Космическая РЛС: Россия запустила второй радиолокационный спутник «Кондор-ФКА»
Ровно в 0:50 по московскому времени с космодрома Восточный стартовала ракета-носитель «Союз-2.1а» со вторым радиолокационным спутником «Кондор-ФКА» на борту. Средства выведения отработали в штатном режиме и чуть меньше чем через два часа аппарат присоединился к первому «Кондор-ФКА» на околополярной солнечно-синхронной орбите высотой около 518 км. Тем самым Россия шаг за шагом создает первую систему всепогодного и постоянного радиолокационного зондирования всей поверхности Земли. И даже больше: «Кондоры» способны проникать своим взглядом даже под поверхность планеты.
Спутники, которые видят Землю "насквозь"
Спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) оснащаются различными датчиками для наблюдения за поверхностью планеты. В зависимости от типа оборудования, установленного на аппарате, можно выделить два способа получения геопространственных данных: оптико-электронная съемка и радиолокационное зондирование.
Космическая радиолокационная съёмка, или активное ДЗЗ, осуществляется в радиодиапазоне электромагнитных волн. Поскольку для съёмки используется радиолокатор, который может излучать и принимать поляризованные радиоволны, отражающиеся от поверхности земли, и способен проникать сквозь облака, то наблюдение можно проводить и в тёмное время суток, и в зимний период, независимо от погоды.
На радиолокационных снимках яркость элементов изображения кодирует количество отражённого излучения, но не солнечного, как на оптических снимках в видимом спектре, а излучения, создаваемого радиолокатором.
В некоторых случаях можно получать отражённые сигналы от объектов, расположенных ниже уровня поверхности, при этом способность радиосигнала проникать вглубь объектов увеличивается с увеличением длины волны.
Данные, полученные с радиолокационных спутников, активно применяются для отслеживания изменений и перемещений земного рельефа и различных сооружений. Это становится возможным благодаря анализу различий в фазах радарных снимков, сделанных в разные моменты времени. Кроме того, радиолокационные спутники могут предоставлять информацию не только о наземных объектах, но и о подземных коммуникациях, расположенных неглубоко под землёй, таких как трубопроводы и т.п. На радиолокационных снимках под слоем рыхлых грунтов, например, песка, можно обнаружить грунтовые воды или некоторые геологические структуры. При зондировании растительности в сантиметровом диапазоне происходит отражение сигнала от крон деревьев, а при увеличении длины волны — от ветвей и стволов, а также от почвенного покрова.
Оптическая съемка в интересах ДЗЗ давно и широко используется, поскольку имеет хорошо проработанные методы обработки. Этого нельзя сказать о радиолокационных данных из космоса: в России они только начинают активно применяться для решения разнообразных задач: от классификации до создания точных цифровых моделей местности и рельефа, а также картограмм смещений земной поверхности.
В области космической радиолокации можно выделить несколько ключевых направлений развития:
увеличение пространственного разрешения и, как результат, точности полученных данных;
уменьшение периода между повторными съемками;
возможность интерферометрической съемки;
возможность многополяризационной съемки;
использование данных, полученных в различных радиодиапазонах разнообразными радиолокационными системами;
запуск пар космических аппаратов для проведения единовременной интерферометрической съемки.
Задачи "Кондоров": оценка ущерба и прогнозирование природных и техногенных катастроф
Космическая система с использованием спутников "Кондор-ФКА" №1 (запущен 23 мая 2023 года) и запущенным сегодня "Кондор-ФКА" №2 предназначена для получения радиолокационной информации высокого и среднего разрешения в целях решения задач социально-экономического развития Российской Федерации и обеспечивает круглосуточное всепогодное зондирование земной поверхности.
Задачи, решаемые системой:
прогноз, мониторинг и информационное обеспечение мероприятий по ликвидации последствий наводнений, лесных пожаров, снежных лавин, других чрезвычайных ситуаций природного характера;
своевременное обнаружение, определение площади, конфигурации и масштабов разливов нефтепродуктов по водной поверхности, мониторинг динамики развития загрязнения акваторий нефтепродуктами и сточными водами;
оценка геологической, геодинамической и неотектонической ситуации, выявление потенциально опасных геологических процессов, объектов и явлений в районах строительства и эксплуатации ответственных объектов;
выявление признаков развивающихся процессов с катастрофическими последствиями, оперативное уточнение и локализация площади, оценка характера и масштабов ущерба, отображение динамики обстановки при чрезвычайных ситуациях техногенного характера (в том числе, оценки текущего и прогнозируемого состояния магистральных трубопроводов, крупномасштабных инженерных сооружений, других объектов повышенного технического риска), обеспечение поисково-спасательных работ, мониторинг состояния лесных экосистем и сельскохозяйственных угодий, контроль результатов применения агротехнологий, прогнозирование урожая;
составление, ведение и актуализация кадастров сельскохозяйственных земель.
Что может российская космическая РЛС
"Кондор-ФКА" представляет собой космический аппарат малого (по массогабаритным характеристикам) класса, оснащенный радиолокатором с синтезированной апертурой. Спутник имеет массу около 1000 кг и отличается характерной компоновкой — прямоугольным негерметичным корпусом, на котором закреплены раскладные панели солнечных батарей и штанга-основание антенного устройства.
После отделения от разгонного блока "Кондор-ФКА" раскрывает солнечные батареи, антенну радиолокатора и другие агрегаты. Зеркало антенны имеет эффективный диаметр 6 м и массу всего около 60 кг. Сообщается, что аппарат отличается максимальной степенью локализации — доля отечественных комплектующих приблизилась к 100%.
Радиолокатор с синтезированной апертурой "Кондора-ФКА" работает в S-диапазоне с длиной волны около 9,4 см и частотой 3,1-3,3 ГГц. Максимальная мощность на входе антенного устройства — 4500 Вт. Антенное устройство выполнено поворотным, что обеспечивает оперативное перенацеливание для съемки из одной полосы обзора в другую от трассы полета.
Предусмотрено несколько режимов работы РЛС.
При широкозахватном (обзорном) режиме (ОР) съёмка земной поверхности осуществляется с использованием электронного сканирования лучом антенны в вертикальной плоскости и ведется в полосе захвата шириной до 100 км и длиной 500 км с получением изображений среднего разрешения от 6 м до 12 м в зависимости от угла съемки.
При детальном непрерывном режиме (ДНР) съёмка ведется одним лучом без электронного сканирования. Полоса захвата при длине кадра в 500 км при этом уменьшается до 10-15 км, а разрешение улучшается до 2-3 м.
При детальном прожекторном режиме (ДПР) съёмка земной поверхности осуществляется с использованием электронного сканирования в азимутальной плоскости (обеспечивается поворотом облучателя). В результате радиолокационное изображение представляется в виде кадра местности размером 10 х 10 км. Пространственное разрешение в этом режиме составляет 1–2 м.
Кроме того, "Кондор-ФКА" самостоятельно или в паре могут работать в режиме последовательной интерферометрической съемки. Пара спутников в режиме ДПР способна делать не менее 200 кадров в сутки. В ДНР за сутки можно снять до 200 000 кв. км, а в ОР – до 1 000 000 кв. км.
Первичную и вторичную обработку поступившей информации обеспечивают наземные средства космической системы "Кондор-ФКА". На обработку одного радиолокационного кадра в режиме ДПР требуется порядка 5 - 10 минут.
Группировка из двух аппаратов способна вести радиолокационную съемку поверхности планеты на любом режиме в диапазоне от 85° с.ш. до 85° ю.ш., а также проводить мониторинг выбранного объекта съемки с периодичностью 12 - 14 часов.
Для достижения максимальных рабочих характеристик оба спутника будут работать на околополярных солнечно-синхронных орбитах высотой около 518 км. При этом орбиты будут сдвинуты друг относительно друга примерно на 9°, за счет чего удастся получить наилучшие результаты как при одиночной работе аппаратов, так и при совместном решении задач.
"Кондор-ФКА" - первый этап отечественной системы радиолокационного ДЗЗ
После запуска в космическое пространство "Кондор-ФКА" №2 пройдет летные испытания. Затем аппарат начнёт снимать заданные участки планеты и передавать на Землю радиолокационные изображения. Группировка из двух спутников сможет выполнять все поставленные задачи. "Роскосмос" и заказчики смогут выполнять съемку различных участков земной поверхности и Мирового океана.
Радиолокационные спутники способны решать разнообразные задачи, поэтому ожидается, что с их помощью будут создавать и уточнять географические карты, а также проводить мониторинг обстановки в различных ситуациях. Например, очень важно отслеживать ледовую обстановку на Северном морском пути, лесные пожары и другие ситуации.
"Кондор-ФКА" осуществляет съемку с помощью радиолокатора с синтезированной апертурой, что дает ему возможность функционировать в любое время суток и практически без ограничений по погодным условиям в районе съёмки. В этом отношении он превосходит спутники с оптическими системами. Радиолокатор аппарата отличается высокими характеристиками и позволяет снимать большие участки с высоким разрешением. Кроме того, обеспечивается высокая скорость работы и возможность получения большого количества кадров. Наземная часть комплекса основана на современных вычислительных системах, что позволяет быстрее обрабатывать данные и передавать их потребителям.
Известно, что радиолокационная съемка и результаты ее обработки очень востребованы среди заказчиков. После запуска "Кондора-ФКА" №2 можно ожидать активизации радиолокационной съемки различных районов планеты. При этом развитие орбитальной группировки не остановится: планируется разработка следующего проекта, направленного на улучшение основных параметров радиолокационных спутников ДЗЗ.