Израиль в космосе. Двадцатилетний опыт (1988-2008)

2. Спутники дистанционного зондирования Земли

Освоение космоса Израилем началось, как уже было сказано, с запуска экспериментальных спутников серии ОФЕК (Рис. 1) с помощью ракеты Шавит, созданной в Израиле. Первые спутники ОФЕК не имели бортовой камеры. Только на OFEQ-3 было установлено электрооптическое устройство, предназначенное для наблюдений Земли. Спутник стал первым израильским операционным спутником, сбрасывающим на наземную станцию изображения Земли превосходного качества. Проработав 7 лет, превысив более чем вдвое ожидаемый полетный ресурс, ОФЕК-3 прекратил существование при возвращении на Землю и сгорании в атмосфере. Попытка запустить следующий разведывательный спутник ОФЕК-4 стоимостью 50 млн. долларов окончился неудачно. В то время как первая ступень ракеты отработала нормально, проблемы, возникшие в полете, разрушили ракету и спутник на второй минуте полета.

ЭРОС-А (Система Наблюдения за Земными Ресурсами) — первое поколение системы гражданских спутников отображения земной поверхности. Спутники серии ЭРОС (Рис. 2) разработаны и изготовлены корпорацией IAI по заказу компании ImageSat International. К слову, название спутников не имеет ничего общего с эротикой, это — аббревиатура от английского названия программы Earth Resources Observation Systems. ЭРОС-А разработан на основе военного разведывательного спутника OFEQ-3, который был ранее создан также IAI и ЭльЮп для использования израильским правительством. Спутник весом 250 кг движется на синхронно-солнечной орбите с высотой от 480 км до 510 км, посылая на наземные станции черно-белые изображения, которые получены днем в одно и то же местное время и пригодны для использования в картографии, градостроительстве, и т. д. Скорость передачи видео сигнала — 70 M6OT в секунду. В стандартном режиме работы достигнутое пространственное разрешение в надире лучше, чем 1.8 м при ширине изображения 12.5 км. Разрешение может быть улучшено с помощью запатентованного метода обработки изображений, который фирма называет гипервыборкой. Этот способ позволяет определенным клиентам приобретать изображения с разрешением лучшим, чем 1.2 м при уменьшении ширины полосы захвата изображения до 9.5 км. Спутник способен быстро разворачиваться в любом направлении от надира, чем достигается отображение множества различных областей во время одного и того же прохода. Система также позволяет получать вертикальные профили земной поверхности с разрешением 5 м по высоте, необходимые для точной картографии и моделирования стереоизображений ландшафта.

ОФЕК-5 — разведывательный спутник второго поколения. Хотя точные данные о его разрешающей способности остаются до настоящего времени закрытыми, эксперты, знакомые с получаемыми изображениями, утверждают, что спутник обнаруживает небольшие объекты величиной 0.5 м с орбитальной высоты около 500 км. При тех же условиях спутник обеспечивает получение цветных изображений с разрешением лучшим, чем 1 м. 300-килограммовый OFEQ-5 (Рис. 3) вначале вращался вокруг Земли по орбите с перигеем 262 км, апогеем 774 км и наклонением приблизительно 143.5 градуса. Во время полета его перигей был поднят до 369 км и апогей был понижен до 771 км, с целью продлить продолжительность его жизни. Проектный полетный ресурс спутника ОФЕК-5 составлял примерно 4 года, однако он и по сей день все еще продолжает успешно работать. К сожалению, запуск следующего спутника-шпиона ОФЕК-6 оказался неудачным. Вследствие неполадки в третей ступени ракеты-носителя Шавит спутник стоимостью в 100 миллионов долларов упал в Средиземное море.

ЭРОС-Б — спутник следующего поколения в семье спутников ЭРОС — также является легким (290-килограммовым) коммерческим спутником, которым управляет тот же международный консорциум ImageSat. ЭРОС-Б (Рис. 4) запущен на солнечно-синхронную орбиту с высотой 508 км. Спутник имеет цифровую камеру для получения панхроматических изображений. Увеличенный объем памяти бортового запоминающего устройства, объединенный с быстродействием камеры, позволяет накопить сцену в виде полосы длиной 190 км при съемках под любым углом к наземному треку. Скорость передачи данных — 280 M6OT в секунду. Благодаря этому спутнику появилась возможность поставлять заказчикам снимки с очень высоким разрешением (70-80cm в надире) для широкого диапазона применений. Спутники серии ЭРОС способны быстро маневрировать между изображаемыми мишенями. Ожидается, что спутник ЭРОС-Б, как и ЭРОС-А, будет работать в течение 8-10 лет. Схема работы ImageSat предоставляет клиентам почти оперативные изображения, которые обработаны и распространены местной наземной станцией во время пролета спутника над данной областью.

ОФЕК-7 — 300-килограммовый разведывательный спутник третьего поколения с беспрецедентными эксплуатационными возможностями наблюдения освещенной солнцем земной поверхности. Его длина — 2.3 м, диаметр — 1.2 м. Спутник (Рис. 5) содержит усовершенствованную камеру для съемки, улучшенное программное обеспечение, расширенные возможности управления. По качеству получаемых изображений ОФЕК-7 превосходит спутник ЭРОС-Б. Двигаясь по орбите, спутник с высоты 500 км в состоянии выделять объекты на поверхности Земли размером 70 см, и даже меньше. Как и его предшественник, ОФЕК-7 может хранить изображения, полученные в течение полета и сбросить их, пролетая над наземной станцией IAI. Проектный гарантированный полетный ресурс спутника — четыре года. Предназначенный для двойного использования спутник способен предоставлять услуги и военному ведомству и гражданским потребителям. В соответствии с официальной позицией, Израиль уверен в своих силах при осуществлении запусков в космос. Поэтому спутник ОФЕК-7 был доставлен на орбиту с использованием улучшенной версии отечественной пусковой установки Шавит. Благодаря исключительным операционным возможностям, спутник внес стратегический вклад в израильскую безопасность.

ТЕКСАР (Рис. 6) является первым израильским спутником, снабженным Радаром с Синтезированной Апертурой (САР) и способным выполнять круглосуточное отображение Земной поверхности даже при наличии облачности. Благодаря электронному сканированию луча, изображающий радар, работающий в многомодовом режиме в Х-полосе частот, получает изображения с высокой разрешающей способностью и с большой полосой захвата на поверхности Земли. В аппаратуре спутника использована передовая радарная технология, развитая дочерней компанией IAI — Эльта. Как и другие, созданные в Израиле спутники, ТЕКСАР является легким миниспутником с массой около 300 кг. Спутник ТЕКСАР был успешно запущен как исключительная полезная нагрузка на борту Индийского Средства Выведения Спутников на Полярную орбиту (PSLV). Несмотря на преимущества индийского носителя по сравнению с ракетой Шавит, политика оборонного ведомства по сохранению независимых пусковых возможностей Израиля остается неизменной. Передача изображений со спутника осуществляется в соответствии с программой на наземный центр контроля в Ехуде. Введение в эксплуатацию спутника ТЕКСАР сделало Израиль одной из ведущих стран мира по развитию спутниковых технологий.

IAI разрабатывает будущий спутник дистанционного зондирования Земли (условное наименование: оптический спутник — ОПТСАТ) на базе новой стандартизованной платформы ОПСАТ-2000 БАС, ранее. примененной при создании радарного спутника TEКСАР. На указанной платформе установлен усовершенствованный телескоп, что приводит к существенному улучшению качества получаемых изображений без значительного увеличения веса спутника. Зондирующая аппаратура содержит панхроматическую и мультиспектральную камеры, объединенные в единый оптический ансамбль и способные к одновременной совместной съемке. Модель спутника ОПТСАТ представлена на Рис. 7.

Эту же стандартизованную платформу ОПСАТ-2000 БАС также предполагается использовать при проектировании коммерческого спутника для наблюдения Земли следующего поколения — ЭРОС-C (Рис. 8), запуск которого запланирован в начале следующего десятилетия. По сравнению со спутниками ЭРОС-A и ЭРОС-B, создаваемый спутник ЭРОС-C будет получать более качественные изображения, иметь большую скорость передачи данных, а также обладать способностью получения многоспектральных снимков. ЭРОС-C будет весить 350 кг при запуске и будет двигаться по круговой солнечно-синхронной орбите с высотой около 500 км. Спутник будет оборудован ССД камерой, создающей панхроматические изображения при очень высоком разрешении 0.70 м и многоспектральные — при умеренном разрешении 2.8 м при полосе захвата в надире 11 км. Камера обеспечит 20 000 пикселей на линию, по сравнению с 7 000 пикселей/линию в камере, работающей на существующей версии спутников ЭРОС. Скорость передачи данных будет составлять 455 Mбит/сек. Ожидаемая продолжительность жизни ЭРОСА-C — десять лет.

ВЕНУС (Новый Микро-Спутник для Изучения Растительности и Окружающей Среды) является совместным Израильско-Французским проектом. Спутник предназначен для наблюдения Земли и нацелен на получение четких изображений сельскохозяйственных угодий и экологического контроля. Для выполнения указанной миссии в спутнике использованы упомянутая стандартизованная платформа, созданная ранее для спутника ТЕКСАР, а также полезная нагрузка, включающая мультиспектральную камеру (Эль-Оп) и электрическую реактивную систему с малой тягой (РАФАЭЛЬ). Спутник будет запущен на приполярную солнечно-синхронную орбиту с высотой около 720 км. Камера способна производить съемку в 12 узких спектральных полосах в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра с пространственным разрешением 5,3 метра и шириной захвата по поверхности Земли 27.5 км. Реактивная система представляет собой ионный двигатель, работающий на Холл-эффекте, который обеспечивает тягу около 13 мН при анодном потреблении 300 Вт. Мониторинг Земли с помощью камеры позволит измерить основные условия произрастания на поверхности суши и качество воды прибрежной зоны и внутренних водных ресурсов. Мультиспектральные изображения представляют новую технологию, имеющую огромное количество применений. Среди прочего, спутник сможет отслеживать избыток удобрений на сельскохозяйственных фермах, вызывающий загрязнение подземных вод, и проводить химический анализ почвы. Данные со спутника будут поступать на станцию слежения в Швеции, после чего переправляться в космический центр в Тулузе. Там данные будут расшифровываться и передаваться более, чем 50 научным группам, уже сделавшим заказы. Для реализации миссии Израиль потратит 20 млн. долларов, дополнительный вклад Франции составит 13 млн. долларов. Расходы включают разработку, изготовление, запуск и управление в полете. В настоящее время ВЕНУС находится на стадии производства и будет запущен в 2010 году французской или индийской ракетой. Его стартовый вес составляет 260 кг, а время жизни в космосе должно превышать 4 года. Предварительная модель спутника представлена на Рис. 9.

Рис. 9. Спутник ВЕНУС