Использование министерством обороны Германии коммерческих спутников для создания трёхмерной модели рельефа Земли (2011)

Полковник Р. Шевров

Министерство обороны Германии и национальный аэрокосмический центр DLR приступили в начале 2011 года к проведению работ по созданию глобальной цифровой трехмерной модели рельефа земной поверхности. Для этих целей в течение трех лет будут использоваться два аналогичных по своим характеристикам коммерческих ИСЗ радиолокационной съемки - TerraSAR-X (Terra Synthetic-Aperture Radar X-band) и TanDEM-X (TerraSAR-X add-on for Digital Elevation Measurement). Спутники были запущены в 2007 и 2010 годах соответственно с ракетного полигона Байконур (Казахстан) с помощью ракеты-носителя "Днепр-1".


Головным разработчиком ИСЗ и наземной инфраструктуры является подразделение концерна ЕАДС фирма "Астриум", а основным коммерческим потребителем результатов съемки - космический центр Европейского союза EUSC (European Union Satellite Centre), расположенный на испанской авиабазе Торрехон.

Орбитальное построение. Спутники TerraSAR-X и TanDEM-X размещены на орбитах высотой около 500 км и наклонением 97,5° в одной орбитальной плоскости. Они могут сближаться на расстояние в несколько сотен метров друг от друга и осуществлять синхронную съемку одних и тех же участков местности в стереоскопическом (интерферометрическом) режиме. При этом зондирующие импульсы излучает только один спутник, а прием отраженного сигнала осуществляют одновременно оба аппарата. Заданная точность взаимного местоположения ИСЗ поддерживается путем коррекции их орбит по командам наземного комплекса управления.

Такое орбитальное построение и высокие тактико-технические характеристики бортового радиолокационного оборудования обеспечивают определение высот рельефа с точностью не хуже 12 м. Данное пространственное разрешение стереоскопических изображений позволит применять получаемую цифровую 3D-модель рельефа местности для повышения эффективности использования высокоточного оружия.


Тактико-технические характеристики и режимы работы ИСЗ. Основу бортовой аппаратуры ИСЗ TerraSAR-X и TanDEM-X составляет РЛС с синтезированием апертуры антенны Х-диапазона частот с максимальным разрешением изображений в режимах детальной и обзорной съемки 0,5-1 и 3 м в полосе 5 и 15 км соответственно. Время включения станции не превышает 20 % времени полета. При этом она выполняет около 500 сеансов съемки в сутки.

Антенная система РЛС представляет собой плоскую фазированную антенную решетку с 384 приемопередающими модулями на основе волноводно-щелевых излучателей, установленную на одной из боковых граней корпуса ИСЗ. Предусмотрено два основных режима работы РСА каждого спутника: режим детальной съемки со сканированием лучом диаграммы направленности антенны и режим обзорной съемки без сканирования лучом диаграммы направленности с получением изображений длиной до 1 650 км.

В детальном режиме съемка может вестись с высоким разрешением - 0,5-1 м (размер изображения 5х10 км) и со стандартным -до 2 м (10х10 км).

В обзорном режиме предусматривается однополосная съемка (SM - StripMap mode) с разрешением до 3 м и шириной изображения 15-30 км, а также многополосная (SC - ScanSAR mode) с разрешением до 16 м в нескольких полосах шириной по 20 км.

В однополосном SM-режиме при решении задач классификации целей используется передача и прием излучений с поочередным переключением видов линейной поляризации, а в экспериментальных целях - передача излучений с поочередным переключением видов поляризации и прием одновременно с двумя видами поляризации. В детальном режиме со стандартным разрешением SL передача излучений осуществляется поочередным переключением видов поляризации, а прием - одновременно с двумя видами поляризации с уменьшением азимутального разрешения в 2 раза.

В обычном режиме съемка проводится с правой стороны от подспутниковой трассы. Разворот ИСЗ для работы с левой стороны может быть выполнен в течение нескольких минут.

На спутниках предусматривается иметь второй приемный канал, при этом антенна разделяется в продольном направлении на две части и появляется возможность реализовать дополнительно три режима: сопровождения подвижных объектов, интерферометрический и съемки с улучшенным азимутальным разрешением. В таком случае может использоваться объединение измерений от двух приемных каналов и объединение когерентно обработанных изображений.

В процессе совместного полета двух ИСЗ предусматривается три способа применения их бортовых РЛС: одновременная съемка одного и того же участка местности при полете спутников на удалении друг от друга до 2 км; последовательная независимая съемка одного и того же участка местности при взаимном удалении 30-50 км; поочередная съемка одних и тех же объектов для калибровки бортовой аппаратуры. Для обеспечения фазовой синхронизации сигналов обеих РЛС на спутниках установлены по шесть рупорных антенн Х-диапазона частот.

Передача данных на Землю осуществляется в Х-диапазоне частот со скоростью 300 Мбит/с с бортовых запоминающих устройств или в реальном масштабе времени, а в случае необходимости также в S-диапазоне частот, который используется для передачи команд управления и приема телеметрической информации.

На корпусе спутников расположены оптические отражатели LRR (Laser Retro Reflector) для измерения дальности до ИСЗ с помощью международной сети наземных оптических дальномерных станций и радионавигационный приемник GPS. В качестве вспомогательного оборудования на них установлена аппаратура оптической передачи данных LCT (Laser Communication Terminal) со скоростью передачи данных 3-5,5 Гбит/с.

Кроме того, спутник TerraSAR-X оснащен экспериментальной аппаратурой автоматической идентификации морских судов AIS и оборудованием TSLR (InterSatellite Link Receiver), предназначенным для передачи на ИСЗ TanDEM-X информации о своем местоположении для предотвращения столкновений двух аппаратов.

На боковых гранях корпуса ИСЗ (восьмигранная призма 5х2,4 м) установлены панели солнечных батарей. TanDEM-X дополнительно оснащен двигателями малой тяги для орбитального маневрирования. Расчетный срок функционирования ИСЗ составляет около шести лет.

Наземный элемент. Управление спутниками осуществляется наземной станцией, расположенной в г. Вайльхайм (федеральная земля Баден-Вюртемберг), а прием и обработка данных - станцией в г. Нойштрелитц (Мекленбург-Форпоммерн). Кроме того, с 2010 года Национальное управление геопространственной разведки США в соответствии с пятилетним контрактом с фирмой-разработчиком осуществляет непосредственный прием и обработку данных от ИСЗ TerraSAR-X в масштабе времени, близком к реальному.

Таким образом, к 2014 году бундесвер с помощью коммерческих космических средств планирует создать цифровую модель рельефа Земли, которая позволит расширить возможности боевого применения летательных аппаратов и систем вооружения различного базирования.

Зарубежное военное обозрение. - 2011. - №6. - С. 65-66

 

Всего комментариев: 0
avatar