Тема 2.4 Носители съёмочной аппаратуры

2.4.1 Виды носителей. Носители для воздушной съёмки

2.4.2 Носители для космической съёмки

2.4.3 Космический полёт и его особенности

2.4.1 Виды носителей. Носители для воздушной съёмки

Носители съёмочной аппаратуры – это летательные аппараты, обеспечивающие подъём съемочных приборов на нужную высоту и перемещение их относительно местности и относительное ориентирование в пространстве. Их делят на две большие группы – носители для воздушной и для космической съёмки. Для каждого класса высот существуют свои носители (рисунок).

Основными носителями для воздушной съёмки являются самолёты. Кроме них съёмка может выполняться с вертолётов, аэростатов (привязанных и в свободном полёте), воздушных змеев, радиоуправляемых моделей (самолётов-беспилотников), авиамотоциклы.

Рисунок – Виды носителей съёмочной аппаратуры

Самолёты, которые обычно работают в воздухе 5-10 часов, применяют для среднемасштабных исследований малоизменяющихся объектов и медленно протекающих процессов. В основном используются самолёты АН-2, ИЛ-14, а для более мелкомасштабной съёмки – АН-30, ТУ-134, ИЛ-18, обладающие большой грузоподъёмностью и высотой полёта. В СССР был создан специальной самолёт-лаборатория АН-30 (рисунок).

Для визуальных наблюдений, а также выборочных съемок в крупных масштабах небольших участков широкое применение находят вертолеты МИ-4, Ка-18 и др.

2.4.2 Носители для космической съёмки

Существует следующая классификация космических аппаратов, используемых как носителей съёмочной аппаратуры:

1. Автоматические космические аппараты.

1.1 Искусственные спутники Земли

1.2 Космические аппараты для полётов к Луне

1.3 Космические аппараты для полётов к планетам Солнечной системы

1.4 Космические аппараты для полётов за пределы Солнечной системы

2. Пилотируемые космические аппараты

2.1 Аппараты целевого предназначения

2.2 Аппараты многоразового использования.

2.3 Пилотируемые орбитальные станции.

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) являются наиболее распространёнными космическими носителями сканерной и кадровой аппаратуры. Их характеризует относительно небольшое удаление от Земли, периодичность изменения внешних условий и прохождения над определенными географическими районами Земли, кратное периоду обращения. Среди ИСЗ выделяют исследовательские (предназначенные для выполнения научных и прикладных исследований) и технические (спутники связи и навигации). К исследовательским относятся:

– ресурсные: предназначены для изучения природных ресурсов Земли. В зависимости от оснащенности аппаратурой для съемок подразделяются на ИСЗ, оснащенные оптической аппаратурой дистанционного зондирования (американский Landsat, французский Spot, индийский IRS, японский Adeos, бразильский Mecb, китайский Cbers и российский «Ресурс-0»), и ИСЗ, оснащенные радиолокационными системами (европейские космические системы Ers и Envisat, японский спутник Jers-1, канадский Radarsat, российский спутник «Алмаз» и российский модуль «Природа»).

– метеорологические: предназначены для мониторинга метеорологических и климатических процессов. В зависимости от вида орбит их можно разделить на две группы: ИСЗ, выведенные на низкие приполярные орбиты (спутники метеорологической системы NОАА (США), российской метеорологической спутниковой системы «МЕТЕОР» и китайский спутник серии FY-1), и ИСЗ, работающие на геостационарных орбитах (такими спутниками обладают США (система Geos), Европейское космическое агентство (система Meteostat), Россия (ИСЗ «Электро»), Индия (система Insat) и Япония (система GMS).

– геодезические: предназначены для построения геодезических сетей – пространственной триангуляции, для определения фигуры Земли и изучения ее строения (американские ИСЗ серии Geos);

– астрономические: позволяют изучать другие планеты и избежать при этом влияния атмосферы, т. е. исследования можно проводить в более широком диапазоне спектра, чем с Земли (американские – Орбитальная астрономическая лаборатория, спутник SAS, совместный проект НАСА и ЕКА – орбитальная солнечная лаборатория «Сохо»);

– геофизические: применяются для изучения верхних слоев атмосферы и ближайшего к Земле космического пространства (ИСЗ серии «Космос»).

К техническим относятся:

– спутники связи: обеспечивают ретрансляцию радиосигналов между наземными станциями, расположенными на большом расстоянии друг от друга (российский спутники серии «Орбита», «Экран», «Горизонт», американские серии Intelsat, спутник ATS – для телевизионного вещания);

– спутники навигации: для определения положения кораблей и самолетов относительно навигационного ИСЗ в нескольких точках орбиты (американские спутники серии «Транзит» и «Секор»).

Рисунок – ИСЗ «Метеор-М» (серия спутников «Метеор»). Оснащены несколькими многозональными сканирующими системами, позволяющими получать снимки с различным пространственным разрешением, например, в 30, 80, 170, 240 и 1000 м. Высота спутника около 3,5 м

Рисунок – Спутники серии «Landsat». Оснащены многозональным сканером и телевизионными камерами. Высота около 3,5 м

Рисунок – Спутники серии «Космос». Оснащены фотографическими камерами высокого разрешения, в том числе многозональными. В отличие от ИЗС «Метеор» и «Landsat», рассчитаны на возвращение отснятых фотоплёнок при помощи спускаемых на Землю аппаратов.

К космическим аппаратам для полётов к Луне относятся советские автоматические межпланетные станции (АМС) «Зонд» и автоматические лунные станции серии «Луна», американские МАС «Surveyor» и «Lunar-prospector» и пилотируемые космические корабли серии Apollo. Они осуществляли фотографирование поверхности Луны, а также Земли с расстояния 90 000 км, доставки на Луну подвижной лаборатории «Луноход», для взятия лунного грунта и его доставки на Землю, высадку на лунную поверхность человека, доставку и установке на лунной поверхности различных приборов.

К космическим аппаратам для полётов к планетам Солнечной системы относятся советские МАС «Вега», «Венера» и «Марс» и американские «Mariner», «Викинг» и «Марс – Патфайндер». Эти аппараты предназначены для изучения планет земной группы и осуществляют фотографирование поверхности планет и химических анализ грунтов. Для исследования планет-гигантов использовались американские МАС «Пионер» и «Кассини».

К космическим аппаратам для полётов с выходом за пределы Солнечной системы в настоящее время относится только МАС Pioner 10, запущенная в 1972 году. Она в 1999 году, выполнив программу по исследованию межпланетной среды, астероидного пояса и свойств атмосферы Юпитера, вышла за пределы Солнечной системы, имея на борту металлическую пластину с символическим рисунком, который сообщает о цивилизации на Земле.

Пилотируемые космические аппараты могут выполнять большой спектр задач, среди которых важное место принадлежит съёмкам. Фотосъёмки стали производиться уже первыми пилотируемыми космическими кораблями – «Восток», «Восход» и др. (СССР), «Меркурий», «Джемени» и др. (США). В 1976 году совершил полёт корабль «Союз-22», который был специально модифицирован для выполнения космической фотографической съёмки и выполнял съёмку территории СССР в народнохозяйственных целях.

Корабли многоразового использования представляют собой гиперзвуковой летательный аппарат с дельтовидным крылом, который после орбитального полёта может приземляться как реактивный самолёт. Их использование значительно снижает стоимость полётов. Используются в основном в США, где разработана серия космических кораблей «Спейс Шаттл» (космический челнок), куда вошли четыре однотипных корабля «Колумбия», «Челленджер», «Дискавери» и «Атлантис». В грузовой отсек такого корабля возможно поместить лабораторию «Спэйслэб» со специалистами, обслуживающими научно-исследовательскую аппаратуру для съёмок и изучения Земли. Единственный полёт советского корабля многоразового использования «Буран» состоялся в 1987 году.

Пилотируемые орбитальные станции служат для проведения исследований и экспериментов, освоения длительных полетов человека в условиях невесомости, отработки технических средств космической техники для ее совершенствования на околоземных орбитах. В прошлом функционировали только советские и российские станции «Салют», «Мир» и др. В настоящее время на орбите работает международная космическая станция «Альфа».

Эффективность съёмки с пилотируемых кораблей и станций существенно повышается благодаря тому, что космонавты выполняют съёмку целенаправленно, выбирая благоприятные внешние условия. Также существенна возможность ремонта съёмочной аппаратуры.