 |
Обоснование проектных параметров КСНО
|
|
|
|
КА «Meteo-Z»
Введение
КА, аналогом которого является КА «Метеор-М». КА «Meteo-Z» - спутник гидрометеорологического обеспечения. Входит в состав космического комплекса гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М». На данный момент функционирует также КА «Метеор-М» №2.
Основные цели и задачи КА:
КА предназначен для оперативного получения информации в целях прогноза погоды, контроля озонового слоя и радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве, а также для мониторинга морской поверхности, включая ледовую обстановку.
Назначение КА:
· Получение глобальных и локальных изображений облачности, поверхности Земли, ледового и снежного покровов в видимом, ИК и микроволновом диапазонах.
· Получение данных для определения температуры морской поверхности и радиационной температуры подстилающей поверхности.
· Получение радиолокационных изображений земной поверхности.
· Получение данных о распределении озона в атмосфере и его общего содержания.
· Получение информации о гелиофизической обстановке в околоземном космическом пространстве.
Состав РКС.
2.1 Технические характеристики КА:
Масса КА ≈ 2600кг
Масса ПН ≈ 1200кг
Орбита: околокруговая, близкая к солнечно-синхронной (средняя высота- 832 км; период обращения- 101 мин.; наклонение 98,8˚)
высота - 5,0м
ширина (с развернутыми СБ) - 14,0м
мощность СБ – 4500/4000 Вт (начало/конец службы)
2.2 Обоснование выбора орбиты.
|
| Солнечно-синхронная орбита. |
Солнечно-синхронная орбита - особый вид орбиты, часто используемый спутникам, которые производят съёмку поверхности Земли. Представляет собой орбиту с такими параметрами, что спутник проходит над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время. Движение такого спутника синхронизировано с движением линии терминатора по поверхности Земли - за счёт этого спутник может лететь всегда над границей освещённой и неосвещённой солнцем территории, или всегда в освещённой области, или наоборот - всегда в ночной, причём условия освещённости при пролёте над одной и той же точкой Земли всегда одинаковые. Для достижения этого эффекта орбита должна прецессировать в сторону, обратную вращения Земли (т.е. на восток) на 360° в год, чтобы компенсировать вращение Земли вокруг Солнца. Такие условия соблюдаются только для определённого диапазона высот орбит и наклонений - как правило, это высоты 600-800 км и наклонение "i" должно быть порядка 98°, т.е. ИСЗ на солнечно-синхронных орбитах имеют обратное движение (см. рис. 6). При увеличении высоты полёта ИСЗ наклонение должно увеличиваться, из-за чего он не будет пролетать над полярными районами. Как правило, солнечно-синхронные орбиты близки к круговым, но могут быть и заметно эллиптичными.
|
|
|
Термина́тор - линия светораздела, отделяющая освещённую (светлую) часть небесного тела от неосвещённой (тёмной) части. Терминатор всегда наблюдается в виде половины эллипса, принимая в конце первой и начале последней четвертей вид прямой линии.
Солнечно-синхронные орбиты исключительно удобны для ведения ряда метеорологических наблюдений, поскольку они позволяют ежесуточно осуществлять наблюдения практически в одно и то же местное время. Следует, правда, отметить, что вывод ИСЗ на такие орбиты не всегда технически доступен, поскольку для этого предъявляются особые требования как к местоположению космодрома, так и к используемым для этой цели РН. Солнечно-синхронные, точнее, квазисолнечно-синхронные, орбиты можно получать при запуске ИСЗ не в восточном (как при запуске на приполярные орбиты), а в западном направлении. При этом угол наклонения плоскости такой орбиты к плоскости экватора составляет более 90°.
|
|
|
Величина угла наклона солнечно-синхронной орбиты выбирается в строгой зависимости от высоты полета ИСЗ: она тем больше, чем выше его орбита.
Высота полета ИСЗ имеет существенное значение для проведения метеорологических измерений. От нее зависит не только ширина полосы обзора подстилающей поверхности, но и разрешающая способность бортовой аппаратуры. Оба этих требования противоположны друг другу, т. е. с увеличением высоты полета ИСЗ увеличивается ширина полосы обзора и одновременно ухудшается детальность обзора. Но несмотря на это, прогресс ракетно-космической техники позволяет с одновременным увеличением высоты полета ИСЗ как существенно расширить полосу обзора местности, так и повысить разрешение изображений. Добиться этого оказалось возможным в первую очередь с помощью оптико-электронной сканирующей аппаратуры. Одновременно с этим от высоты полета ИСЗ зависит и частота обзора всей планеты.
2.3 Обоснование выбора КА.
Современные реалии таковы, что в настоящее время наша страна, как никогда, нуждается в спутниках ДЗЗ, в том числе и метеорологического обеспечения.
Российская метеорологическая система на базе космических аппаратов серии «Метеор»- перспективная и надежная система. Её начало датируется 1969 годом, когда на орбиту был выведен первый спутник первого поколения «Метеор-1-1». На данный момент на орбите функционирует КА «Метеор-М» №2.
Новый космический аппарат будет обладать определенной спецификой среди прочих спутников, входящих в космический комплекс «Метеор 3М», так как должен иметь океанографическую и гидрологическую направленность. При этом, основное назначение этого КА— всепогодный и независимый от освещенности радиолокационный мониторинг с использованием БРЛК с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). Заложенные в проект современные конкурентоспособные характеристики позволят обеспечивать решение не только метеорологических и океанографических задач, но и задач других заказчиков и потребителей. В частности, на основании информации, получаемой с помощью КА «Мeteo-Z», планируется решение следующих задач:
|
|
|
· обеспечение безопасности мореплавания, проведение фундаментальных и прикладных исследований ледяного покрова в приполярных акваториях мирового океана и замерзающих морях, а также в крупных озерах умеренных широт;
· прогноз, мониторинг и информационное обеспечение мероприятий по ликвидации последствий наводнений;
· оперативный контроль за состоянием водной среды и соблюдением правил использования континентального шельфа в исключительной экономической зоне РФ;
· своевременное обнаружение, определение площади и конфигурации разливов нефтепродуктов на водной поверхности, а также мониторинг динамики развития загрязнений акватории мирового океана;
· мониторинг промысловых районов мирового океана в целях информационного обеспечения производственной деятельности рыболовного флота;
· исследование принципов тепло, массопереноса на границе раздела океанатмосфера в интересах решения прикладных и фундаментальных проблем гидрометеорологии и океанографии;
Помимо БРЛК (бортовой радиолокационный комплекс) с АФАР (активная фазированная антенная решетка) в состав бортового информационного комплекса КА «Мeteo-Z» войдут оптические сканеры для определения цветности воды и контроля состояния биосферы океана, скаттерометр (микроволновой радар, устройство измеряющее удельную эффективную площадь рассеяния) и аппаратура «Радиомет» для измерения параметров атмосферы методом радиозатменного просвечивания.
*Со всем комплексом гидрометеорологической аппаратуры можно ознакомиться в Приложении 1.
2.4 Обоснование выбора РН («Союз 2.1б»)
Масса РН - 312т
Масса ПН на ССО – 4900кг
Тип РБ – Фрегат
Ракета-носитель «Союз 2.1б» - универсальная ракета-носитель (нижнего среднего класса) семейства «Союз 2», способная вывести КА на солнечно-синхронную орбиту. Обладает рядом преимуществ по сравнению со своим предшественником «Союз 2.1а». Данная модификация проще (содержит меньше элементов) чем 1а, из-за применения более совершенного двигателя и способна заменить 1а во всех вариантах применения. Её недостатки проистекают из её преимуществ: новый двигатель делает модификацию дороже из-за необходимости окупания затрат на ОКР, он заметно более материалоёмок.
|
|
|
Данный РН использовался для вывода КА «Метеор-М» №2 8 июля 2014 года.
2.5 Обоснование выбора РБ (Фрегат)
РБ Фрегат предназначен для РН нижнего среднего класса, таких как Союз-2. РБ использует маршевый двигатель С5.92. Тяга этого двигателя составляет 2 тонны, что близко к оптимуму для ракет среднего класса.
| Габаритно-массовые характеристики | |
| Длина | 1,5 м |
| Диаметр | 3,35 м |
| Масса | стартовая(заправленный): 6635кг сухая: 970 кг |
Обоснование проектных параметров КСНО
|
|
|
