CC BY
19<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 629.78.001
ДВУХРЕЖИМНЫЙ СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Д. Г. Цируль1*, В. И. Ермолаев2
!ФГУП «Конструкторское бюро «Арсенал» имени М. В. Фрунзе» Российская Федерация, 195009, г. Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 1-3 2Балтийский государственный технический университет «Военмех» имени Д. Ф. Устинова Российская Федерация, 190005, г. Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, 1
E-mail:*derek53@ya.ru
В ближайшей перспективе уменьшение периодичности обзора заданного района земной поверхности предполагается лишь за счет наращивания числа КА в составе орбитальных группировок. В связи с этим возникает необходимость разработки новых способов повышения оперативности получения информации КА ДЗЗ при ограниченных экономических затратах.
Ключевые слова: двухрежимный способ наблюдения земной поверхности, повышение оперативности получения информации, дистанционное зондирование Земли.
DUAL-MODE METHOD OF EARTH OBSERVATION AND THE ANALISIS OF POSSIBLE
USAGE IN THE OPERATION OF SPACECRAFT EARTH REMOTE SENSING
D. G. Tsirul1*, V. I. Ermolaev2
'Federal State Unitary Enterprise «Design Bureau «Arsenal» named after M. V. Frunze» 1-3, Komsomol Street, Saint-Petersburg, 195009, Russian Federation 2Baltic State Technical University «Voenmeh» named after D. F. Ustinov 1, 1st Krasnoarmeiskay Street, Saint-Petersburg, 190005, Russian Federation E-mail:*derek53@ya.ru
In the short term reduction in frequency of review of a given area of the Earth surface is supposed to only by increasing the number of satellites in the orbital part of groups. In this terms there is a need of development of new ways to improve the efficiency of information Earth remote sensing satellites with limited economic costs.
Keywords: The dual-mode method for monitoring the Earth's surface, increasing the efficiency of getting information, remote sensing of the Earth.
Для решения задачи уменьшения периодичности обзора заданного района авторами статьи был предложен двухрежимный способ наблюдения земной поверхности [1].
Данный способ предусматривает использование в процессе функционирования аппарата режима глобального наблюдения и режима регионального наблюдения. Переход между режимами наблюдения осуществляется за счет изменения большой полуоси орбиты.
Основным режимом наблюдения является режим глобального наблюдения. Данный режим реализуется за счет нахождения КА на кратной геосинхронной орбите с периодом обращения, обеспечивающим ежесуточное смещение трассы полета на величину ширины полосы обзора КА. При возникновении необходимости наблюдения заданного района земной поверхности с низкой периодичностью аппарат переводят в режим регионального наблюдения. Для этого с помощью двигательной установки осуществляется переход с кратной геосинхронной орбиты на близкую компланарную суточно-синхронную, обеспечивающую еже-
суточное повторение трассы. При этом прохождение трассы через заданный район земной поверхности обеспечивается за счет фазирования спутника на исходной или промежуточной орбите в процессе перелета.
После проведения наблюдения заданного района земной поверхности в течение требуемого времени КА с помощью двигательной установки возвращают на исходную кратную геосинхронную орбиту для обеспечения глобальности наблюдения земной поверхности.
В процессе исследования были определены основные параметры орбит глобального и регионального наблюдения, представленные в [1]. Также была разработана методика, расчета трасс космических аппаратов для двухрежимного способа наблюдения земной поверхности [3]. Анализ трасс построенных при помощи данной методики позволил оценить оперативность получения информации при использовании двухрежимного способа наблюдения. В режиме регионального наблюдения достигается снижение периодичности обзора требуемого района до одних су-
Использование гдсмичесгихсредств, технологий и геоинформационны^систем для мониторинга и моделирования природной среды
ток при использовании в составе орбитальной группировки одного КА.
Для полученных орбит было проведено оценивание энергетических и временных затрат на осуществление перехода между режимами наблюдения [2]. Средняя разность высот между соседними орбитами глобального и регионального наблюдения составляет 70 км. Величина суммарного импульсного приращения скорости для изменения режима наблюдения составляет величину порядка 40-70 м/с.
Данные величины свидетельствуют об относительно невысоких энергетических затратах на использование предложенного двухрежимного способа наблюдения. В свою очередь экономические затраты на создание группировки, функционирующей с применением предложенного двухрежимного способа наблюдения, значительно меньше, чем экономические затраты связанные с вариантом увеличения количественного состава существующих орбитальных группировок.
Реализация данного подхода целесообразна прежде всего для малых и средних КА (масса КА не превышает 3 тонн), для которых увеличение маневренных возможностей не ограничено жесткими требованиями к их массовым характеристикам, обусловленным возможностями средств выведения. В процессе исследования были рассмотрены характеристики космических аппаратов наблюдения, представленные
в [4].
На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:
1. Представляется возможным создание группировки КА ДЗЗ, периодичность обзора заданных регионов которой можно уменьшить не только наращиванием количества аппаратов, но и переходами между режимами наблюдения за счёт применения манёвров.
2. Энергозатраты на переход между близкими орбитами глобального и регионального наблюдения относительно невелики и соизмеримы с затратами на коррекцию орбиты КА, связанную с компенсацией аэродинамического сопротивления.
3. Использование двухрежимного способа наблюдения обеспечивает существенное повышение оперативности ДЗЗ при ограниченных экономических и приемлемых энергетических затратах.
Библиографические ссылки
1. Ермолаев В. И., Цируль Д. Г. Исследование оптимальных режимов наблюдения и параметров
рабочих орбит космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Инновационный арсенал молодежи : труды пятой науч.-техн. конф. / ФГУП «КБ «Арсенал» ; Балт. гос. техн. ун-т. СПб.,
2014. С. 109-114.
2. Ермолаев В. И., Цируль Д. Г. Исследование временных и энергетических затрат на изменение режима наблюдения КА ДЗЗ // Инновационный арсенал молодежи : труды шестой науч.-техн. конф. / ФГУП «КБ «Арсенал» ; Балт. гос. техн. ун-т. СПб.,
2015.
3. Ермолаев В. И., Цируль Д. Г. Методика расчета трасс космических аппаратов дистанционного зондирования Земли для двухрежимного способа наблюдения земной поверхности // Инновационный арсенал молодежи : труды седьмой науч.-техн. конф. / ФГУП «КБ «Арсенал» ; Балт. гос. техн. ун-т. СПб.,
2016.
4. Блинов В. Н., Иванов Н. Н. и др. Дистанционное зондирование Земли : справ. пособие : в 3 кн. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2013.
References
1. Ermolaev V. I., Tsirul D. G. [Investigation of optimal conditions of observation and operating parameters of the orbits of space remote sensing devices] // Innovacionnyj arsenal molodezhi: trudy pjatoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Innovative Arsenal Youth: Proc. 5th Scientific and Technical Conference]. St. Petersburg, 2014. P. 109-114. (In Russ.)
2. Ermolaev V. I., Tsirul D. G. [Study time and energy costs for regime change observation satellites ERS] // Innovacionnyj arsenal molodezhi: trudy shestoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Innovative Arsenal Youth: Proc. 6th Scientific and Technical Conference]. St. Petersburg, 2014. P. 109-114. (In Russ.)
3. Ermolaev V. I., Tsirul D. G. [The methodology of calculation of Earth remote sensing spacecraft tracks for dual-mode method for monitoring the earth's surface] // Innovacionnyj arsenal molodezhi: trudy sedmoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Innovative Arsenal Youth: Proc. 7th Scientific and Technical Conference]. St. Petersburg, 2014. P. 109-114. (In Russ.)
4. Blinov V. N., Ivanov N. N. Distancionnoe zondiro-vanie Zemli: spravochnoe posobie : v 3 knigah. [Remote sensing of Earth: handbook: in 3 books]. Omsk, OmSTU publ., 2013.
© Цируль Д. Г., Ермолаев В. И., 2016
