Геостационарная гидрометеорологическая космическая система "Электро-Л" №2

  • Обзор проекта

  • Основные задачи

  • Описание миссии

  • Научная аппаратура

  • Галерея

Разработка и изготовление космических аппаратов (КА) «Электро-Л» ведутся в соответствии с Федеральной Космической Программой России. Космические аппараты входят в состав геостационарной гидрометеорологической космической системы (ГГКС) «Электро» и предназначены для обеспечения подразделений Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также соответствующих служб ВС РФ оперативной гидрометеорологической информацией для:
  • синоптического анализа и прогноза погоды в глобальном масштабе (характер и параметры облачных образований, фронтальные разделы, особенности циркуляции воздушных масс, стихийные гидрометеорологические явления);
  • анализа и прогноза состояния акваторий морей и океанов (волнение, температура поверхности моря, сгонно-нагонные процессы у побережий);
  • анализа пространственно-временного изменения состояния снежного покрова, влаго-запасов с целью прогноза произрастания сельскохозяйственных культур;
  • анализа и прогноза условий для полетов авиации (балльность и высота верхней границы облачности, направление и скорость ветра на трех уровнях атмосферы, струйные течения, зоны болтанки летательных аппаратов, зоны развития активной конвекции в атмосфере);
  • анализа и прогноза гелиогеофизической обстановки в околоземном космическом пространстве, состояния ионосферы и магнитного поля Земли;
  • мониторинга климата и глобальных изменений;
  • а также для обеспечения экологического контроля и охраны окружающей среды (экологический контроль в промышленных районах, выявление загрязнений снежного покрова) и контроля чрезвычайных ситуаций (наблюдение районов чрезвычайных ситуаций с целью оценки последствий стихийных бедствий, аварий, катастроф и планирования мероприятий по их ликвидации, контроль возникновения и последствий лесных пожаров).


  1. Назначение гидрометеорология
  2. Статус эксплуатация,
  3. Объект исследований Земля
  4. Дата запуска 11 декабря 2015
  5. Космодром Байконур
  6. Средства выведения РН "Зенит-2SБ" + РБ "Фрегат-СБ"
  7. Масса аппарата 1890 кг.
  8. Рабочая орбита геостационарная
  9. Срок активного существования не менее 10 лет
  • получение и предварительная обработка (нормализация) многоспектральных снимков облачности и подстилающей земной поверхности в пределах всего наблюдаемого диска Земли;
  • получение гелиофизических данных на высоте орбиты;
  • сбор и ретрансляция информации с платформ сбора данных (ПСД);
  • выполнение телекоммуникационных функций по распространению, обмену гидрометеорологическими и гелиогеофизическими данными;
  • ретрансляция сигналов от аварийных радиобуев системы КОМПАС-САРСАТ.


КА «Электро-Л» построен по модульному принципу и состоит из:
  • комплекса целевой аппаратуры (КЦА);
  • базового модуля служебных систем (БМСС) «Навигатор», предназначенного для обеспечения функционирования целевой аппаратуры и космического аппарата в целом;
  • адаптера.

Конструктивно комплекс целевой аппаратуры состоит из:
  • фермы, предназначенной для установки на ней платформы с полезной нагрузкой, а также кронштейнов и подкосов крепления радиаторов;
  • платформы приборов полезной нагрузки ТСП ПН, предназначенной для установки и крепления к ней приборов научной аппаратуры и платформы ТСП ПП через пространственную ферму;
  • платформы приборов БКУ и МСУ-ГС, предназначенной для установки и крепления к ней приборов БКУ (SED-26, КИНД 34-020-01), МСУ-ГС-1, МСУ-ГС-2 размещения элементов СТР (теплоизоляция), БКС, термодатчиков и нагревателей.

Конструктивно БМСС представляет собой восьмигранный корпус, на гранях которого закреплены элементы двигательной установки, панель батареи фотопреобразователей с приводом поворота, радиаторы системы обеспечения теплового режима; к нижнему торцу корпуса крепится тепловая сотопанель (ТСП), на которой установлена аппаратура базового модуля; на верхний торец корпуса устанавливается полезная нагрузка, а нижнем торцом базовый модуль «Навигатор» крепится к разгонному блоку. БМСС имеет в своем составе все системы и агрегаты, необходимые для его автономного функционирования в составе космического аппарата и для обслуживания полезной нагрузки.
В состав БМСС «Навигатор» входят:
  • бортовой комплекс управления (БКУ)
  • система электроснабжения (СЭС)
  • бортовая аппаратура командно-измерительной системы (БА КИС)
  • антенно-фидерная система (АФС БА КИС)
  • телеметрическая система (ТМС)
  • система ориентации солнечной батареи (СОСБ)
  • бортовая кабельная сеть (БКС)
  • система контроля электризации (СКЭ)
  • система обеспечения теплового режима (СОТР)
  • пиротехника и элементы конструкции (ПТ ЭК)
  • двигательная установка (ДУ).

Многозональное сканирующее устройство гидрометеорологического обеспечения (МСУ-ГС)

Многозональное сканирующее устройство - геостационарное (МСУ-ГС) предназначено для получения многоспектральных изображений облачности и поверхности Земли. Сканер МСУ-ГС состоит из двух блоков для раздельной съемки в ВД- и ИК-диапазонах с полями зрения 19x26,1° и 20x20° соответственно, охватывающими весь видимый диск Земли. Блок видимого диапазона обеспечивает съемку с разрешением 1 км в трех спектральных каналах. Блок ИК-диапазона обеспечивает съемку с разрешением 4 км в семи спектральных каналах.

На КА «Электро-Л» №2, по сравнению с КА «Электро-Л» №1, установлены модернизированные МСУ-ГС (на космическом аппарате установлены два прибора МСУ-ГС – основной и резервный).

Основные работы по модернизации проводились с заменой многоэлементных ИК-фотоприемников МФПУ, состоящих из двух линеек по 96 элементов каждый, на МФПУ второго поколения, состоящих из четырех линеек по 288 элементов каждый. Экспериментальное исследование образца МФПУ второго поколения для диапазона 8-11 мкм показало, что при суммировании последовательных отчетов на интервале времени формирования выходного сигнала сек. (как и в МСУ-ГС для КА «Электро-Л» №1) дисперсия шумов уменьшается примерно в 2-3 раза. Для всего ИК-диапазона, вследствие использования МФПУ большей размерности, перекрытие соседних сканов (их всего 35 в полном кадре 20°x20°, как и на КА «Электро-Л» №1) составляет более 50%. Эта избыточность используется при наземной обработке информации, в результате чего отношение сигнал/шум и температурное разрешение должны возрасти примерно в 1,41 раза. В целях дополнительного повышения отношения сигнал/шум и сокращения выходного информационного потока в каждом из 35 сканов выполняются 4 цикла развертки. В результате отношение сигнал/шум и эквивалентная шуму разница температур улучшились примерно в 2 раза.

Изображения, формируемые аппаратурой МСУ-ГС, в своем исходном варианте не могут использоваться для решения задач тематической обработки, поскольку содержат различного рода геометрические искажения, так как никакой геостационарный спутник не остается в заданном положении и отклоняется от номинального положения. Это создает существенные трудности при географической привязке спутниковых сцен и делает невозможным получение «гладких» анимационных фильмов по серии последовательных изображений, важных для оценки ветра и динамики облачных образований. Отклонение фактического изображения от идеального рассчитывается для каждого изображения посредством математических моделей, описывающих орбиту и ориентацию КА, и дополнено использованием линии горизонта, видимых земных ориентиров, наблюдением звёзд ярче 4-5-й величины.

На КА «Электро-Л» №2, по сравнению с МСУ-ГС на КА «Электро-Л» №1, съемка во всех каналах ведется одновременно. Это исключило возможность использования механически переключаемых полосовых фильтров. Поэтому была разработана принципиально новая схема построения спектральной системы на основе интерференционных обрезающих фильтров, работающих на «пропускание-отражение». Спектральные каналы формируются путем последовательного выделения из совокупного энергетического потока коротковолновой составляющей. При этом коротковолновые границы спектральных диапазонов формируются фильтрами, работающими на пропускание, а длинноволновые – на отражение.

Модули объединены общим корпусом. Каждый модуль включает в себя объектив, приемники излучения, устройство фотометрической калибровки, блок обработки видеосигнала, блок питания, систему терморегулирования (СТР), блок защитной крышки и бленду. В модуле ИК-диапазона для захолаживания фотоприемных устройств используется пассивный радиационный холодильник с технологической съемной защитной крышкой. Модернизированный МСУ-ГС для КА «Электро-Л» №2 (без бленды)
Гелиогеофизический аппаратурный комплекс ГГАК-Э
Назначение
ГГАК-Э предназначена для глобального мониторинга гелиогеофизических параметров с целью:

  • контроля и прогноза вспышечной активности Солнца;
  • контроля и прогноза радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве;
  • контроля и прогноза состояния геомагнитного поля;
  • диагностики и контроля состояния естественных и модифицированных магнитосферы, ионосферы и верхней атмосферы.

Состав
В состав КА «Электро-Л» №2 входит комплект ГГАК-Э децимальный номер ЦИНВ.412125.001.
ГГАК-Э состоит из отдельных приборов соединенных между собой кабелями. 
В состав аппаратуры ГГАК-Э входят:
  • спектрометр корпускулярных излучений СКИФ-6 Ет2.809.175;
  • спектрометр солнечных космических лучей СКЛ-Э Ет2.809.176;
  • детектор галактических космических лучей ГАЛС-Э 52.26.2.807.058;
  • измеритель солнечной постоянной ИСП-2М АЯЛ2.390.008;
  • измеритель потока рентгеновского излучения Солнца ДИР-Э ИЛАН.412114.001;
  • измеритель ультрафиолетового излучения Солнца ВУСС-Э ИЛАН.412131.003;
  • магнитометрическая аппаратура ФМ-Э (состоит из блока электроники БЭ ФМ-Э Бт5.103.207 и блока датчиков БД ФМ-Э Бт5.132.050);
  • интерфейсный электронный блок БНД-Э МИАС.467471.002;
  • комплект кабелей.

СКИФ-6 состоит из одного блока, включающего в себя два одинаковых полукомплекта. Устанавливается на кронштейне, закрепленном на термостабилизированном основании.
СКЛ-Э состоит из одного блока, включающего в себя два одинаковых полукомплекта. Устанавливается на кронштейне, закрепленном на термостабилизированном основании.
ГАЛС-Э состоит из одного блока, включающего в себя два полукомплекта. Устанавливается на термостабилизированном основании.
ИСП-2М состоит из одного блока, включающего в себя два идентичных измерительных канала. Один канал является основным, рабочим и действует постоянно, второй канал калибровочный, включается по внешней команде и служит в качестве бортового эталона для проверки рабочего канала. Следящая система ИСП-2М обеспечивает слежение за Солнцем по углу азимута в диапазоне от минус 175 до плюс 175, по углу места в диапазоне от минус 10 до плюс 40 и обеспечивает точность наведения не хуже 1. Максимальная скорость слежения за Солнцем 2°/с. Суммарный возмущающий момент по каждой из осей не более 10-4 Н∙м. Требуемая точность наведения измерительного блока ИСП-2М на Солнце обеспечивается собственной следящей системой при установке на борт КА в соответствии с требованиями габаритно-установочного чертежа.
ИСП-2М устанавливается на кронштейне, закрепленном на термостабилизированном основании. 
ДИР-Э состоит из одного блока. Прибор устанавливается на кронштейне панелей солнечных батарей таким образом, чтобы ось Х прибора совпадала с направлением на Солнце.
УСС-Э состоит из одного блока. Прибор устанавливается на кронштейне панелей солнечных батарей таким образом, чтобы ось Х прибора совпадала с направлением на Солнце.
ФМ-Э состоит из двух блоков – блока датчиков (БД) и блока электроники (БЭ). БД размещен на выносной немагнитной и неэлектропроводящей штанге длиной не менее 6 м. БЭ магнитометра устанавливается на термостабилизированном основании.
БНД-Э предназначен для:
  • сбора полезной информации от приборов ГГАК-Э, формирования транспортных кадров, временного хранения, передачи в БССД и БРТК для последующей передачи на Землю;
  • приема от БКУ релейных команд управления, частот синхронизации и кода бортового времени;
  • трансляции релейных команд управления и коммутации напряжения питания на приборы комплекса;
  • сбора и выдачи в ТМС телеметрических параметров ГГАК-Э.
БНД-Э состоит из одного блока, включающего в себя два одинаковых полукомплекта. Прибор устанавливается на термостабилизированном основании.
Режимы функционирования
Режимы функционирования ГГАК-Э определяются режимами функционирования измерительных приборов комплекса и режимами функционирования интерфейсного блока БНД-Э.
В процессе эксплуатации ГГАК-Э в составе КА прибор СКИФ-6 работает в следующих режимах:
  • режим 1, режим в котором время измерения дифференциальных энергетических спектров электронов и протонов составляет 10 с;
  • режим 2, режим в котором время измерения дифференциальных энергетических спектров электронов и протонов составляет 40 с.
В процессе эксплуатации ГГАК-Э в составе КА приборы 
СКЛ-Э, ГАЛС-Э, ВУСС-Э, ДИР-Э, ФМ-Э работают непрерывно.
В процессе эксплуатации ГГАК-Э в составе КА прибор 
ИСП-2М работает в следующих режимах:
  • рабочий режим – режим измерения основного рабочего канала при непрерывном слежении за Солнцем;
  • калибровочный режим, режим в котором работают оба измерительных канала при непрерывном слежении за Солнцем;
  • режим поиска Солнца;
  • режим ожидания.

Режим поиска Солнца
Режим включается автоматически на время не более 2 мин при поиске Солнца после включения прибора ИСП-2М или при поиске Солнца по окончании режима ожидания. Если в течение 2 мин следящая система захватывает Солнце, аппаратура переходит в рабочий режим, если захват Солнца не происходит, аппаратура переходит в режим ожидания.

Режим ожидания
В режиме ожидания прибор ИСП-2М находится в ждущем состоянии с минимальным энергопотреблением. В режим ожидания аппаратура переходит автоматически, если в режиме поиска следящая система не захватывает Солнце или после затенения датчиков следящий системы конструкциями КА. В режиме ожидания аппаратура находится в течение 75 мин, по истечении которых аппаратура автоматически переходит в режим поиска.
В процессе эксплуатации ГГАК-Э в составе КА прибор БНД-Э работает в следующих режимах:
  • режим записи и хранения информации; 
  • режим стационарной выдачи информации в БССД;
  • режим квазинепрерывной выдачи информации в БРТК;
  • тестовый режим.

Режим стационарной выдачи информации в БССД
Режим включается по релейной команде управления от БКУ с интервалом 30 мин и совпадает с интервалом проведения съемки МСУ-ГС. Длительность выдачи информации составляет 79 с, по окончании выдачи всего объема информации режим автоматически завершается. Режим осуществляется без прекращения приема информации от измерительных приборов комплекса и ее запоминания (режим записи и хранения информации сохраняется).

Режим квазинепрерывной выдачи информации в БРТК
Режим включается и отключается по релейной команде управления от БКУ. Режим осуществляется без прекращения приема информации от измерительных приборов комплекса и ее запоминания (режим записи и хранения информации сохраняется).
Режим квазинепрерывной выдачи информации в БРТК и режим стационарной выдачи информации в БССД являются независимыми.

Тестовый режим
Режим предназначен для проверки функционирования аппаратных и программных средств БНД-Э. При включении режима запись информации от измерительных приборов комплекса прекращается.

Возврат к списку