1.9. Організація передачі даних з космосу на Землю

Оскільки провідне місце в ДЗЗ займає вивчення об’єктів⁶ по знімках, то головна задача полягає в цілеспрямованому отриманні цих знімків і наступній їх обробці. У випадку, коли платформою системи зондування є літак, жодних проблем з доставки даних не виникає. Даними у цьому випадку є фотографічні плівки або цифровий запис на певному носієві. Оскільки літак виконує свою місію по дистанційному зондуванні відносно за короткий період часу, то дані дуже швидко надходять у відповідні лабораторії. Аналогічні операції виконують з даними, отриманими системами, розташованими на супутниках з низькою орбітою і коротким часом польоту – на ”Шаттлах”. Проблеми виникають, коли системи працюють на супутниках, що знаходяться в космосі по декілька років. Тобто, дані, отримані сенсорами, необхідно передати на Землю в певне місце, де вони будуть опрацьовані (дешифровані) і проаналізовані. При цьому можливі три способи передачі даних зі супутника на Землю.

Перший спосіб – це пряма передача даних на наземну станцію, яка знаходиться в зоні прямої видимості супутника. До станцій висуваються підвищені вимоги по надійності прийому радіосигналу. Найбільш успішний прийом даних можливий при розташуванні приймальної станції на лінії прямої видимості з супутником, і цю лінію ніщо не повинно затіняти (рис. 1.9). Крім того, лінія прямої видимості між приймальною станцією і супутником повинна бути високо над горизонтом, щоб звести вплив атмосфери до мінімуму. Всі ці вимоги поєднуються поняттям ”маски” для даної приймальної станції.

Маска – це область поверхні Землі, усередині якої відбувається прийом даних з супутника.

Особливо жорсткі вимоги пред’являються до маски при прийомі даних орієнтованих по надиру з вузькою смугою.

Рис. 1.9. Схема безперервного радіозв’язку по лінії прямої видимості з супутником	Рис. 1.10. Схема розташування приймальної станції відносно супутника

Уявимо, що поверхня Землі – це сфера з радіусом R (R≈6,37·10⁶ м), висота орбіти супутника h і на лінії прямої видимості між супутником відсутні перешкоди (рис. 1.10).

Кутова відстань між приймальною станцією і супутником визначається з рівняння:

, (1.1)

де – кут підйому лінії прямої видимості. Наприклад, якщо , то з рівняння (1.1) отримаємо, що при h=700 км ≈21°. У цьому випадку, маска станції – це коло з радіусом 2400 км і приймальною станцією в центрі цього кола.

На рис. 1.11 зображена така маска одиничної станції прийому даних з супутника.

Незважаючи на те, що на даний час у всьому світі дуже багато приймальних станцій, але всі вони розташовані на суші, а отже неспроможні забезпечити зону прийому над океаном. Альтернативою побудові приймальних станцій з зоною прийому по всій поверхні Землі є спосіб збереження даних на борту супутника.

Другий спосіб використовується у випадку коли перший спосіб неможливий. Отримані дані зберігаються на борту супутника, а потім передаються з певною затримкою у часі на приймальну станцію в зоні прямої видимості.

Рис. 1.11. Типова маска станції для супутника з висотою орбіти 700 км

Зазвичай, дані збираються протягом 100 хв. і передаються протягом 12 хв. Складності полягають у створенні на борту супутника пристроїв для збереження великих обсягів інформації і в тому, що збір інформації виконується не весь час, тому такий метод організації передачі даних досить обмежений.

Третій спосіб передачі даних заснований на використанні системи геостаціонарних супутників зв’язку TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). У цьому випадку дані передаються з одного супутника на інший до того часу, поки в зоні прямої видимості одного з них не з’явиться наземна станція (рис. 1.12). Цю технологію використовують зокрема, останні серії супутників ”Landsat”.

Рис. 1.12. Передача даних космічного зондування на Землю

Після того як дані у вихідному форматі надійдуть на наземну станцію, виконується їх обробка, в результаті якої усуваються систематичні похибки і геометричні перекручування, а також перекручування, пов’язані з впливом атмосфери. Потім дані перетворюються до стандартного цифрового формату і записуються на магнітну стрічку або компакт-диск. Зазвичай, архіви даних формуються на наземних станціях, а бази даних ДЗЗ знаходяться у веденні або державних організацій (наприклад ДНВЦ ”Природа” в Україні, NRSA в Індії)), або комерційних компаній (наприклад EOSAT в США).