Малоразмерный космический аппарат МКА-ФКИ ПН 1 Зонд-ПП

Скачать презентацию Малоразмерный космический аппарат МКА-ФКИ ПН 1 Зонд-ПП

Зонд ПП.ppt

Количество слайдов: 42

Малоразмерный космический аппарат «МКА-ФКИ (ПН 1)» «Зонд-ПП» © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 1

МКА «Зонд-ПП» - назначение Отработка методов пассивного радиометрического зондирования Земли из космоса двулучевым панорамным СВЧ радиометром L-диапазона исследование суши: состояния растительного покрова; гидрологической обстановки отдельных районов Земной поверхности температурно-влажностного состояния лесоболотных систем; зон термальной и вулканической поверхности; мерзлотных зон; исследование океана: солености поверхностного слоя океана и атмосферы; ледовой обстановки; СВЧ радиометрические измерения для исследования гидрофизических полей океана; исследование атмосферы Разработка методов совместной обработки данных СВЧ радиометрических и оптических приборов Экспериментальная отработка гиперспектрометра и мультиспектральной камер Отработка методов гиперспектральной съёмки и технологии решения тематических задач Накопление и создание банка спектральных данных и спектральных портретов наземных объектов © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 2

МКА «Зонд-ПП» ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» Головной разработчик космического аппарата «МКА-ФКИ (ПН 1) и наземного сегмента управления ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН Головной разработчик научного эксперимента «ЗОНД-ПП» ФГУП СКБ ИРЭ РАН Головной разработчик научной аппаратуры «ЗОНД-ПП» ФГУП ОКБ МЭИ Разработчик бортового радиокомплекса и командно-измерительного пункта НЦ ОМЗ Прием и обработка информации экспериментальной полезной нагрузки ЗАО «НПО «Лептон» Разработчик экспериментальной целевой аппаратуры © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 ЗАО «НПП «САИТ» Разработчик бортовой высокоскоростной радиолинии 3

Малоразмерный космический аппарат с полезной нагрузкой № 1 НПО им. С. А. Лавочкина Дополнительная полезная нагрузка Блок передатчика высокоскоростной радиолинии ЗАО НПП «САИТ» © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 4

МКА «Зонд-ПП» - общий вид Батарея фотоэлектрическая Платформа «Карат» Малонаправленная антенна Устройство ввода-вывода Двигатель-маховик Блок измерителей угловой скорости Гиперспектрометр Научная аппаратура «Зонд-ПП» © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 5

МКА «Зонд-ПП» - общий вид ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПОЛЕЗНАЯ НАГРУЗКА Дополнительная полезная нагрузка состоит из: экспериментальной целевой аппаратуры (ЭЦА); передатчика высокоскоростной радиолинии. Экспериментальная целевая аппаратура предназначена для гиперспектральной и многозональной съемки участков земной поверхности в широком спектральном диапазоне и включает в состав: гиперспектрометр (ГСК); фотограмметрический блок (ФГМБ); две мультиспектральные камеры (МСК). Передатчик высокоскоростной радиолинии предназначен для передачи видеоданных от экспериментальной целевой аппаратуры на наземные пункты приема. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 6

ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ «МКА-ФКИ» 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Эскизное проектирование Разработка РКД на СЧ МКА, Изготовление и проведение НЭО СЧ МКА Изготовление и НЭО МКА Введение дополнительной ЦА, доработка РКД, Проведение доп. НЭО Изготовление и ПРИ МКА Получение заключения ЦНИИМАШ Хранение, Регламентные работы © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 ЛИ 7

МКА «Зонд-ПП» – основные характеристики Масса КА, кг 157 Масса полезной нагрузки, кг 58 Среднесуточная мощность, Вт 220 Срок активного существования, лет 3 Ориентация трехосная с возможностью одновременного разворота по трем осям Рабочая орбита апогей, км перигей, км наклонение, км ССО 833, 8 812, 8 98, 88 Полезная нагрузка: Малогабаритный двухлучевой панорамный СВЧ радиометр L-диапазона «Зонд-ПП» Полоса обзора, км 700 Ширина диаграммы направленности луча, град 22 х15 Гиперспектрометр Спектральный диапазон, мкм Пространственное разрешение, м Полоса захвата, км Мультиспектральная камера Спектральный диапазон, мкм Пространственное разрешение, м Полоса захвата, км © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 0, 4… 1, 0 52 35 0, 48… 0, 95 88 350 8

МКА «Зонд-ПП» - выведение Запуск осуществлен совместно с космическими аппаратами: Канопус-В, Белорусский космический аппарат, ТЕТ-1, ADS-1 b. Параметры орбиты КА (на 25. 10. 2012) I 98. 88 Ω 209. 5 период, ч: мин: с Т 1: 41: 13 высота перигея, км Hπ 778. 8 высота апогея, км Hα 834. 1 наклонение плоскости орбиты, долгота восходящего узла, о © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 о 9

МКА «Зонд-ПП» - выведение КА «МКА-ФКИ (ПН 1)» выведен на орбиту 22 июля 2012 г. РН «Союз-ФГ» с РБ «Фрегат» © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 10

МКА «Зонд-ПП» - выведение © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 11 11

МКА «Зонд-ПП» - СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА Количество лучей Полоса обзора, км направление полета 2 700 Центральная частота, МГц 1415 Ширина полосы приема, МГц 20 Чувствительность при постоянной времени 1 с, K 0. 3 Диапазон измеряемых яркостных температур, K радиометр «Зонд-ПП» надир 350 км Потребляемая мощность, Вт Габариты, мм блок СВЧ антенная система Масса, кг © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 5 - 400 < 60 400 х300 х50 800 x 510 x 40 < 13 12

МКА «Зонд-ПП» - научная программа эксперимента Исследование суши ü изучение состояния растительного покрова ü изучение гидрологической обстановки отдельных районов земной поверхности ü исследование температурно-влажностного состояния лесоболотных систем ü исследование сейсмоактивных зон, зон геотермальной и вулканической активности ü исследование гляциальных и мерзлотных зон Исследование океана ü развитие методик дистанционного определения солености поверхностного слоя океана ü исследование теплового и динамического взаимодействия океана и атмосферы ü СВЧ радиометрические измерения для исследования гидрофизических полей океана ü изучение ледовой обстановки © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 13

МКА «Зонд-ПП» - научная программа эксперимента Исследование атмосферы ü развитие влияние внешних факторов (галактический фон, ионосфера и др. ) на измеряемые характеристики объектов ü изучение помеховой обстановки Калибровочные измерения ü калибровка приборов дистанционного зондирования, контроля их работоспособности в период функционирования, оценка информативности экспериментальных данных ü разработка новых, усовершенствование и проверка существующих методик восстановления геофизических параметров ü отработка методик совместной интерпретации космических данных, полученных в различных спектральных интервалах, и результатов синхронных подспутниковых измерений ü валидации космических данных ü комплексное изучение природных объектов путем использования информации, получаемой с различных уровней и с разным пространственным разрешением © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 14

МКА «Зонд-ПП» - организация управления полетом НИ НА «Зонд-ПП» , видеоданные ЭЦА, ТМИ, ИТНП Управляющая информация (КУ, ПЗ, МБК и т. д. ) НИ НА «Зонд-ПП» , видеоданные ЭЦА, ТМИ, ИТНП НС 3. 7 (ЦУП в НПО им. С. А. Лавочкина) Данные необходимые для проведения СС: • ЦУ, • ТДСС. Получение видеоданных ЭЦА Командно-измерительный пункт (КИП МКА пос. Медвежьи озера) НЦ ОМЗ ОАО «Российские космические системы» КПИ, ТДСС, ЦУ НИ, видеоданные ЭЦА, ТМИ, ИТНП, ИФК Центр управления полетом (ЦУП) Информация, необходимая для получения НИ НА Зонд-ПП ИРЭ РАН им. В. А. Котельникова © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 Информация необходимая: • для обеспечения сеанса связи, • формирование ЦУ, • Формирование НУ. Информация необходимая для получения видеоданных ЭЦА ИПМ им. М. В. Келдыша 15

МКА «Зонд-ПП» - организация управления полетом Центр управления полетами (ЦУП) НПО им. С. А. Лавочкина позволяет проводить летные испытания космических аппаратов и оперативно привлекать к решению задач управления необходимых специалистов предприятия. При необходимости для приема ТМИ задействуется резервная приемная станция, расположенная на территории предприятия. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 16

МКА «Зонд-ПП» - организация управления полетом Основной КИП (ОАО «ОКБ МЭИ» ) расположен в поселке Медвежьи Озера. С его помощью осуществляются сеансы связи с КА, в которых проводятся: контроль состояния БС и КА в целом по результатам принимаемой КИ; выдача КПИ, необходимой для обеспечения функционирования КА; измерение текущих навигационных параметров. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 17 17

ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ Основные работы Выполнение Количество операций Проведено сеансов связи с КА Выполнено более 850 Количество сеансов с сутки Выполнено 7 -8 Количество рабочих участков в сутки Выполнено ~4– 7 Длительность РУ в сутки (суммарная) 100 – 200 мин Проверки режимов съемки НА «Зонд-ПП» Выполнено Проверки работоспособности резервных комплектов аппаратуры Выполнено Проверки режимов функционирования БС Выполнено Проверки режимов съемки гиперспектрометра Выполнено 13 – съемок 26 - сброс данных Проверки режимов съемки мультиспектральных камер Выполнено 24 – съемок 40 - сброс данных Проверки режимов съемки фотограмметрического блока Выполнено 17 - съемок 33 - сброс данных Проверки тепловых режимов Выполнено © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 2 в сутки 18

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи 31. 08. 2012 Произведено первое включение научной аппаратуры «Зонд-ПП» с 10. 09. 2012 Выполняются съемки по заявкам ИРЭ РАН Пример синтезированного изображения по результатам измерений за неделю © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 19

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи На представленных рисунках хорошо видны особенности излучения поверхности суши. В частности в Африке и Южной Америке четко видны границы пустынных и лесных зон. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 20

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи Основная масса измерений находится в пределах нормы, но есть ряд районов, где сигналы попадают в красную зону, т. е. обусловлены внешними активными излучениями. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 21

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи Очень хорошо видны характеристики морских льдов. В частности выделяется зоны многолетних и однолетних льдов вблизи Антарктиды. Материковые многолетние льды окрашиваются светло-зеленым цветом, а однолетние льды обладают более высокими излучательными характеристиками и окрашиваются в желтые тона. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 22

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи Фрагмент полученного изображения при увеличении контрастности в области морской воды и фрагмент типичной карты солености океанов по данным сети морских буев для того же района. Предварительное сравнение характеристик излучения, измеренных с помощью «Зонд-ПП» , и карты солености показывает, что в полученных дистанционных данных содержится полезная информация. В частности в экваториальной зоне, где соленость морской воды меньше, наблюдается некоторое повышение интенсивности измеренного излучения, что соответствует общим теоретическим представлениям. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 23

МКА «Зонд-ПП» - научные задачи На основе проведенного анализа полученных данных можно сделать вывод об их высоком качестве и пригодности для дальнейшей тематической обработки © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 24

МКА «Зонд-ПП» – ГИПЕРСПЕКТРОМЕТР Основные проверки Выполнение Подтвержденные характеристики Целостность и состав телеметрической информации ГСК Выполнено Соответствует протоколу Целостность массива данных Выполнено Соответствует протоколу Прохождение и выполнение команд управления Выполнено Соответствует протоколу Свет- сигнальная характеристика ГСК Выполнено Соответствует фоноцелевой обстановке Спектральное разрешение Выполнено Соответствует Спектральная калибровочная кривая Выполнено Соответствует Полоса захвата Выполнено 42 км Пространственное разрешение Выполнено 52* м Оптическая тракт имеет узкий диапазон рабочих температур, которых в ходе экспериментальных работ достичь не удалось. Это не влияет на спектральное разрешение, но вносит снижение качества изображения в пространственной части. При подавлении эффекта пространственное разрешение снижается примерно до 104 м. При спектральных обработках эффект разфокусировки имеет меньшее влияние и поэтому формирование карты спектральных разделений можно провести с локализацией 52 м. Таким образом, при тематической обработке ГСК обеспечивает разрешение 52 м при захвате 40 км и числе спектральных каналов 149. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 25

МКА «Зонд-ПП» – ГИПЕРСПЕКТРОМЕТР © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 26

МКА «Зонд-ПП» – ГИПЕРСПЕКТРОМЕТР © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 27

МКА «Зонд-ПП» – ГИПЕРСПЕКТРОМЕТР Синтезированная цветная фотография. В качестве примера представлен результат частичной (без наземных полевых работ) тематической обработки морского берега и прибрежных вод ОАЭ (снимок ГСК 25. 10. 2012). Классификационная карта (в псевдоцвете). © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 28

МКА «Зонд-ПП» – ГИПЕРСПЕКТРОМЕТР Подтвержденные характеристики ГСК позволяют решать ряд задач ДЗЗ, таких как: - породная и возрастная классификация лесов; - биологическое состояние лесных массивов; - оценка состояния сельскохозяйственных объектов; - обнаружение посадок наркосодержащих растений; - оценка уровня углеводородных загрязнений земной поверхности; - оценка экологического состояния водоемов; - оценка загрязнений береговой линии и морских прибрежных вод. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 31

КА «МКА-ФКИ (ПН 1)» – МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНАЯ КАМЕРА Основные проверки Выполнение Подтвержденные характеристики Целостность и состав телеметрической информации Выполнено Соответствует протоколу Целостность массива данных Выполнено Соответствует протоколу Прохождение и выполнение команд управления Выполнено Соответствует протоколу Свет- сигнальная характеристика Выполнено Соответствует фоноцелевой обстановке Полоса захвата Выполнено 475 км Пространственное разрешение Выполнено 121 (надир) м Съемка ведется в основном одновременно с работой аппаратуры «Зонд-ПП 2» . Широкая полоса захвата (500 км) позволяет рассчитывать, что, помимо сопровождения работы СВЧ-радиометра «Зонд-ПП» , могут быть решены и некоторые другие задачи ДЗЗ, с использованием МСК. © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 32

КА «МКА-ФКИ (ПН 1)» – ФГМБ Подтвержедена работоспособность алгоритмов при обработке реальных изображений звездного неба, снятого в космических условиях при частоте 13 Гц. Точность ориентации, при этом, составила примерно 2". Подтверждена возможность создания ЗД нового поколения с высокой частотой обновления информации на элементной базе, примененной в ФГМБ, являющимся прототипом ЗД Астрол-12 (Резонанс). © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 38

ВЫПОЛНЕНИЕ ПРГРАММЫ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ Проверки МКА-ФКИ (ПН 1) Выполнение Подтвержденные характеристики Выведение МКА на рабочую орбиту Выполнено Функционирование на ССО с высотой орбиты 820 км Выполнено НПО им. С. А Проведение исследований Земли при ориентации электрической оси аппаратуры радиометра в надир Выполнено Обеспечивается Погрешность ориентации (3 ) системы координат, связанной с контрольным элементом аппаратуры радиометра L-диапазона, должна быть не более 18 угл. минут Выполнено Погрешность стабилизации (3 ) системы координат, связанной с контрольным элементом аппаратуры радиометра L-диапазона, относительно программного положения (разность между максимальным и минимальным значением ошибки по угловой координате на скользящем интервале не менее 60 секунд) должна быть не более 30 угл. секунд по каждой оси Выполнено Передачу научной информации по цифровой радиолинии в S-диапазоне со скоростью не менее 256 кбит/с Выполнено 1 … 256 кбит/с Требования по обеспечению теплового режима МКА-ФКИ (ПН 1) Выполнено Соответствует Тепловой режим аппаратуры радиометра L-диапазона обеспечивается разработчиком Выполнено Соответствует на РУ Аналоговых сигналов измерительных каналов аппаратуры радиометра L-диапазона должен быть с частотой не менее 10 Гц Выполнено Соответствует © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 9 угл. минут 0, 001 град/сек 39

ВЫПОЛНЕНИЕ ПРГРАММЫ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЙ Выполнение Подтвержденные характеристики Привязка научной информации к СЕВ и к географическим координатам Земли Точность привязки к СЕВ должна быть не более 0, 1 с Выполнено Соответствует Передача научной информации в режиме записи информации в бортовое ЗУ с последующей передачей на наземный сегмент управления Выполнено Обеспечивается Оперативность передачи научной информации аппаратуры радиометра L-диапазона Выполнено Не более 2 -х суток Хранение и эксплуатацию в наземных условиях Выполнено Соответствует Выполнено 61 Мбит/с При угле места более 7 град. Выполнено Соответствует При угле места более 0 град. Проверки МКА-ФКИ (ПН 1) Передача информации дополнительной полезной по цифровой радиолинии в Х-диапазоне со скоростью не менее 61 Мбит/с Передача информации дополнительной полезной по цифровой радиолинии в S-диапазоне со скоростью не менее 256 Кбит/с © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 40

КА «МКА-ФКИ (ПН 1)» – ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИ Ø отработка методов пассивного радиометрического зондирования Земли из космоса двулучевым панорамным СВЧ радиометром L-диапазона Ø отработка гиперспектральной камеры Ø отработка мультиспектральной камеры Ø отработка алгоритмов распознавания звезд и вычисления координат ориентации, применяемых в перспективных звездных датчиках Астрол-12, 17 (Резонанс) Ø отработка высокоскоростной радиолинии Х-диапазона (61 Мбит) Ø отработка бортовой командной радиолинии S–диапазона ( 1, 8 кг, 256 Кбит) Ø отработка бортового комплекса управления КП «Карат» - алгоритмов управления и наведения, режимов ориентации Ø проведена летная квалификация вновь разработанных бортовых систем: Ø отработан принцип сквозного проектирования и отработки программного обеспечения наземных средств управления (стенд - КПА БКУ - КПА КА – ЦУП) Ø отработан принцип однопунктного управления КА © ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина» 2012 41