Анатолий Большаков: Космические методы в океанологии

В разработке проекта ИСЗ «Сисат» и программы его полета приняло участие более 25 крупных правительственных организаций и частных фирм, тесно связанных с программами исследования Мирового океана. ИСЗ разработан на конструктивной базе последней ступени ракеты-носителя «Аджена» с использованием ее энергосистемы, системы управления и телеметрии. Масса ИСЗ после его выведения на орбиту составила около 2300 кг, а размах панелей солнечных батарей и антенн достигал 13 м. Ориентация и стабилизация ИСЗ в орбитальной системе координат осуществлялись с точностью до 0,5°. Мощность системы энергопитания научной аппаратуры около 2 кВт.

Общий вид ИСЗ «Сисат» с развернутыми антеннами и панелями солнечных батарей приведен на рис. 9.

На борту ИСЗ «Сисат» был установлен комплект из пяти научных приборов, которые по важности решаемых задач были распределены следующим образом:

1) радиовысотомер,

2) скаттерометр,

3) радиолокатор бокового обзора с синтезированной апертурой,

4) сканирующий радиометр видимого и теплового инфракрасного диапазонов,

5) многоканальный сканирующий микроволновый радиометр.

В дополнение к этому научному оборудованию на борту ИСЗ было установлено три различных системы для точных траекторных измерений параметров орбиты.

Направленный вертикально вниз (в надир), высотомер обладал полем зрения 1,6°, что соответствовало (в зависимости от силы волнения моря в подспутниковой точке) исследуемому пятну на поверхности Мирового океана диаметром от 1,5 до 12 км. Прибор работал на частоте 13,5 ГГц и излучал зондирующие импульсы шириной 3 нс, что позволяло измерять высоту ИСЗ над поверхностью Мирового океана со среднеквадратичной ошибкой 10 см при волнах на поверхности океана высотой не более 20 м. С помощью этого прибора можно было также определять высоту волн в подспутниковой точке с точностью до 0,5 м (в диапазоне от 0 до 20 м).

Рис 9. Общий вид океанологического ИСЗ «Сисат»: 1 − панели солнечных батарей, 2 − антенны скаттерометра, 3 − антенна РЛБО, 4 − многоканальный СВЧ-радиометр, 5 − лазерный рефлектор, 6 − альтиметр, 7 − телеметрическая антенна РЛБО, 8 − радиометр инфракрасного и видимого диапазонов, 9 − антенна телеметрической и командной радиолиний, 10 − антенна системы определения параметров орбиты, 11 − дублирующая антенна телеметрической системы

Скаттерометр ИСЗ «Сисат» работал на частоте 14,6 ГГц. Диаграмма направленности каждой из четырех антенн была «ножевой», т. е. узкой в горизонтальной плоскости и широкой в вертикальной плоскости, что позволяло с помощью этого прибора облучать две полосы на поверхности Мирового океана шириной по 500 − 700 км на расстоянии 200 км от трассы полета ИСЗ. Пространственное разрешение информации скаттерометра «Сисата» составляло около 50 км. Регистрация и обработка доплеровского смещения отраженного сигнала давала возможность определять скорость ветра у поверхности океана с точностью до 2 м/с (в диапазоне от 4 до 26 м/с). Оценка направления скорости ветра была возможна с точностью до 20°.

Предназначенный для получения радиоизображений поверхности океана РЛБО с синтезированной апертурой работал на частоте 1,275 ГГц. С его помощью просматривалась полоса шириной 100 км под углом 20° относительно вертикали.

Высокое пространственное разрешение информации, получаемой с помощью этого прибора (до 25 м), определило высокую скорость поступления информации и ее большие объемы. После предварительных проработок различных схем регистрации и передачи данных было принято решение о работе этого радиолокатора только в режиме непосредственной передачи − информации, т. е. без промежуточной записи на бортовые магнитофоны. Это, естественно, привело к существенному ограничению районов проведения исследований с помощью РЛБО.

Антенна РЛБО ИСЗ «Сисат» имела коэффициент усиления 34 дБ и формировала веерообразный луч с угловыми размерами 1 × 6°, отклоненный на 20° относительно вертикального направления. При полете ИСЗ этим прибором облучалась полоса на поверхности Мирового океана шириной 100 км, отстоящая от трассы полета на 250 км. Прием излучения, отраженного морской поверхностью, осуществлялся на ту же антенну. После усиления преобразованные сигналы передавались в телеметрическую систему и без задержки транслировались на наземную приемную станцию со скоростью 10 мбит/с. В силу этих обстоятельств максимальная длина полосы непрерывного исследования океана с использованием РЛБО у ИСЗ «Сисат» не могла превышать 4 тыс. км.