«А.В. Гришин, канд. физ.-мат. наук; Ф.Ф. Дедус, канд. техн. наук; М.И. Истомина; А.В. Карелин, докт. физ.-мат. наук; Е.А. Никитин (ФГУП ЦНИИмаш, г. ...»

СОДЕРЖАНИЕ 6 (85)

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ СВЯЗИ, СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИЯ И КООРДИНАТНО-ВРЕМЕННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

А.В. Гришин, канд. физ.-мат. наук; Ф.Ф. Дедус, канд. техн. наук; М.И. Истомина; А.В. Карелин, докт. физ.-мат. наук; Е.А. Никитин (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв); М.В. Туманов (АО «НИИЭМ», г. Истра)

Использование перспективной группировки космических аппаратов для оперативного мониторинга состояния окружающей среды

Рассматривается проблема использования космических средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в России в целях решения задач глобального и оперативного мониторинга состояния окружающей среды и контроля чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, чрезвычайная ситуация, мониторинг, прогнозирование.

A.V. Grishin, F.F. Dedus, M.I. Istomina, A.V. Karelin, Ye.A. Nikitin, M.V. Tumanov. The Use of Advanced Constellation of Spacecraft for Operational Monitoring of Environment. The article considers the issue of using space means of Earth remote sensing (ERS) in Russia in order to solve tasks of global and operational monitoring of environment and control emergency situations (ES).

Key words: Earth remote sensing, emergency situation, monitoring, forecasting

ЛИТЕРАТУРА

1. Карелин А.В., Боярчук К.А., Пулинец С.А. и др. Единая концепция обнаружения признаков готовящегося сильного землетрясения в рамках комплексной системы литосфера – атмосфера – ионосфера – магнитосфера. – Космонавтика и ракетостроение, 2012, вып. 3 (68), с. 21 – 31.

2. Боярчук К.А., Карелин А.В., Надольский А.В. Cтатистический анализ зависимости поправки химического потенциала паров воды в атмосфере от удалённости эпицентра землетрясения. – Вопросы электромеханики, 2010, т. 116, с. 39 – 45.

3. Лаверов Н.П. Природные и техногенные катастрофы – новые вызовы и угрозы устойчивому развитию. – Право и безопасность, 2010, № 4, с. 16 – 19.

4. Боярчук К.А., Туманов М.В., Милосердова Л.В. Космический мониторинг геодинамической обстановки древних платформ. – Геоматика, 2012, № 2 (15), с. 45 – 51.

5. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Издательство А и Б, 1997.

6. Кирилин А.Н. и др. Основные результаты и планы ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» по созданию космических средств ДЗЗ социально-экономического назначения. – Вопросы электромеханики, 2008, т. 107, с.40 – 48.

7. Успенский А.Б., Троценко А.Н., Рублёв А.Н. Проблемы и перспективы анализа и использования данных спутниковых ИК-зондировщиков высокого спектрального разрешения. – ИСЗ, 2005, № 5, с. 18 – 33.

8. Белов А.А. и др. Малый космический аппарат «Астрогон-Вулкан» гиперспектрального дистанционного мониторинга высокого разрешения. – ИПМ, п/п №726, 2003, 32 с.

9. Виролайнен Я.А., Поляков А.В. Учёт рассеяния излучения в наземных газо-корреляционных измерениях общего содержания метана. – Исследования Земли из космоса, 2004, № 4, с. 3 – 9.

А.А. Асташкин, канд. техн. наук; И.Н. Комиссарова; Т.С. Маркелова; Н.В. Наговицына; Н.П. Новикова; Е.М. Твердохлебова, канд. техн. наук; М.В. Устинова (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)Информационное обеспечение исследования арктического региона с использованием гидрометеорологической космической системы «Арктика-М»

Рассматривается космическая система (КС) «Арктика-М» в составе двух космических аппаратов (КА) на высокоэллиптических орбитах, предназначенная для непрерывного гидрометеорологического информационного обеспечения арктического региона. Отмечается, что функционирующие в настоящее время КС: геостационарная типа «Электро» и среднеорбитальная типа «Метеор» – не отвечают требованию полного и непрерывного наблюдения названного региона. Оценивается предложение о создании сети полярных тестовых зон для калибровки аппаратуры КА «Арктика-М» и валидации получаемой информации об арктическом регионе с использованием существующей сети гидрометеорологических станций, расположенных в морях российского сектора Арктики.

Ключевые слова: гидрометеорология, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), космический аппарат, калибровка аппаратуры, подспутниковые измерения, валидация информации, тестовые участки.

A.A. Astashkin, I.N. Komissarova, T.S. Markelova, N.V. Nagovitsyna, N.P. Novikova, Ye.M. Tverdokhlebova, M.V. Ustinova. Information Maintenance of Research in the Arctic Region Using the «Arktika-M» Hydrometeorological Space System. The article considers the «Arktika-M» space system (SS) consisting of two spacecraft (SC) on highly elliptical orbits, designed for continuous hydrometeorological information support of the Arctic region. It is noted that these SS, being currently in operation, i.e. the geostationary «Electro» type and the average orbital «Meteor» type systems do not meet the requirement of full and continuous monitoring of the named region. The paper estimates a proposal of establishing a network of polar test areas for the calibration of the «Arktika-M» SC equipment, and the validation of the obtained data on the Arctic region using the existing network of meteorological stations in the seas of the Russian sector of the Arctic.

Key words: hydrometeorology, Earth remote sensing (ERS), spacecraft, calibration of equipment, sub satellite measurements, data validation, test plots.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эльясберг П.Э. Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965.

2. Маркелова Т.С. Оценки потенциальной производительности космических систем дистанционного зондирования Земли по объёму космической информации, использующейся для решения задач социально-экономической сферы и науки. – Космонавтика и ракетостроение, 2011, вып. 2 (63).

3. Карелин А.В., Наговицына Н.В. Базовые элементы и метрологические аспекты валидационных работ. – Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 5 (78).

4. Асташкин А.А., Бобылёв В.И., Казанцев О.Ю. и др. Создание комплекса средств валидации информационных продуктов, получаемых с применением космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. – Космонавтика и ракетостроение, 2010, вып. 2 (59).

Н.П. Ковалевский, канд. техн. наук; Т.В. Томшина (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

ПроблемА оценки качества КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, полученнОЙ с помощью оптико-электронной бортовой аппаратуры ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

Рассматриваются вопросы создания комплексной методики оценки качества космической информации (КИ), получаемой с помощью оптико-электронной бортовой аппаратуры. Приводятся основные характеристики и показатели качества данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), отражающих изобразительные и информативные свойства материалов космической съёмки.

Ключевые слова: космическая информация, оценка качества данных ДЗЗ, показатели качества данных ДЗЗ.

N.P. Kovalevsky, T.V. Tomshina. The Task of Quality Assessment of Space Information Received via Onboard Optoelectronic Equipment of Earth Remote Sensing. The article considers tasks of creating a comprehensive methodology for assessing the quality of space information (SI) received via onboard optoelectronic equipment. Basic characteristics and quality indicators of Earth remote sensing (ERS) data, reflecting graphic and informative material properties of space imagery are also provided in the paper.

Key words: space information, quality assessment of ERS data, quality indicators of ERS data.

Н.П. Ковалевский, канд. техн. наук; Т.В. Томшина (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

Особенности использования космического мониторинга для оценки состояния участков магистрального трубопровода

Рассматриваются вопросы использования космических методов в нефтегазовой отрасли России. Оценивается актуальность проблемы. Определяются виды съёмки для мониторинга состояния магистрального трубопровода углеводородного сырья.

Ключевые слова: космическая информация, магистральный трубопровод углеводородного сырья, вертикальные и горизонтальные смещения.

N.P. Kovalevsky, T.V. Tomshina. Specifics of Using Space Monitoring to Assess the Condition of the Main Pipeline Sectors. The article considers tasks of using space means in the Russian oil and gas industry, assessing the urgency of the issue. It defines types of surveying in monitoring the status of the main hydrocarbon pipeline.

Key words: space information, main hydrocarbon pipeline, vertical and horizontal displacements.

литература

1. Бондур В.Г. Аэрокосмические методы и технологии мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса. – Исследование Земли из космоса, 2010, № 6, с. 3 – 17.

2. Ковалевский Н.П., Томшина Т.В. Возможности мониторинга потенциально опасных участков магистрального углеводородного трубопровода на основе космических данных дистанционного зондирования Земли. – Космонавтика и ракетостроение, 2015, вып. 5 (84).

3. Положение по организации и проведению комплексного диагностирования линейной части магистральных газопроводов ЕСГ. М.: ОАО «Газпром», 1998.

4. Михайлов С.И. Возможности использования данных ДЗЗ в интересах предприятий нефтегазового комплекса. – Земля из космоса, 2011, № 8, с. 7 – 11.

А.О. Иваненко (ФГБУ ВНИИ ГО ЧС, г. Москва); А.С. Маргевич, канд. физ.-мат. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РОСКОСМОСА И МЧС РОССИИ В РАМКАХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СЕТЕЙ

Определяется роль отечественных и международных информационных интегрированных сетей в развитии российских космических средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), в частности средств для прогнозирования, выявления чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного происхождения и оценки их последствий.

Ключевые слова: природные ЧС, техногенные ЧС, природно-техногенные ЧС, космические средства ДЗЗ, информационные интегрированные сети.

A.O. Ivanenko, A.S. Margevich. Interaction Between Roscosmos and the Russian Emergency Ministry Within the Domestic and International Integrated Information Networks. The article defines the role of domestic and international integrated information networks in the development of the Russian space means for Earth remote sensing (ERS), particularly means for forecasting and detection of emergency situations (ES) of natural and anthropogenic origin, and their impact assessment.

Key words: natural ES, anthropogenic ES, natural and industrial ES, space means of ERS, integrated information networks.

Г.Г. Баула; А.И. Медведева; Ю.А. Пластинин, канд. техн. наук; Е.Ю. Сжёнов; А.С. Томшин; Б.А. Хмелинин, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА НА ТРАССЕ ПОЛЁТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ ДИАПАЗОНЕ СПЕКТРА

Представляются результаты космического эксперимента (КЭ) при наблюдении в области дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) перехода терминатора, представляющие интерес для исследования возможностей определения газового состава атмосферы (в частности содержания озона) в условиях больших зенитных углов Солнца (ЗУС), когда солнечное излучение проходит большой путь в атмосфере прежде чем попадёт во входную апертуру научной аппаратуры на борту космического аппарата (КА).

Ключевые слова: спектрозональная аппаратура, Международная космическая станция (МКС), система атмосфера поверхность Земли, дистанционное зондирование Земли.

G.G. Baula, A.I. Medvedeva, Yu.A. Plastinin, E.Yu. Szhyonov, A.S. Tomshin, B.A. Khmelinin. Determination of Ozone Concentration in the Route of the International Space Station by Results of Measurements of Spectral Brightness of Solar Radiation in the Ultraviolet Range of Spectrum. The article presents results of space experiment (SE) conducted during Earth remote sensing (ERS) observation of terminator transition, which are of particular interest for studying the possibilities of determining the gas composition of the atmosphere (ozone concentration) under large zenith angles of the Sun (ZAS), when solar radiation passes a long way in the atmosphere before it gets into the input aperture of the spacecraft (SC) onboard scientific equipment.

Key words: spectrozonal equipment, International space station (ISS), the atmosphere-Earth’s surface system, Earth remote sensing (ERS).

Литература

1. Райкунов Г.Г. Проблемные вопросы дистанционного зондирования Земли в России. – Космонавтика и ракетостроение, 2010, вып. 2 (59), с. 5 – 15.

2. Райкунов Г.Г. Проблемы развития космического гиперспектрального мониторинга Земли и атмосферы на современном этапе. – Космонавтика и ракетостроение, 2011, вып. 2 (63), с. 12 – 26.

3. Berk A. et al. MODTRAN Cloud and Multiple Scattering Upgrades with Application to AVIRIS. – Remote Sens. Environ., 1998, v. 65, pp. 367 – 375.

А.А. Ризванов (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ СИСТЕМЫ АТМОСФЕРА – ЗЕМЛЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ, ВИДИМОЙ И БЛИЖНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТЯХ СПЕКТРА С БОРТА МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Представляются результаты натурных гиперспектральных наблюдений при дистанционном зондировании Земли (ДЗЗ) с борта Международной космической станции (МКС) различных типов подстилающей поверхности для получения данных о фоно-целевой обстановке в целях развития народного хозяйства, в том числе в области метеорологии, сельского хозяйства и др. Описывается методология исследований, базирующаяся на использовании спектральных коэффициентов отражения солнечного излучения, измеряемых с помощью оптической аппаратуры ДЗЗ. Отмечается, что полученные результаты послужили основой при разработке перспективной аппаратуры дистанционного зондирования Земли.

Ключевые слова: гиперспектральные наблюдения, спектральная яркость, коэффициент отражения.

A.A. Rizvanov. Hyperspectral Observations of the Atmosphere – Earth’s Surface System in the Ultraviolet, Visible and Infrared Spectral Region from the International Space Station. The article presents results of field hyperspectral observations during Earth’s remote sensing from the International space station (ISS) of different underlying surfaces in order to obtain data on the phono-target environment crucial for the development of the national economy, including the field of meteorology, agriculture, etc. It describes the research methodology based on the use of spectral reflectance of solar radiation measured by ERS equipment. It is noted that the obtained results served as basis for the development of advanced ERS equipment.

Key words: hyperspectral observation, the spectral brightness of the reflection coefficient.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анфимов Н.А., Землянский Б.А., Карабаджак Г.Ф. и др. Исследования на МКС атмосферы и ионосферы Земли. – Полёт, 2007, № 12, с. 3 – 10.

2. Авасте О.А. Метод расчёта интенсивности и потоков уходящего излучения при сферической Земле в близкой инфракрасной области. – Л.: Гл. геофиз. обсерватория им. А.И. Воейкова, 1964, вып. 166.

3. Смоктий О.И. Многократное рассеяние света в однородной сферически-симметричной планетной атмосфере. – Изв. АН СССР. ФАО, 1967, т. 3, № 3, с. 245 – 257.

4. Смоктий О.И. Об определении функции источника сферической атмосферы. – В тезисах докладов Первого Всесоюзного совещания по атмосферной оптике. Томск: ИОА СО РАН, 1976, с. 75 – 78.

5. Брычихин М.Н., Кузин С.В., Лобода Я.О. и др. Спектрометр для мониторинга газового состава атмосферы с борта метеорологического космического аппарата «Метеор-МП». – Космонавтика и ракетостроение, 2012, вып. 3 (68), с. 89 – 97.

А.К. Акопов; Г.Г. Баула, канд. техн. наук; В.В. Кривошеин; А.Ю. Кротков; В.А. Третьяков (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ НАЗЕМНЫХ ВАЛИДАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СПЕКТРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Представляется обобщённый анализ экспериментально отработанных методик получения и обработки спектрального коэффициента яркости (СКЯ) растительности на основе опыта многолетних наземных спектральных измерений, проведённых на Краснодарском тестовом участке. Формулируются информационно-методические основы рациональной обработки и валидации космической гиперспектральной информации, получаемой с космического аппарата (КА) «Ресурс-П», для эффективного решения типовых задач анализа и тематической интерпретации данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

Ключевые слова: наземные валидационные измерения, спектральные приборы, гиперспектральная аппаратура (ГСА), валидация, перспективные природно-ресурсные космические аппараты, классификация объектов наблюдения.

A.K. Akopov, G.G. Baula, V.V. Krivoshein, A.Yu. Krotkov, V.A. Tretyakov. The Development of Methodology for Ground Validation Measurements of Range of Crops. The article presents a generalized analysis of experimentally applied methods for receiving and processing the spectral brightness coefficient (SBC) of vegetation based on the experience of perennial ground spectral measurements, conducted at the Krasnodar test site. It formulates information and methodological basis of rational processing and validation of space hyperspectral information received from the spacecraft (SC) «Resurs-P» for the effective solution of typical tasks of analysis and thematic interpretation of Earth remote sensing (ERS) data.

Key words: ground validation measurements, spectroscopic instruments, hyperspectral equipment (HSE), validation, advanced natural resource spacecraft, classification of observation objects.

Литература

1. Шовенгердт Р.А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений. М.: Техносфера, 2010.

2. Захаров Е.П., Ризванов А.А., Третьяков В.А. Экспериментальные исследования спектральной плотности энергетической освещённости и отражательных характеристик различных типов растительности. – Космонавтика и ракетостроение, 2013, вып. 2 (71), с. 147 – 151.

3. Ризванов А.А., Исмаилов Э.Я., Пластинин Ю.А. и др. Оптимизация требований к дистанционному определению степени поражения сельскохозяйственных посевов на различных стадиях их созревания по данным полевых и космических спектрорадиометрических измерений с высоким спектральным разрешением. – В материалах Пятого белорусского космического конгресса. Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2011, т. 2, 344 с.

4. Баула Г.Г., Брычихин М.Н., Истомина М.И. и др. Формирование базы данных гиперспектральных оптических характеристик в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра сельскохозяйственных культур на кубанском полигоне. – Космонавтика и ракетостроение, 2013, вып. 4 (73), с. 178 – 184.

5. Барабаш Ю.Л., Варский Б.В., Зиновьев В.Т. и др. Вопросы статистической теории распознавания. М.: Советское радио, 1967.

6. Кондранин Т.В., Козодеров В.В., Топчиев А.Г. Технология оценки состояния объектов природно-техногенной сферы по данным аэрокосмического мониторинга. М.: МФТИ, 2008.

7. Кондранин Т.В., Козодеров В.В., Дмитриев Е.В. Автоматизация обработки данных самолётного гиперспектрального зондирования. – Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2012, т. 9, № 5, с. 312 – 319.

Ю.М. Головин, докт. техн. наук; Ф.С. Завелевич, докт. техн. наук; Д.А. Козлов; И.А. Козлов; Д.О. Монахов; А.Г. Никулин, канд. техн. наук; Н.Н. Ушаков, канд. техн. наук (Государственный научный центр Российской Федерации – федеральное государственное унитарное предприятие «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша», г. Москва); С.А. Архипов, канд. техн. наук; В.А. Целиков (Публичное акционерное общество «Красногорский завод им. С.А. Зверева», г. Красногорск); А.С. Романовский, канд. техн. наук (Научно-исследовательский институт информатики и систем управления Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, г. Москва); А.В. Поляков, докт. физ.-мат. наук; Ю.М. Тимофеев, докт. физ.-мат. наук (Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург)

БОРТОВОЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР ИКФС-2:

ЛЁТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ПЕРВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ АТМОСФЕРЫ

Представляются результаты лётных испытаний прибора ИКФС-2 в составе космического аппарата (КА) «Метеор-М» № 2, показывающие соответствие заданных и достигнутых в орбитальных условиях основных технических характеристик. Приводятся типичные спектры излучения атмосферы Земли. Рассматриваются примеры сопоставления полученных материалов с результатами измерений зарубежных аналогов и пример восстановления профиля температуры по данным измерений ИКФС-2.

Ключевые слова: бортовой инфракрасный фурье-спектрометр, лётные испытания ИКФС-2.

Yu.M. Golovin, F.S. Zavelevich, D.A. Kozlov, I.A. Kozlov, D.O. Mona-khov, A.G. Nikulin, N.N. Ushakov, S.A. Arkhipov, V.A. Tselikov, A.S. Roma-novsky, A.V. Polyakov, Yu.M. Timofeyev. Onboard Infrared Fourier Transform Spectrometer IFTS-2: Flight Tests and First Measurements of the Atmosphere Spectrum. The article presents results of the IFTS-2 instrument flight tests as part of the «Метеоr-М» № 2 spacecraft (SC), showing the compliance of basic technical performance characteristics with those achieved in orbital conditions. It considers typical emission spectra of the Earth’s atmosphere, giving examples of comparing the obtained materials with the results of measurements of their foreign analogues, and an example of the temperature profile recovery according to the IFTS-2 measurements.

Key words: onboard infrared Fourier transform spectrometer, IFTS-2 flight tests.

ЛИТЕРАТУРА

1. Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Никулин А.Г. и др. Информационные характеристики лётного образца аппаратуры ИКФС-2. – Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2012, т. 9, №5, с. 291 – 300.

2. Козлов Д.А. Радиометрическая калибровка бортового инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2 для температурного и влажностного зондирования атмосферы Земли. – Оптический журнал, 2013, т. 80, №2, с. 52 – 58.

3. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б. Температурно-влажностное зондирование атмосферы по данным спутникового ИК-зондировщика высокого спектрального разрешения ИКФС-2. – Исследование Земли из космоса, 2009, №5, с. 3 – 10.

Н.А. Брусник; А.К. Дмитриев; Г.В. Кукина, канд. техн. наук; В.Е. Лопатин; А.С. Митрошин; И.Л. Струля; Ю.П. Сырых, канд. физ.-мат. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)РАДИОМЕТР ТЕПЛОВОГО ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА ПОВЫШЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СОСТАВЕ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Представляется разрабатываемый многоспектральный радиометр теплового инфракрасного (ИК) диапазона повышенного разрешения для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с борта малых космических аппаратов (КА). Отмечаются особенности его построения, а именно применение широкоугольной линзовой оптической системы и широкоформатного фотоприёмного устройства (ФПУ) из КРТ-фотодиодов, обеспечивающих значительную полосу наблюдения без механического сканирования, а также высокое температурное и пространственное разрешение.

Ключевые слова: инфракрасный диапазон, малые КА, многоспектральный радиометр, тепловой диапазон, материал кадмий – ртуть – теллур (КРТ).N.A. Brusnik, A.K. Dmitriyev, G.V. Kukina, V.Ye. Lopatin, A.S. Mitroshin, I.L. Strulya, Yu.P. Syrykh. Thermal Infrared Range Radiometer of Enhanced Resolution for the use within Groups of Small Spacecraft. The article presents a multispectral thermal infrared (IR) radiometer of enhanced resolution for Earth remote sensing (ERS) from onboard of small spacecraft (SC). It notes peculiarities of its construction, namely the use of a wide-angle lens optical system and a widescreen photodetector (PD) with СMT photodiodes providing a considerable strip of observation without mechanical scanning, as well as high thermal and spatial resolution.

Key words: infrared range, small SC, multispectral radiometer, thermal range, cadmium-mercury-tellurium material (CMT)..ЛИТЕРАТУРА

1. Рогальский А. Инфракрасные детекторы. Новосибирск: Наука, 2003.

2. Брусник Н.А., Дмитриев А.К., Зайцева А.Н. и др. Обоснование требований к техническим характеристикам многоканальных радиометров ИК-диапазона высокого разрешения дистанционного зондирования Земли, а также к принципам их построения и функционирования. – Космонавтика и ракетостроение, 2013, вып. 4 (73).

3. Брусник Н.А., Дмитриев А.К., Кукина Г.В. и др. Концепция построения спектрозональной инфракрасной аппаратуры космического базирования для дистанционного зондирования Земли. – Космонавтика и ракетостроение, 2010, вып. 2 (59).

4. Брусник Н.А., Дмитриев А.К., Кукина Г.В. и др. Результаты системных исследований по созданию радиометров инфракрасного диапазона для дистанционного зондирования Земли. – В материалах VII научно-технической конференции: Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли. М.: Московское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, филиал ФГУП «ГНЦ РКЦ ЦСКБ – Прогресс» – «НПП «ОПТЭКС», 2010.

Г.А. Акимова, канд. техн. наук; Н.Д. Данилов, канд. техн. наук; В.В. Матайбаев, канд. техн. наук; Ю.П. Сырых, канд. техн. наук;А.В. Феденёв, докт. физ.-мат. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв); В.И. Григорьевский, докт. физ.-мат. наук; В.В. Хабаров (ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, г. Фрязино)

Обоснование Выбора оптимальных параметров лидара космического базирования

Приводятся результаты исследований по выбору оптимального сочетания параметров лидарной системы космического базирования для мониторинга баланса метана. Показывается, что при оптимизированной обработке сигналов, параллельной работе лазера и использовании рамановских усилителей в квазинепрерывном режиме можно регистрировать близкие к фоновым концентрации метана на космических трассах до ~ 450 км.Ключевые слова: лазерный газоанализатор, длина волны, концентрация, метан, фотоприёмник.

G.A. Akimova, N.D. Danilov, V.V. Mataybayev, Yu.P. Syrykh, A.V. Fedenyov, V.I. Grigoryevsky, V.V. Khabarov. Rationale for Choosing Optimal Parameters of a Space-Based Lidar. The article presents results of research on the choice of optimal combination parameters of space-based lidar system for monitoring the methane balance. It shows that during optimized signal processing, parallel operation of the laser and the use of Raman amplifiers in quasi-continuous regime, the baselined concentration of methane in space routes of up to ~ 450 km can be registered.

Key words: laser gas analyzer, wavelength, concentration, methane, photodetector.

ЛИТЕРАТУРА

1. Altshuller А.P. Review: Natural Volatile Organic Substances and their Effect on Air Quality in the United States. – Atmospheric Environment, 1983, v. 17, № 11, pр. 2131 – 2165.

2. Lonneman W.A., Seila R.L., Buffalini J.J. Ambient Air Hydrocarbon Concentration in Florida. – Envir. Sci. Technol., 1978, v. 12, pр. 459 – 463.

3. Lonneman W.A., Buffalini J.J. Correspondence on Ambient Air Hydrocarbon Concentration in Florida. – Envir. Sci. Technol., 1979, v. 13, рp. 236 – 239.

4. Arnts R.R., Meeks S.A. Biogenic Hydrocarbons Contribution to the Ambient Air in Selected Areas. – Atmospheric Environment, 1981, v. 15, рp. 1643 – 1651.

5. Ehhalt D.H. The Atmospheric Cycle of Methane. – Tellus, 1974, v. 26, № 12, рp. 58 – 70.

6. Аймермахер Т. Природный газ и климат: проблема потерь метана. – В материалах Второго международного экологического семинара ОАО «Газпром» и фирмы «РурГаз АГ». М.: Изд-во «ИРЦ Газпром», 1998, с. 61 – 69.

7. Акимова Г.А., Алёхин А.А., Матайбаев В.В. и др. Определение высотных профилей концентрации газов в атмосфере по данным многоволнового лазерного зондирования атмосферы Земли из космоса. – Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 5 (78), с. 126 – 131.

8. Григорьевский В.И., Любченко Ф.Н., Садовников В.П. и др. Оптический газоанализатор для контроля утечек газовых компонент в задачах мониторинга атмосферы. – Радиотехника и электроника, 2010, № 55 (9), с. 1 – 6.

9. Батраков С.А. и др. Лазерные измерительные системы. Под ред. Д.П. Лукьянова. М.: Радио и связь, 1981.

10. Fix A. et al. Investigations on Frequency and Energy References for a Space-Borne Integrated Path Differential Absorption Lidar. Proceedings of International conference on Space Optics (ICSO-2014), Tenerife, Canary Islands, Spain. 7-10 Oct. 2014, pp. 101 – 109.

11. Бачманов М.М., Данилов Н.Д., Любченко Ф.Н. и др. Тенденции развития радиолокационной аппаратуры и лидарных систем дистанционного зондирования Земли Российской Федерации. – Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 5 (78), с. 22 – 30.

А.И. Захаров, докт. физ.-мат. наук; Л.Н. Захарова, канд. физ.-мат. наук (Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал, г. Фрязино); В.М. Леонов, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв) Требования к точности позиционирования космического интерферометрА при построении высокоточных цифровых моделей рельефа

Представляются типовые технологии получения данных для построения цифровых моделей рельефа методами космической радиолокационной интерферометрии. Оценивается влияние погрешностей определения пространственных параметров интерферометрических съёмок на точность измерения высот рельефа. Формулируются требования к точности позиционирования платформы радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) для обеспечения заданной абсолютной точности измерений, и рассматриваются пути реализации этих требований.

Ключевые слова: радиолокационная интерферометрия, интерферометрическая база, высота рельефа, орбита космического аппарата (КА), глобальное картирование, навигационное обеспечение.

A.I. Zakharov, L.N. Zakharova, V.M. Leonov. Requirements for Positioning Accuracy of Space Interferometers in Constructing High-Precision Digital Elevation Models. The article presents typical data acquisition technologies to build digital elevation models by means of space radar interferometry. It assesses the impact of errors in determining the spatial parameters of interferometric survey on the accuracy of measurement of the terrain height. It formulates requirements for positioning accuracy of the synthetic aperture radar (SAR) platform to provide absolute accuracy of measurements, and ways to implement these requirements.

Key words: radar interferometry, interferometric base, the terrain height, spacecraft (SC) orbit, global mapping, navigational support.

Литература

1. Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г. и др. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. Под ред. В.С. Вербы. М.: Радиотехника, 2010.

2. Gabriel A.K., Goldstein R.M. Crossed Orbit Interferometry: Theory and Experimental Results from SIR-B. – J. Remote Sensing, 1988, v. 9, № 8, pp. 857 – 872.3. Zebker H.A., Goldstein R.M. Topographic Mapping from Interferometric Synthetic Aperture Radar Observations. – J. Geophys. Res., 1986, v. 91, № B5, pp. 4993 – 4999.

4. Farr T., Rosen P., Caro E. et al. The Shuttle Radar Topography Mission. – Reviews of Geophysics, 45, RG2004/2007. Paper number 2005RG000183.5. Захаров А.И., Яковлев О.И., Смирнов В.М. Спутниковый мониторинг Земли. Радиолокационное зондирование поверхности. М.: КРАСАНД, 2012, 248 с.

6. Krieger G., Moreira A., Fiedler H. et al. TanDEM-X: A Satellite Formation for High Resolution SAR Interferometry. – IEEE Trans., 2007, v. GRS-45, № 11, p. 3317.

7. Yoon Y.T., Eineder M., Yague-Martinez N. et al. TerraSAR-X Precise Trajectory Estimation and Quality Assessment. – IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2009, v. 47, № 6, pp. 1859 – 1868.

8. McCarthy D.D., Petit G. IERS Conventions (2003). Paris: Observatoire de Paris, 2003.

9. Jacchia L.G. Revised Static Models of the Thermosphere and Exosphere with Empirical Temperature Profiles. – SAO Special Report 332, Cambridge, 1971.

Б.Л. Бажанов; О.А. Крылов (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ОБЪЕКТОВОЙ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОСМИЧЕСКИХ

АППАРАТОВ НАБЛЮДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Исследуются с помощью численного моделирования (числовая модель разработана на языке программирования Java с визуализацией в программной среде MathCad) некоторые аспекты повышения объектовой производительности автоматических космических аппаратов (КА) наблюдения поверхности Земли с учётом высоты орбиты; времени перенацеливания оптической оси, успокоения КА и съёмки цели; ограничения по уровню линейного разрешения на местности; размеров района и количества в нём целей.

Ключевые слова: целевая аппаратура (ЦА), количество просмотренных целей (КПЦ), линейное разрешение на местности (ЛРМ).

B.L. Bazhanov, O.A. Krylov. Some Aspects of Increasing the Productivity of Automated Earth Observation Spacecraft. By numerical simulation (the numerical model is developed in Java programming language with visualization in the MathCad software environment) the article studies some aspects of enhancing the objective performance of Earth remote sensing spacecraft (SC) considering the height of the orbit, time for retargeting of the optical axis, SC soothing and the target sensing, restrictions on the level of the linear resolution on the ground, the size of the area and the number of objectives in it.

Key words: target equipment (TE), number of scanned targets (NST), linear resolution of the terrain (LRT).

Ю.В. Маслов, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

ОСЛАБЛЕНИЕ РАДИОВОЛН ЗА СЧЁТ ДИФРАКЦИИ ПРИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИИ МЕЖДУ АНТЕННАМИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ, РАЗМЕЩЁННЫМИ НА КОРПУСЕ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В ФОРМЕ ПАРАЛЛЕЛЕПИПЕДА

Предлагается математический аппарат для учёта ослабления электромагнитного поля за счёт дифракции радиоволн при их распространении между антеннами радиоэлектронных средств, расположенными на разных гранях корпуса космического аппарата (КА), имеющего форму параллелепипеда.

Ключевые слова: дифракция, распространение радиоволн, космический аппарат, параллелепипед.

Yu.V. Maslov. Attenuation of Radio Waves due to Diffraction During their Distribution between the Antennas of Radio Electronic Means Installed on the Spacecraft Body in the Form of Parallelepiped. The article proposes a mathematical apparatus for registering the attenuation of electromagnetic field due to the diffraction of radio waves during their distribution between the antennas of radio electronic means installed on different facets of the spacecraft (SC) body in the form of parallelepiped.

Key words: diffraction, radio waves propagation, spacecraft, parallelepiped.

ЛИТЕРАТУРА

1. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Советское радио, 1972, с. 104 – 115.

2. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Радиорелейные линии. М.: Связь, 1974, с. 250 – 251.

3. Иванченко Ю.В., Маслов Ю.В. Проблемные вопросы обеспечения электромагнитной совместимости космической техники. – Российский космос, 1999, № 5, с. 30 – 31.

СИСТЕМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБЛЕМ КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

А.А. Асташкин, канд. техн. наук; Т.С. Маркелова (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

Функциональная интеграция космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и спутников-ретрансляторов космической информации на геостационарной орбите

Рассматриваются вопросы повышения эффективности функционирования отечественной группировки (ОГ) космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с точки зрения передачи космической информации (КИ) при использовании спутников-ретрансляторов (СР). Приводятся расчётные оценки общего объёма КИ от прогнозируемого состава ОГ по годам вплоть до 2025 г. Рассматриваются условия передачи КИ на СР в определённых точках его стояния на геостационарной орбите (ГСО) по оптическим каналам связи. Представляются оценки количественного состава ОГ КА на ГСО при вариациях скоростей передачи КИ по высокоскоростным радиоканалам и исключении возможности непосредственного сброса КИ с КА ДЗЗ на наземные пункты приёма информации (НППИ).

Ключевые слова: круговые орбиты, спутник-ретранслятор, точка стояния, геостационарная орбита, время взаимного наблюдения, космическая информация.

A.A. Astashkin, T.S. Markelova. Functional Integration of Earth Remote Sensing Spacecraft and Relay Satellites for Space Information in Geostationary Orbit. The article considers issues of enhancing the efficiency of the national constellation (NC) of Earth remote sensing (ERS) spacecraft (SC) in terms of transferring space information (SI) through relay satellites (RS). It presents calculated estimates of the total volume of SI in the predictable composition of the NC by years up to 2025. Conditions of transferring SI to an RS at certain points of its standing in geostationary orbit (GEO) via optical communication channels are also under consideration. The paper provides estimates of the quantitative composition of the NC of SC in GEO at various speeds of SI transfer via high-speed radio channels and when avoiding the possibility of direct transfer of SI from the ERS SC to ground based monitoring stations (GBMS).

Key words: circular orbits, relay satellite, standing point, geostationary orbit, mutual observation period, space information.

Литература

1. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965.

2. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1980.

А.В. Борисов, канд. техн. наук; А.А. Емельянов, канд. техн. наук (НЦ ОМЗ ОАО «РКС», г. Москва); Б.Г. Силин (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПЕРСПЕКТИВНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИРассматривается задача оценки производительности орбитальной группировки (ОГ) российских космических средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с использованием программно-математической модели функционирования ОГ совместно с наземным комплексом приёма, обработки и распространения космической информации (НКПОР). Приводится модель динамики космической системы (КС) ДЗЗ. Описывается методика решения задачи расчёта зон радиовидимости (РВ) космических аппаратов (КА) с пунктов приёма информации (ППИ) и определения частоты и продолжительности сеансов связи. Отмечается, что преимуществом рассматриваемой модели является возможность моделирования совместного функционирования орбитальных группировок разнотипных КА ДЗЗ в части наблюдения заданных районов и передачи информации на ППИ.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, зоны радиовидимости, моделирование, наземный комплекс приёма, обработки и распространения космической информации, орбитальная группировка, показатели эффективности.

A.V. Borisov, A.A. Yemelyanov, B.G. Silin. A Model for Estimating the Productivity of an Advanced Space System for Earth Remote Observation. The article considers tasks of productivity assessment of the Russian Orbital Constellation (OC) of Earth remote sensing (ERS) space means with the use of software and mathematical model of OC functioning in conjunction with the ground-based complex for reception, processing and distribution of space information (GBCRPD). A dynamic model of an ERS space system is given in the paper. It describes the methodology for solving the task of calculating visibility zones (VZ) of spacecraft (SC) at data reception points (DRP) and determination of the frequency and duration of communication sessions. It is noted that the advantage of the considered model is the possibility of modelling the joint functioning of orbital constellations of different ERS SC in the observation of target areas and transferring the data to DRP.

Key words: Earth remote sensing, radio visibility zones, modelling, ground-based complex for reception, processing and distribution of space data, orbital constellation, performance indicators.

А.М. Пирогова, канд. физ.-мат. наук; В.И. Приклонский, канд. техн. наук; А.П. Федотов; Е.Н. Черненко (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв) МетодиКА оценкИ технологических рисков при создании перспективных космических средств дистанционного зондирования Земли

Рассматривается обобщённый методический подход к оценке технологических рисков при создании космических средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для количественной оценки рисков определяются показатели, позволяющие учесть уровень готовности базовых и критических технологий к применению и степень завершённости их создания; научно-технический уровень разработок; а также обеспечить оптимизацию разработки перспективных космических средств ДЗЗ и их ключевых элементов, возможность учёта прогноза развития технологической, производственной и элементной базы.

Ключевые слова: критические технологии, реализуемость технологий, научно-технический показатель, производственно-технологический показатель, технологический риск, частные показатели рисков.

A.M. Pirogova, V.I. Priklonsky, A.P. Fedotov, Ye.N. Chernenko. Mathods for Assessment of Technological Risks while Creating Advanced Earth’s Remote Sensing Space Means. The article considers a generalized methodological approach to the assessment of technological risks, while creating space means of Earth remote sensing (ERS). For quantitative estimation of the risks, indicators allowing to take into account the level of readiness of basic and critical technologies to application, the degree of completeness of their creation, as well as scientific and technological level of their development are defined. These indicators are shown to be able to ensure the optimization of the development of advanced ERS space means and their key elements, as well as the possibility of taking into account forecasts of the development of processing, production and element bases.

Key words: critical technology, the feasibility of technologies, scientific and technical index, production and technological indicators, technological risk, private risk indicators.

Литература

1. Пирогова А.М., Приклонский В.И., Черненко Е.Н. и др. Методические принципы проведения исследований приоритетного развития критических технологий для создания космических средств дистанционного зондирования Земли. – Космонавтика и ракетостроение, 2014, вып. 5 (78), с. 37 – 42.

2. Пирогова А.М., Шевчук Е.Т. Метод оценки достижимого уровня основных тактико-технических характеристик планируемых к разработке перспективных образцов ракетно-космической техники на основе анализа уровня готовности требуемых для их создания технологий. – Вопросы электромеханики, 2014, т. 139, с. 25 – 28.

3. Кини Р.Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ./ Под ред. И.Ф. Шахнова. М.: Радио и связь, 1981, 560 с.

4. Ларичев О.И. Теория и методы поддержки принятия решений. М.: Логос, 2003, 392 с.

5. Данилов Н.Д., Любченко Ф.Н., Сырых Ю.П. и др. Тенденции развития приборного ряда оптико-электронной аппаратуры российского космического сегмента дистанционного зондирования Земли (2013 – 2030 гг.). – Космонавтика и ракетостроение, 2013, вып. 4 (73), с. 5 – 25.

Б.Л. Бажанов; М.М. Бачманов, канд. техн. наук; Ф.Ф.  Дедус, канд. техн. наук; Д.А. Исков; Е.М. Твердохлебова, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)Перспективные направления развития отечественных космических средств радиолокационного зондирования Земли С УЧЁТОМ ограниченных ресурсов

Обосновывается предложение о консолидации ресурсов промышленности и средств заказчиков в целях создания в кратчайшие сроки унифицированного образца высокоинформативного многофункционального радиолокационного комплекса землеобзора космического базирования, удовлетворяющего все группы потребителей радиолокационных данных и соответствующего предъявляемым требованиям. Рассматриваются мероприятия, позволяющие ослабить, а в среднесрочной перспективе – снять ограничения, касающиеся реальной производительности высокоинформативных средств радиолокационного наблюдения и их оперативных характеристик. Представляется технический облик двухъярусного трёхчастотного антенного устройства, выполненного при неизменной площади апертуры.

Ключевые слова: радиолокационное зондирование Земли, многофункциональный радиолокационный комплекс (РЛК), активная фазированная антенная решётка (АФАР), ретрансляция информации, длинноволновое зондирование.

B.L. Bazhanov, M.M. Bachmanov, F.F. Dedus, D.A. Iskov, Ye.M. Tver-dokhlebova. Perspective Directions of Development of National Space Facilities for Radar Sensing of the Earth with Limited Resources. The article substantiates a proposal to consolidate the manufacturing industry resources with customers’ facilities in order to establish in the shortest terms a unified sample of a space-based highly informative multifunctional radar complex for the Earth observation, satisfying all groups of consumers of radar data and complying with all the requirements. It considers activities that will allow ease, and in the medium term - remove completely all the restrictions on the real performance of highly informative means of radar surveillance and their operational characteristics. A technical configuration of a dual-frequency antenna device built within the same aperture area is also presented in the paper.

Key words: radar sensing of the Earth, multifunctional radar complex (MRC), active phased array antenna (AFAA), data relaying, long-wave sensing.

ЛИТЕРАТУРА

1. Переслегин С.В., Доставалов М.Ю., Манаков В.Ю. и др. Формирование яркостных и скоростных изображений морской поверхности в радиолокаторах с синтезированной апертурой. – В сб.: Проявление глубинных процессов на морской поверхности. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2004, с. 66 – 78.

2. Гречухин И.А., Григорьев В.Н., Ивлев О.А. и др. Космический эксперимент «Система лазерной связи»: передача информации с борта МКС на наземный пункт через атмосферу Земли. – В материалах 3-й НТК. М.: ОАО «НПК «СПП», 2014.

3. Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г. и др. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. М.: Радиотехника, 2010, 67 с.

В.С. Вдовин (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

Роль Глобальной системы систем наблюдения Земли в развитии российских космических технологий и их использовании в прикладных целях

Рассматривается общая структура Глобальной системы систем наблюдения Земли (ГССНЗ). Определяются место и роль в ГССНЗ Российской Федерации (РФ). Даётся оценка развития ГССНЗ с участием РФ.

Ключевые слова: Глобальная система систем наблюдения Земли, Международная группа по наблюдениям за Землёй (ГНЗ), космическая система (КС), космический комплекс (КК), космический аппарат (КА).

V.S. Vdovin. The Role of Global Earth Observation System of Systems in the Development of Russian Space Technology and its Practical Application. The article considers a general structure of the Global Earth Observation System of Systems (GEOSS), determining the place and role of the Russian Federation (RF) in its development. It also assesses the evolution of the GEOSS with the participation of the RF.

Key words: the Global Earth Observation System of Systems, International group on Earth observations (GEO), space system (SS), space complex (SC), spacecraft (SC).

Литература

1. Татевян С.К. Глобальная геодезическая система наблюдений GGOS. Научные задачи и перспективы развития. – В материалах Сагитовских чтений ГАИШ МГУ. М.: Институт астрономии РАН, 2009.

2. Вдовин В.С. Актуальные вопросы использования геоцентрических и геодезических систем координат и сетей на предприятиях горной и нефтегазовой отраслей России. – Маркшейдерский вестник, 2010,№ 4 – 6.

3. Рекомендации Всероссийского совещания «О развитии федеральных государственных учреждений – территориальных фондов информации по природным ресурсам и охране окружающей среды МПР России» и Расширенного семинара «О применении данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса в целях природопользования и охраны окружающей среды», проведённых 6 – 7 июня 2007 г. М.: МПР, 2007.

4. Концепция развития российской системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года. М.: Роскосмос, 2007.

5. Урличич Юрий, Селин Виктор, Емельянов Кирилл. О приоритетах практической реализации развития космической системы дистанционного зондирования Земли. – Аэрокосмический курьер, 2011, 6 (78).

Н.П. Данилкин, докт. физ.-мат. наук; Г.А. Жбанков, канд. физ.-мат. наук; С.В. Журавлёв, канд. физ.-мат. наук; Н.Г. Котонаева, докт. физ.-мат. наук; В.Б. Лапшин, докт. физ.-мат. наук; С.А. Пулинец, докт. физ.-мат. наук (ФГБУ «ИПГ», г. Москва); В.А. Шувалов, канд. техн. наук; А.А. Яковлев, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

РАДИОЗОНДИРОВАНИЕ ИОНОСФЕРЫ ИОНОЗОНДАМИ, УСТАНОВЛЕННЫМИ НА БОРТУ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ И ТРАНСПОРТНОГО ГРУЗОВОГО КОРАБЛЯ «ПРОГРЕСС»

Даётся научное обоснование проведения эксперимента по радиозондированию ионосферы при одновременном использовании двух космических аппаратов (КА): Международной космической станции (МКС) и транспортного грузового корабля (ТГК). Отмечается, что космический эксперимент (КЭ) основан на новых знаниях о неоднородностях в ионосфере, прежде всего тех, которые извлекаются из ЗНС-ионограмм («задержанный нижний след»), а также о неоднородностях типа «вертикальных стенок» ионизации – особых видов плазменных резонансов и т.п. Рассматривается предложение обрабатывать новые ионограммы и трансионограммы уже апробированными в ходе проведённых КЭ методами построения многочастотных лучевых траекторий. Указывается, что представленные результаты модельных расчётов в рамках КЭ на базе этого метода свидетельствуют о его высокой информативности.

Ключевые слова: космический эксперимент, ионосфера, радиозондирование, ионосферная неоднородность, ионограмма.

N.P. Danilkin, G.A. Zhbankov, S.V. Zhuravlyov, N.G. Kotonayeva, V.B. Lapshin, S.A. Pulinets, V.A. Shuvalov, A.A. Yakovlev. Radio Sounding of the Ionosphere with Ionosondes Installed on Board of the International Space Station and the Progress Cargo Spacecraft. The article presents scientific justification of the experiment on radio sounding of the ionosphere with the simultaneous use of two spacecraft (SC): the International Space Station and the transport cargo spacecraft (TCS). It is noted that this space experiment (SE) is based on new knowledge about the irregularities in the ionosphere, primarily those that are obtained through RLT-ionograms («Retarded Lower Trace»), as well as the heterogeneity of the ionization «vertical walls» - special types of plasma resonances, etc. The article considers a proposal to process new ionograms and transionograms with methods of constructing multi beam paths, already appraised during previous SE. It is pointed out that results of model calculations in the framework of this SE on the basis of the considered method show its high information content.

Key words: space experiment, ionosphere, radio sounding, ionospheric inhomogeneity, ionogram.

Литература

1. Котонаева Н.Г. Спутниковое радиозондирование ионосферы из окрестности главного максимума концентрации электронов. Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук. М.: ФГБУ «ИПГ», 2013.

2. Лапшин В.Б., Данилкин Н.П., Денисова В.И. и др. Перспективы развития национальной ионосферной службы на основе сети станций наземного радиозондирования и специализированных спутников с ионозондами. – В сб. докл. XXIII Всероссийской научной конференции: Распространение радиоволн. Йошкар-Ола: Ред.-изд. центр Марийского гос. техн. ун-та, 2011, т. 1.

3. Данилкин Н.П. Радиозондирование ионосферы бортовыми и наземными ионозондами. М.: Институт прикладной геофизики, 2014, вып. 91.

4. Данилкин Н.П., Жбанков Г.А., Тасенко С.В. Восстановление трёхмерного поля плотности электронов по результатам модельного эксперимента с участием бортового ионозонда и двух наземных ионозондов. – Гелиогеофизические исследования: электронный научный журнал, ISSN 2304-7380, 2014, № 7, с. 43 – 55.

5. Pulinets S.A., Kiraga A., Klos Z. Ionospheric Mapping Using Satellite Data of Natural HF Noise. – Adv. Space Res., 1990, v. 10, № 8, pр. (8)71 – (8)74.

М.В. Астраханцев; И.И. Олейников, докт. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

Метод построения расширенного каталога орбит космических объектов, вКЛЮЧАЮЩЕГО В СЕБЯ ИНФОРМАЦИЮ О некаталогизированной фракции

Описывается метод построения каталога космических объектов (КО) мелкоразмерной фракции в целях определения внешних условий для исследования проблемы обеспечения безопасности полёта космического аппарата (КА) при наличии в системах предупреждения траекторной информации о таких КО.

Ключевые слова: космический мусор (КМ), система мониторинга космического пространства, моделирование техногенной засорённости ОКП, безопасность полёта КА, каталог орбит космических объектов.

M.V. Astrakhantsev, I.I. Oleynikov. Design Method for Creating an Enhanced Orbit Catalog of Space Objects Including Uncatalogued Fractions. The article describes a design method for creating an enhanced catalogue of space objects (SO) of small size fractions for the purpose of determining environmental conditions to study the problem of ensuring flight operating safety of spacecraft (SC) in the presence of flight path information on such SO in the warning system.

Key words: space debris, monitoring system of outer space, simulation of man-made clogging of NSE, flight safety of spacecraft, orbit catalogue of space objects.

Литература

1. Аксёнов О.Ю., Астраханцев М.В., Гридчина Т.А. и др. Анализ заселённости околоземного космического пространства объектами техногенного происхождения. – Полёт, 2014, № 9.

2. Олейников И.И., Новиков П.В. Обоснование требований к системам предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве исходя из критерия минимума среднего риска. – Космонавтика и ракетостроение, 2012, вып. 4 (69).

3. Хуторовский З.Н., Каменский С.Ю., Бойков В.Ф. и др. Риск столкновения космических объектов на низких высотах – В сб. науч. тр. ИА РАН. М.: Космосинформ, 1995.

4. History of On-Orbit Satellite Fragmentations.14th Edition. – NASA Orbital Debris Prоgram Office, 2008.

5. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965.

6. Назаренко А.И. Построение высотно-широтного распределения объектов в околоземном космическом пространстве. Проблема загрязнения космоса (космический мусор). – В сб. науч. тр. ИА РАН. М.: Косминформ, 1993.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ, ПРОИЗВОДСТВО И ИСПЫТАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ. ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА И УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЁТОМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ОРБИТАЛЬНЫХ СТАНЦИЙ

М.А. Егоров; Ю.В. Иванченко, канд. техн. наук; Ю.В. Маслов, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)Проблема обеспечения внутрисистемной электромагнитной совместимости космических аппаратов в целях увеличения сроков их активного существования

Рассматривается проблема обеспечения внутрисистемной электромагнитной совместимости (ЭМС) подсистем и технических средств (ТС) космических аппаратов (КА) как одного из главных факторов, влияющих на сроки активного существования (САС) современных КА. Отмечается, что ЭМС чаще всего проявляется в моменты максимальных нагрузок бортовой аппаратуры, вызывая полные или частичные её отказы, а это приводит к срыву выполнения тех или иных программ и даже потере спутников. Представляются пути решения данной проблемы.

Ключевые слова: бортовая аппаратура, космический аппарат, срок активного существования, электромагнитная помеха, электромагнитная совместимость.

M.A. Yegorov, Yu.V. Ivanchenko, Yu.V. Maslov. The Problem of Ensuring Intersystem Electromagnetic Compatibility of Spacecraft to Increase the Duration of their Active Life. The article considers the problem of ensuring intersystem electromagnetic compatibility (IEC) of spacecraft (SC) subsystems and technical equipment (TE), as one of the main factors influencing the active lifetime (AL) of modern spacecraft. It is noted that IEC is more often manifested in moments of maximum loads of onboard equipment, causing its complete or partial failures that lead to the disruption of implementation of various programs, and even the loss of satellites. The article also provides ways of solving this problem.

Key words: onboard equipment, spacecraft, active lifetime, electromagnet interference, electromagnetic compatibility.

Литература

1. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984.

2. Уайт Д.Р.Ж. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Пер. с англ. М.: Советское радио, 1977, вып.1 – 3.

3. Козлов И.П. Электромагнитная совместимость радиосистем космических аппаратов в присутствии плазменной струи электрореактивного двигателя. – Космонавтика и ракетостроение, 2011, вып. 2 (63).

А.В. Бабин; А.И. Мытарев, канд. техн. наук (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)

СТАБИЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРНО НЕУСТОЙЧИВЫХ ОБЪЕКТОВ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ С ТОПЛИВНЫМИ БАКАМИ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА С ЭТАЛОННОЙ МОДЕЛЬЮ

Описывается основанный на использовании принципов управления с эталонной моделью алгоритм стабилизации, который позволяет в ряде случаев ликвидировать структурную неустойчивость объектов ракетно-космической техники (РКТ), связанную с колебаниями жидкого топлива. Применение представленного алгоритма даёт возможность снизить требования к демпферам колебаний и улучшить массовые характеристики конструкции. В качестве методического примера рассматривается анализ устойчивости 3-й ступени ракеты-носителя (РН) с разгонным блоком (РБ) при её структурной неустойчивости, приводящей к автоколебаниям со значительными амплитудами. Показываются возможности предлагаемого алгоритма, обеспечивающего устойчивость системы «в малом» и позволяющего отказаться от демпферов колебаний.

Ключевые слова: ракета-носитель, разгонный блок, космический аппарат (КА), устойчивость, колебания топлива, эталонная модель, процессы стабилизации, демпферы колебаний.A.V. Babin, A.I. Mytarev. Stabilization of Structurally Unstable Objects of Rocket and Space Technology with Fuel Tanks Based on the Algorithm with Reference Model. The article describes a stabilization algorithm based on the use of management principles with reference model components which in some cases allows eliminating the structural instability of rocket and space technology (RST) objects associated with fluctuations of liquid fuel. The use of considered algorithm makes it possible to reduce requirements for vibration damper and improve mass characteristics of its structure. As an example, stability analysis of the third stage of a launch vehicle (LV) with an upper block (UB) assuming its structural instability leading to automatic oscillations with significant amplitudes is presented in the paper. It shows the possibilities of the proposed algorithm for ensuring the stability of the system «in the small» and allowing refusal of vibration dampers.

Key words: launch vehicle, upper block, spacecraft (SC), stability, fuel fluctuations, reference model, stabilization processes, vibration dampers.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рабинович Б.И. Введение в динамику ракет-носителей космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1983.

2. Рабинович Б.И., Лебедев В.Г., Мытарев А.И. Вихревые процессы и динамика твёрдого тела: Задачи динамики космических аппаратов и систем на магнитной подвеске. М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. лит., 1992, 296 с.

3. Сидоров И.М., Лебедев В.Г., Гончарова Л.Е. Управление движущимися объектами на основе алгоритма с моделью. М.: Машиностроение, 1981, 232 с.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОПРОСОВ МЕХАНИКИ, АЭРОДИНАМИКИ, ТЕПЛООБМЕНА, ПРОЧНОСТИ И ДИНАМИКИ КОНСТРУКЦИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Р.В. Ковалёв, канд. физ.-мат. наук; В.В. Кудрявцев, канд. техн. наук; Д.А. Чураков (ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв)Опыт использования уравнений RANS для прогноза положения ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое при локальном подводе к поверхности или отводе от неё тепла в гиперзвуковом потоке

Рассматривается возможный подход к теоретическому предсказанию ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП) и оценке влияния на переход локального подвода/отвода тепла, основанный на применении осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса (RANS) с добавлением уравнений для расчёта числа Рейнольдса перехода Re и величины турбулентной перемежаемости. Используется – Re-модель перехода совместно с k – SST дифференциальной моделью для турбулентной вязкости. Отмечается, что в случае применения метода, первоначально разработанного для моделирования течений несжимаемой или слабосжимаемой жидкости, возникает ряд трудностей при попытке его использования для моделирования течений с большими числами Маха. Анализируются обуславливающие эти трудности причины и предлагаются меры по их устранению.

Ключевые слова: гиперзвуковые потоки, пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход.

R.V. Kovalyov, V.V. Kudryavtsev, D.A. Churakov. Experience of Using RANS Equations for Forecasting the Location of Laminar-Turbulent Transition in the Boundary Layer During Local Advection to the Surface or Release from it of Heat in Hypersonic Flows. The article considers a possible approach to the theoretical prediction of laminar-turbulent transition (LTT) and the assessment of the local heat advection/release impact on this transition based on the application of Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with the addiction of equations for calculating the Reynolds number of transition Re and the magnitude of turbulent intermittency. The - Re transition model in conjunction with the k – SST differential model for turbulent viscosity is presented in the article. It is noted that in case of applying the method, originally developed for modelling of incompressible or slightly compressible fluid, a number of difficulties arise while using it for simulation of flows with high Mach numbers. It analyzes reasons for these difficulties and proposes measures for their elimination.

Key words: hypersonic flow, boundary layer, laminar-turbulent transition.

Литература

1. Reshotko E. Transition Issues for Atmospheric Entry. 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 8 – 11 January 2007, Reno, Nevada. – AIAA 2007-0304.

2. Reshotko E. Control of transition – I: Heating and Cooling, VKI LS on Advances in Laminar-Turbulent Transition Modeling. January 12 – 15, 2009, Belgium, von Karman Institute for Fluid Dynamics, 2009.

3. Langtry R., Menter F.R. Correlation-Based Transition Modeling for Unstructured Parallelized Computational Fluid Dynamics Codes, AIAA. – AIAA Journal, 2009, v. 47, № 12.

4. Menter F.R. Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications. – AIAA Journal, 1994, v.32, № 8, pp. 1598 – 1605.

5. Mayl R.E. The Role of Laminar-Turbulent Transition in Gas Turbine Engines. – Journal of Turbomachinery, 1991, v. 113, pp. 509 – 537.6. Abu-Ghannam B.J., Shaw R. Natural Transition of Boundary Layers – the Effects of Turbulence, Pressure Gradient, and Flow History. – Journal of Mechanical Engineering Science, 1980, v. 22, № 5, pp. 213 – 228.7. Van Driest E.R., Blumer C.B. Boundary Layer Transition: Freestream Turbulence and Pressure Gradient Effects. – AIAA Journal, 1963, v.1, № 6.

8. Kovalev R.V., Kudryavtsev V.V., Churakov D.A. Modelling of Local Heating/Cooling Effect on Laminar-Turbulent Transition in Supersonic Flows with Engineering Correlations and Reynolds Averaged Navier – Stokes Equations. Proceedings of the 5th European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), July 1 – 5, 2013, Munich, Germany. – ISBN 978-84-941531-0-5.