Космическая съемочная система IRS-P5 (Indian Remote Sensing Satellite-P5)/Cartosat-1
Спутники IRS являются частью Национальной системы использования природных ресурсов Индии (NNRMS), и их запуски координируются на государственном уровне Комитетом планирования NNRMS. Первым индийским спутником, выведенным на орбиту с целью гражданского применения данных ДЗ, стал IRS-1A, запуск которого состоялся 17 марта 1988 года. На спутнике были установлены два сенсора LISS (Linear Lmaging Self-scanning), предназначенные для крупномасштабной съемки. Такие же сенсоры были установлены и на втором спутнике этой серии — IRS-IB, который был выведен на орбиту 29 августа 1991 года.
| Характеристики | IRS-1A и IRS-1B | IRS-1C | IRS-1D |
| Тип орбиты | Субполярная солнечно- синхронная | Полярная солнечно- синхронная | Полярная солнечно- синхронная |
| Высота орбиты | 914 км | 817 км | 821 км |
| Наклонение | 99,028 град. | 98,69 град. | 98,62 град |
| Период обращения | 103,192 мин | 101,35 мин | 100,56 мин |
| Время пересечения экватора | 10:25 (местное время) | 10:30 (местное время) | 10:40 (местное время) |
| Ширина полосы съемки | 148 км (LISS-1) 74 м (LISS-2) | 142 км (LISS-3 VIS) 148 км (LISS-3 SWIR) 70 км (PAN) 810 км (WiFS) | 141 км (LISS-3 VIS) 148 км (LISS-3 SWIR) 70 км (PAN) 812 км (WiFS) |
| Пространственное разрешение | 72,50 м (LISS-1) 36 м (LISS-2) | 23,5 м (LISS-3 VNIR) 70,0 м (LISS-3 MIR) 70,0 м (LISS-3 SWIR) 5,8 м (PAN) 188 м (WiFS) | 23,5 м (LISS-3 VNIR) 70,0 м (LISS-3 MIR) 70,0 м (LISS-3 SWIR) 5,8 м (PAN) 188 м (WiFS) |
Дальнейшее развитие индийской программы связано с запуском спутника IRS-1C 28 декабря 1995 года и спутника IRS-1D в сентябре 1997 года.
Новый этап космической программы Индии начался с запуска спутников серии IRS-P. Спутники IRS-P3 и IRS-P4 были выведены на орбиту с космодрома Шрихарикота. Высота субполярной солнечно-синхронной орбиты спутника IRS-P3 составила 817 км с временем прохождения экватора — 10 ч 30 мин. На его борту был установлен рентгеновский телескоп и два сенсора ДЗ: WiFS и MOS (Modular Opto-electronics Scanner). Сенсор WiFS на этом спутнике имеет по сравнению со своим аналогом на спутнике IRS-1C дополнительный канал регистрации в среднем инфракрасном диапазоне (MIR, Middle Infra-Red), предназначенный для исследования временных изменений растительного покрова. Сенсор MOS в основном предназначен для океанологических исследований.
Следующим спутником этой серии стал IRS-P4, известный также под названием Oceansat. Этот спутник был выведен на орбиту 26 мая 1999 года с космодрома Шрихарикота.
Следующий спутник этой серии IRS-P6 (другое название — Resource-Sat-l) был запущен 17 октября 2003 года. Задачи этого спутника не ограничиваются только сбором данных для мониторинга состояния земельных, водных и сельскохозяйственных ресурсов. Благодаря установленному на его борту записывающему устройству данные с этого спутника передаются на наземные комплексы по всему миру в режиме почти реального времени.
Космический аппарат IRS-P5 (CartoSat-1) создан Индийской Организации Космических Исследований (ISRO), Бангалор, Индия (см. рис. 1.2). Цель миссии IRS-P5 состоит в обеспечении геоинженерных (картографических) приложений, путем использования панхроматических снимков высокого разрешения позиционируемых с высокой точностью. Особенность аппарата состоит в наличии двух панхроматических камер высокого разрешения, которые могут быть использованы для получения стереоизображения на пролете. В этой миссии достигнут компромисс между высоким разрешением (2.5 м на местности), мультиспектральными возможностями и малой площадью покрытия с полосой захвата 30 км.
Рис. 1.2. Внешний вид спутника CartoSat-1
Спутник IRS-P5 был осуществлен 5 мая 2005г. ракетой-носителем PSLV из SDSC (Satish Dhawan Space Centre), на восточном побережье Индии. Передача данных осуществляется в X-диапазоне (2 несущие, для каждой камеры) на скорости 105 Мбит/с. Для передачи данных используется новая электронно-управляемая антенная фазированная решетка. Бортовое твердотельное записывающее устройство емкостью 120 Гбит используется для записи данных (до 9.5 мин наблюдений). Космический аппарат управляется ISTRAC (ISRO Telemetry, Tracking and Command Network) командной сетью Бангалора с использованием сети станций в Бангалоре, Lucknow, Mauritius, Bearslake в России и Biak в Индонезии. Национальное агентство дистанционного зондирования NRSA (National Remote SensingAgency) в Хайдерабаде принимает данные и является центром обработки для миссии CartoSat-1.
Солнечно-синхронная, круговая орбита высотой 618 км, с наклонением 97.87º, периодом 97 мин, время восходящего узла 10ч 30 мин. Время повторного посещения 116 дней. Однако возможность повторного посещения через 5 дней обеспечивается наклоном по крену на ±26º.
Полезная нагрузка состоит из двух панхроматических камер аналогичных камерам на спутниках IRS-1C/D с целью обеспечить стерео снимки вперед и назад с помощью двух жестко смонтированных камер (двухлинейная стерео конфигурация). Определение разностей высот лучше, чем 5 м делает такие данные особенно пригодными для создания карт и моделирования рельефа.
PAN-F (панхроматическая вперед смотрящая камера), повернута вперед на 26º. PAN-A (панхроматическая назад смотрящая камера), повернута назад на -5º. Характеристики камер приведены в таблице 2. Стерео изображения получаются с небольшим временным интервалом (около 50 с) благодаря небольшим углам зрения вперед и назад двух камер. Наибольшее изменение в условиях съемки за этот период возникает из-за вращения Земли. Для компенсации задержки съемки используется алгоритм учета вращения Земли.
Таблица 2.
Ключевые параметры камер PAN
| Параметр | Камера PAN-F | Камера PAN-A |
| Спектральный диапазон | 500 - 850 нм | 500 - 850 нм |
| Угол наклона вдоль траектории от надира | +26º | -5º |
| Пространственное разрешение (поперек траектории x вдоль траектории) | 2.5 м x 2.78 м | 2.22 м x 2.23 м |
| Радиометрическое разрешение а) динамический диапазон б) сигнал/шум | 10 бит 345 | |
| Полоса захвата | 30 км | 27 км |
| CCD линейка Размер элемента | 1 x 12288 7 мкм x 7 мкм | 1 x 12288 7 мкм x 7 мкм |
| Оптика: Количество зеркал Эффективное фокусное расстояние F число Поле зрения | 3 1980 мм f/4.5 ±1.08º | |
| Время накопления | 0.336 мс | |
| Сжатие данных | JPEG алгоритм, сжатие 1/3.2 (макс) | |
| Скорость передачи данных | 105 Мбит/с (исходная скорость 340 Мбит/с) | |
| Номинальное отношение B/H | 0.62 |
Темп генерации данных двух камер на бору составляет 338 Мбит/с. Для уменьшения потока данных до 105 Мбит/с применяется алгоритм сжатия ADPCM/JPEG с коэффициентом сжатия 3.2 : 1.
Оптическая система каждой PAN камеры сконструирована как трехзеркальный телескоп для достижения требований по разрешению и полосе захвата. Общий вид электронно-оптического модуля камеры показан на рисунке 1.2 . Каждая камера имеет CCD линейку из 12288 пикселей. Размер каждой PAN камеры 150x 850 x 100 (см) и вес 200 кг.