 0,4 0,42 0,43 0,45 0,44 0,39 Формирование изображений проводится с помощью сканирующего зеркала, при этом за один скан формируются 192 строки. Это объясняется тем, что в силу особенностей оптической схемы в каждой линейке фотоприемника для построения изображения используются не все 288 элементов, а только 192. На 96 элементов излучение не попадает, уровень темнового сигнала этихэлементов используется для компенсации временного «ухода» РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.7
40 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Рис. 8. Оптическая схема ИК-модуля МСУ-ГС №2: 1 —двухкоординатное сканирующеезеркало; 2 — основное параболическое зеркало; 3 — вторичное зеркало; 4 —поворотное зеркало; 5 — разделительное зеркало; 6 —линзы коллективов; 7 —дихроическое зеркало; 8 — зеркало поворотное; 9 —объектив; 10 —фильтр; 11 — многоэлементные приемники излучения (4K–10K — номера соответствующихспектральных каналов) значения выходного сигнала приемника. Приемники излучения ориентированы длинной стороной поперек направления сканирования. Полное изображение состоит из 34 сканов, при этом используется принцип временной задержки и накопления сигнала, т. е. изображение с каждой точки поверхности проецируется последовательно на 4 элемента приемника (в первом варианте МСУ-ГС-ИК — на 2 элемента), значения сигналов с которыхзатем усредняются. Благодаря увеличенной размерности фотоприемников, при строчном сканировании реализовано 50%-е перекрытие сканов. В целяхповышения радиометрической точности измерений спектральные характеристики фотоприемников были оптимизированы под требуемые спектральные диапазоны (рис. 9). РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.8
МНОГОЗОНАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТЕОСПУТНИКА «ЭЛЕКТРО-Л» 41 Рис. 9. Спектральные характеристики приемников излучения в каналах 4–10 Рис. 10. Циклограмма работы прибора МСУ-ГС №2 В модернизированном модуле было значительно уменьшено время получения изображения полного диска Земли (рис. 10). Образовавшийся резерв времени используется для получения четырехкадров, совершенно не коррелированных по шумовым составляющим фотоприемников. Данные по этим кадрам усредняются при наземной обработке, что позволяет повысить радиометрическую точность получаемой информации. В случае необходимости наблюдения за особо динамичными РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.9
42 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Рис. 11. Влияние криоосадков на качество изображения (на примере МСУ-ГС № 1). Слева — до, справа — после работы режима «очистки» метеорологическими процессами сохранена возможность получения четырехнезависимых кадров в более короткие временные интервалы. Все перечисленные доработки позволят значительно повысить радиометрическую точность измерений. Сравнение достигнутого температурного разрешения МСУ-ГС № 1 и МСУ-ГС № 2 приведено в табл. 3. Одновременное получение изображений в каналахинфракрасной области спектра позволило реализовать циклограмму работы прибора, представленную на рис. 10. Увеличение количества приемников с 3 до 7 повлекло увеличение тепловыделения, что, в свою очередь, потребовало значительного увеличения площади системы радиационного охлаждения фотоприемников (рис. 12). Кроме того, были разработаны и внедрены в РХ (радиационный холодильник) методы борьбы с криоосадками, состоящими в основном из кристаллов льда, осаждающихся на РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.10
МНОГОЗОНАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТЕОСПУТНИКА «ЭЛЕКТРО-Л» 43 Рис. 12. Конструкция радиационного холодильника прибора МСУ ГС № 1 (слева) и МСУ ГС № 2 (справа). 1 — фотоприемники, 2 — вторая ступень радиатора (78 К), 3 — первая ступень радиатора (150 К), 4 — нити, удерживающие вторую ступень, 5 — стойки крепления нитей Та б л ица 3. Радиометрическая точность ИК-модулей МСУ-ГС №1 и №2 №спектрального канала 4 5 6 7 8 9 10 МСУ-ГС №1, ∆T,K 0,3 1,5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,7 МСУ-ГС №2, ∆T,K 0,23 0,11 0,08 0,25 0,20 0,17 0,18 холодныхвходныхокнахфотоприемников. Это явление значительно ухудшает качество получаемых изображений (рис. 11). Для парирования этого процесса разработан режим < <очистки РХ: производится нагрев первой и второй (поверхности с фотоприемниками) ступеней РХ, в результате чего криоосадки испаряются с входных окон приемника. Испарившаяся вода очень медленно покидает внутренний объем РХ, поэтому через некоторое время качество изображений опять падает. В доработанном приборе конструкция РХ была изменена таким образом, чтобы боковые стенки внутренней теплоизоляции располагались под углом (расходились — рис. 12 (3)). В результате молекулы воды в режиме «очистки», испарившись с оптическихповерхностей, улетают в космос после соударения со стенками значительно быстрее, чем при ихпараллельном расположении. Таким образом, после несколькихсеансов «очистки» большая часть Заключение Хотя при создании МСУ-ГС № 2 для КА «Электро-Л» № 2 был достигнут значительный прогресс в повышении качества получаемой информации, работы над совершенствованием приборов продолжаются, так, например, для некоторых ИК-каналов есть возможность улучшить радиометрическую точность более чем на 25% по сравнению с МСУ-ГС № 2, что будет реализовано уже в следующем приборе, изготавливаемом для КА «Электро-Л» № 3. В ближайшие годы планируется дополнить геостационарную группировку спутников «Электро-Л» двумя высокоэллиптическими спутниками РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015 водяного пара улетает в открытый космос. Эффективность выполненной доработки подтвердилась во время эксплуатации прибора МСУ-МР в составе КА «Метеор-М» № 2, имеющего аналогичную систему охлаждения фотоприемников. У новой системы охлаждения повышенная холодопроизводительность в результате увеличенной на 30% площади излучающей поверхности, тем самым при тепловыделении 300 мВт обеспечивается температура приемников 78–80 К. В итоге увеличится радиометрическая точность аппаратуры за счет более низкой температуры работы приемников и меньшего количества криоосадков, влияющихна качество получаемой информации. Внешний видмодуляприведеннарис. 13.
Стр.11
44 Р.В.АНДРЕЕВ, Н.П.АКИМОВ, К.В.БАДАЕВ, Ю.М.ГЕКТИН, А.А.ЗАЙЦЕВ, А.В.РЫЖАКОВ И ДР. Рис. 13. МСУ-ГС для КА «Электро-Л» № 2 «Арктика-М», что позволит на регулярной основе наблюдать полярные области, играющие важную роль в формировании погоды Северного полушария [6]. Спутники «Арктика-М» будут созданы на аппаратурной основе «Электро-Л» с использованием модифицированныхприборов МСУ-ГС. Список литературы 1. Асмус В.В., Дядюченко В.Н., Загребаев В.А. идр. Развитие космического комплекса гидрометеорологического обеспечения на базе геостационарных спутников серии «Электро-Л» // Вестник ФГУП НПО им. С. А.Лавочкина, 2012, № 1, с. 3–14. 2. Патент № 2319183 РФ. G02B 26/10. Многозональное сканирующее устройство для дистанционного получения изображения / Новиков М.В., Гектин Ю.М., Акимов Н.П., Сулиманов Н.А., Смелянский М.Б., заявлено 23.06.2006. Опубл. 10.03.2008. 3. Трифонов Ю.В. Космические аппараты дистанционного зондирования Земли. М.: ФГУП НПО ВНИИЭМ, 2008. 69 с. 4. Effects of Ice Decontaminatoin on GOES-12 Imager Calibration // Geo science and Remote Sensing. IEEE Transactions, 2013, vol. 51, is. 3, р. 1224–1230. 5. ГектинЮ.М., КиселеваЮ.А., Рублев А.Н.Интеркалибровка данныхизмерений в ИК-каналах сканера геостационарного метеоспутника «Электро-Л» по данным измерений ИК-зондировщика AIRS // Исследование Земли из космоса, 2015, № 5 (в печати). 6. Доклад «Результаты работы метеорологической аппаратуры МСУ-МР и МСУ-ГС и перспективы ее развития» / Акимов Н. П., Гектин Ю. М., Смелянский М.Б., Сулиманов Н. А., Фролов А.Г. / 6-я Международная научно-техническая конференция «Космонавтика. Радиоэлектроника. Геоинформатика», Рязань, 1–3 октября 2013 г. 7. Хартов В.В., Мартынов М.Б., Бабышкин В.Е., Москатиньев И.В. идр. Новая высокоэллиптическая система гидрометеорологического обеспечения на базе геостационарныхспутников серии «Электро-Л» // Вестник ФГУП НПО им. С.А.Лавочкина, 2012, № 1(12), с. 3–14. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 3 2015
Стр.12