Метеорологический спутник:
1 — антенна; 2 — телевизионная камера; 3 — инфракрасный интерференционный спектрометр; 4 — радиометр, регистрирующий излучение от верхней части облаков; 5 — ультрафиолетовый спектрометр обратного рассеивания; 6 — радиометр для измерений над освещенной и теневой сторонами Земли; 7 — спектрометр с фильтром и фотометрическим клином; 8 — инфракрасный спектрометр; 9 — детектор ультрафиолетового излучения Солнца; 10 — радиометры с ограничителями избирательного действия
Спутник выводится на приполярную круговую орбиту высотой 1100 км и наклонением к плоскости экватора 80°. С этой орбиты спутник дважды за сутки «осматривает» практически всю поверхность Земли, ведь плоскость орбиты в пространстве сохраняет ориентацию, а Земля поворачивается в соответствии с суточным вращением вокруг оси.
Основное оборудование спутника — три телевизионные камеры с разрешающей способностью на поверхности Земли 900 м. Сигналы камер записываются на бортовой видеомагнитофон и передаются на Землю при пролете спутника в зоне радиовидимости со станции сложения. Четвертая телевизионная камера с худшей разрешающей способностью (3,2 км) непрерывно передает изображение Земли для любых возможных пользователей. В ночное время изображение облачного покрова Земли получают сканирующим ИК радиометром, работающим в диапазоне длин волн 3,4…4,2 мкм. Всего же на спутнике установлено 11 различных метеорологических приборов. Полный объем информации, «сбрасываемой» за один сеанс связи со спутником, может достигать 150 Мбит.
Расположение спутников системы «Метеор» на орбите (спутник слева ведет телевизионную, спутник справа инфракрасную съемку).
Перед прогнозом погоды в последних известиях по телевидению и радио иногда сообщают и о стихийных бедствиях, авариях судов и самолетов. Несмотря на наличие самых современных технических средств навигации, число аварий остается значительным: ежегодно в результате кораблекрушений, столкновений и пожаров гибнут сотни судов. Спасение терпящих бедствие остается важнейшей межгосударственной задачей. И здесь свой немалый вклад вносит космическая радиоэлектроника. Запуском советского ИСЗ «Космос-1383» 30 июня 1982 года завершился первый этап создания космической системы поиска аварийных судов и самолетов. Она названа по начальным буквам слов — КОСПАС. Параллельно в США, Канаде и Франции создана аналогичная спутниковая система САРСАТ. Оба проекта объединяются в совместную систему КОСПАС-САРСАТ. Как же действует эта система?
Спутники помогают в обнаружении кораблекрушений.
Каждое судно, самолет или другой объект оснащаются небольшими аварийными радиопередатчиками, работающими на специально отведенных для этой цели частотах 121,5 и 406 МГц метрового и дециметрового диапазонов волн. Передатчик включается в случае аварии и автоматически посылает сигнал бедствия на один из ИСЗ, периодически появляющихся в зоне радиовидимости из любой точки поверхности планеты. Принятый спутником сигнал некоторое время хранится в бортовом запоминающем устройстве и при пролете спутника над пунктом приема информации «сбрасывается» уже на частоте линии связи со спутником 1544.5 МГц. Пункты приема, оснащенные отечественной аппаратурой, развернуты в Москве, Архангельске, Владивостоке и Новосибирске. Пункты соединены каналами связи с координационным центром КОСПАС. В его функции входят обработка данных и оповещение поисково-спасательных служб соответствующих стран.
Одновременно с приемом сигнала с ИСЗ определяются и координаты терпящего бедствие объекта, что и обеспечивает быстрое и эффективное оказание помощи. Простейшие аварийные радиобуи АРБ-121,5 передают в эфир немодулированный сигнал на частоте 121,5 МГц. Таких буев установлено уже несколько сотен тысяч. Даже смодулированного сигнала достаточно, чтобы бортовая спутниковая аппаратура определила координаты буя с точностью до 20 км по доплеровскому сдвигу частот. Этого вполне достаточно, поскольку бортовые приемники-пеленгаторы поисковых судов и самолетов могут принять сигнал буя с расстояния в 30 км. Более совершенно устройство радиобуя АРБ-406. Он оснащен двумя передатчиками, один из которых на частоте 406 МГц посылает сигнал на спутник, а другой, работающий на частоте 121,5 МГЦ, служит «приводным маяком» для пеленгаторов спасательных средств. На радиобуе имеется и запоминающее устройство, хранящее основную информацию: название судна, государственную принадлежность, координаты, характер аварии. Эта информация передается на ИСЗ и далее — в координационный центр.
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.