Космическая съемочная система SPOT

Спутники системы SPOT производят съемку Земли с 1986 года.

Спутниковая система наблюдения за поверхностью Земли SPOT (Satellite Pour L’Observation de la Terre) спроектирована Национальным космическим агентством Франции совместно с Бельгией и Швецией. Система SPOT включает в себя ряд космических и наземных средств, предназначенных для управления спутником, программирования сбора данных, получения данных и производства и распространения спутниковых снимков. В рамках проекта SPOT было запущено семь космических аппаратов. Спутник Spot-2 был успешно выведен на орбиту 21 января 1990 года.

Спутник SPOT3, прекратил съемку в ноябре 1996 года по техническим причинам. Группировка спутников была увеличена запуском спутника SPOT 5 (см. рис. 1.5). Хронология миссий SPOT приведена на рис. 1.6.

КА Spot-5 был выведен 3 мая 2002 года на солнечно-синхронную орбиту высотой 822 км с космодрома Куру ракетоносителем «Ариан-42Р». Спутник был оснащен высокоточным стереоскопическим детектором, позволяющим получать стереопары для топографических целей и построения моделей рельефа, а также двумя камерами высокого разрешения, позволяющими получать черно-белые изображения с разрешением 5 м (в режиме SuperMode – до 2,5 м) и цветные - с разрешением 10 м. Кроме того, на Spot-5 была установлена камера VEGETATION-2, позволяющая получать практически ежедневно снимки всей поверхности Земли с разрешением 1 км.

Полезная нагрузка КА Spot-5 состояла из двух камер высокого разрешения HRG, стереоскопической аппаратуры высокого разрешения HRS, включающей две камеры, и камеры низкого разрешения Vegetation 2. Для точного определения параметров орбиты спутника использовалась аппаратура DORIS, для точной привязки снимков – звездный датчик, для записи данных – твердотельное ЗУ на 90 Гбит. Информация, получаемая с КА Spot-5 использовалась в областях сельского хозяйства, картографирования (включая трехмерное), лесоводства, городского планирования, слежения за стихийными бедствиями, геологии, нефтяной разведки, поиска других полезных ископаемых, контроля водных ресурсов, изучения прибрежных морских районов, океанографии, экологического мониторинга.

Две оптико-механические камеры высокого разрешения HRG (High Resolution Geometric) созданы в результате модернизации камер HRVIR с КА Spot-4. Каждая камера включает в себя поворотное зеркало, обеспечивающее выбор полосы наблюдения, телескоп, спектральный сепаратор, разделяющий входящий свет на четыре спектральных пучка, и линейный фотоприемник на ПЗС-матрицах. Изображение формировалось за счет синхронизации скорости опроса элементов ПЗС-матриц со скоростью орбитального движения (техника «щетки»). Съемка камерами HRG велась одновременно во всех четырех полосах видимого и ИК-диапазонов. В панхроматическом режиме съемка велась только в диапазоне PAN. Телескопы камер изготовлены были по схеме Шмидта. Они имели фокусное расстояние 1.082 м, ширину поля зрения ±2°. При этих параметрах на орбите высотой 800 км они обеспечивали ширину полосы наблюдения 60 км. С помощью поворотного зеркала линия визирования камер может отклоняться на ±27° от местной вертикали в плоскости, перпендикулярной направлению полета. При одновременной съемке камеры могли снимать полосу шириной 120 км. За счет отклонения линии визирования ширина полосы, в которой может производиться съемка, составляла ±475 км от трассы полета. Ширина полосы обзора при выбранных параметрах орбиты обеспечивала повторение съемки одного и того же района менее чем через 5 суток в районе экватора и менее чем через 3 дня в умеренных широтах.

· Рис. 1.4. Внешний вид спутника SPOT4

· Рис. 1.5. Внешний вид спутника SPOT5

· Рис. 1.6. Хронология миссий SPOT

Характеристики орбиты SPOT

Спутники SPOT позиционированы на орбите таким образом, чтобы обеспечить получение снимков Земли, которые позволяют производить их сравнение, несмотря на дату их получения. Это возможно только при выполнении следующих требований:

· Орбита спутника является фазированной, что означает, что спутник проходит над одной и той же точкой Земли через целое число дней. Цикл спутника SPOT равен 26 дням, за это время он совершает 369 витков. Орбитальный период равен 101.5 минуты. След орбиты на Земле повторяется точно через 26 дней (цикл) и спутник проходит над одной и той же точкой каждые 5 дней.

· Орбита является солнечно-синхронной, т.е. угол между плоскостью орбиты и направлением Земля-Солнце постоянен. Для спутников SPOT угол равен 22.5°, что означает, что локальное время нисходящего узла равно 10:33 (номинально от 10:15 до 10:30), (см. рис. 1.7).

· Орбита спутника околополярная. Наклонение орбиты составляет 98.8°.

· Орбита почти круговая. Это означает, что поддерживается постоянная высота над заданной точкой. Высота орбиты SPOT над точкой, расположенной на северной широте 45° составляет приблизительно 830 км.

Рис. 1.7. Синхронно-солнечная орбита

Угол между плоскостью орбиты и направлением Земля-Солнце остается неизменной, поэтому данная орбита называется синхронно-солнечной. Орбитальная плоскость пересекает экваториальную плоскость в двух точках, вдоль линии, называемой линией узлов. Узел – это точка, в которой спутник пресекает экваториальную плоскость: при движении с севера на юг узел называется нисходящий, при движении с юга на север узел называется восходящим

Расположение спутников SPOT показано на рис.1.8.

Рис. 1.8. Положения спутников SPOT на орбите.

Камеры

Следующая таблица 2. показывает основные характеристики камер на борту спутников SPOT.

Таблица 2.

Характеристики камер на борту спутника SPOT

Спутник	Камера	Наименование диапазона	Диапазон длин волн (мкм)	Размер пиксела (м)	Пиксел (CCD) на линию
SPOT123	HRV1 или HRV2	XS1	0.50-0.59
XS2	0.61-0.68
XS3	0.78-0.89
PAN	0.50-0.73
SPOT4	HRVIR1илиHRVIR2	XS1	0.50-0.59
XS2	0.61-0.68
XS3	0.78-0.89
SWIR	1.58-1.75
M	0.61-0.68
SPOT5	HRG1 или HRG2	XS1	0.495-0.605
XS2	0.617-0.687
XS3	0.780-0.893
SWIR	1.545-1.750
HMA	0.475-0.710
HMB	0.475-0.710
HRS	HRS1 (съемка вперед)	0.49-0.69	10 x 5
HRS2 (съемка назад)	0.49-0.69	10 x 5