Спутник наблюдения Земли

Спутник наблюдения Земли или спутник дистанционного зондирования Земли — это спутник , используемый или предназначенный для наблюдения Земли (EO) с орбиты , включая спутники-шпионы и аналогичные спутники, предназначенные для невоенных целей, таких как мониторинг окружающей среды , метеорология , картография и другие. Наиболее распространенным типом являются спутники для съемки Земли , которые делают спутниковые изображения , аналогичные аэрофотоснимкам ; некоторые спутники EO могут выполнять дистанционное зондирование без формирования изображений, например, при радиозатмении GNSS .

первого искусственного спутника Земли «Спутник-1» 4 октября 1957 года. Первое применение спутникового дистанционного зондирования можно приурочить к запуску Советским Союзом ^[1] Спутник-1 отправил обратно радиосигналы, которые ученые использовали для изучения ионосферы . ^[2]Агентство по баллистическим ракетам армии США запустило первый американский спутник «Эксплорер-1 » для Лаборатории реактивного движения НАСА 31 января 1958 года. Информация, полученная от его радиационного детектора, привела к открытию радиационных поясов Ван Аллена на Земле . ^[3] Космический корабль « ТИРОС -1» , запущенный 1 апреля 1960 года в рамках программы НАСА «Спутник телевизионного инфракрасного наблюдения » (ТИРОС), отправил обратно первые телевизионные кадры погодных условий, снятые из космоса. ^[1]

В 2008 году на орбите находилось более 150 спутников наблюдения Земли, которые записывали данные как с помощью пассивных, так и с активных датчиков и ежедневно получали более 10 терабит данных. ^[1] К 2021 году их число выросло до более чем 950, причем наибольшее количество спутников эксплуатируется американской компанией Planet Labs . ^[4]

Большинство спутников наблюдения Земли оснащены приборами, которые следует использовать на относительно небольшой высоте. Большинство из них вращаются на высоте от 500 до 600 километров (от 310 до 370 миль). Нижние орбиты имеют значительное сопротивление воздуха , что делает по перезагрузке необходимыми частые маневры орбиты. Спутники наблюдения Земли ERS-1, ERS-2 и Envisat Европейского космического агентства , а также MetOp космический аппарат ЕВМЕТСАТ работают на высоте около 800 км (500 миль). Космические корабли «Проба-1» , «Проба-2» и SMOS Европейского космического агентства наблюдают за Землей с высоты около 700 км (430 миль). Спутники наблюдения Земли ОАЭ DubaiSat-1 и DubaiSat-2 также размещены на околоземных орбитах (LEO) и обеспечивают спутниковые снимки различных частей Земли. ^[5]^[6]

Чтобы получить глобальное покрытие с низкой орбитой, полярная орбита используется . Низкая орбита будет иметь орбитальный период примерно 100 минут, а Земля будет вращаться вокруг своей полярной оси примерно на 25 ° между последовательными орбитами. Наземная траектория перемещается на запад на 25 ° на каждом витке, что позволяет сканировать разные участки земного шара на каждом витке. Большинство из них находятся на солнечно-синхронных орбитах .

Геостационарная орбита высотой 36 000 км (22 000 миль) позволяет спутнику зависать над постоянной точкой на Земле, поскольку период обращения на этой высоте составляет 24 часа. Это позволяет обеспечить непрерывное покрытие более 1/3 Земли на один спутник, поэтому три спутника, расположенные на расстоянии 120° друг от друга, могут покрыть всю Землю. Этот тип орбиты в основном используется для метеорологических спутников .

История

Герман Поточник исследовал идею использования орбитальных космических кораблей для подробного мирного и военного наблюдения за землей в своей книге 1928 года « Проблема космических путешествий» . Он описал, как особые условия космоса могут быть полезны для научных экспериментов. В книге описываются геостационарные спутники (впервые выдвинутые Константином Циолковским ) и обсуждается связь между ними и землей с помощью радио, но не доходит до идеи использования спутников для массового вещания и в качестве ретрансляторов телекоммуникаций. ^[7]

Приложения

Погода

Метеорологический спутник — это тип спутника , который в основном используется для наблюдения погодой и климатом Земли за . ^[8] Однако эти метеорологические спутники видят больше, чем просто облака и облачные системы. Огни городов, пожары , последствия загрязнения , полярные сияния , песчаные и пыльные бури , снежный покров, карты льда , границы океанских течений , потоки энергии и т. д. — это другие виды экологической информации, собираемой с помощью метеорологических спутников.

Снимки с метеорологического спутника помогли отслеживать облако вулканического пепла с горы Сент-Хеленс и активность других вулканов, таких как Этна . ^[9] дым от пожаров на западе США, таких как Колорадо и Юта Также отслеживался .

Экологический мониторинг

Другие экологические спутники могут помочь в мониторинге окружающей среды, обнаруживая изменения в растительности Земли, содержании газовых примесей в атмосфере, состоянии моря, цвете океана и ледяных полях. Мониторинг изменений растительности с течением времени позволяет отслеживать засухи путем сравнения текущего состояния растительности со средним долгосрочным значением. ^[10] Например, за разливом нефти в 2002 году у северо-западного побережья Испании внимательно следил европейский спутник ENVISAT , который, хотя и не является метеорологическим спутником, оснащен прибором (ASAR), который может видеть изменения на морской поверхности. Антропогенные выбросы можно отслеживать путем оценки данных по тропосферным NO ₂ и SO ₂ . ^{[ нужна ссылка ]}

Эти типы спутников почти всегда находятся на солнечно-синхронных и «замороженных» орбитах. Солнечно-синхронная орбита проходит над каждой точкой на Земле в одно и то же время суток, так что наблюдения каждого прохода можно легче сравнивать, поскольку Солнце находится в одном и том же месте в каждом наблюдении. орбита «Замороженная» — это ближайшая возможная орбита к круговой орбите, на которую не влияют сжатие Земли , гравитационное притяжение Солнца и Луны, давление солнечной радиации и сопротивление воздуха . ^{[ нужна ссылка ]}

Картирование

Ландшафт можно нанести на карту из космоса с помощью спутников, таких как Radarsat-1. ^[11] и ТерраСАР-Х .

Международные правила

По данным Международного союза электросвязи (МСЭ), спутниковая служба исследования Земли (также: Служба спутниковой радиосвязи исследования Земли ) – в соответствии со статьей 1.51 Регламента радиосвязи МСЭ (РР) ^[12] – определяется как:

Служба радиосвязи между земными станциями и одной или несколькими космическими станциями , которая может включать линии связи между космическими станциями, в которой:
информация, касающаяся характеристик Земли и ее природных явлений, включая данные о состоянии окружающей среды, получается от пассивных или активных датчиков на спутниках ;
аналогичная информация собирается с бортовых или наземных платформ;
такая информация может быть распространена на земные станции в рамках соответствующей системы;
Может быть включен опрос платформы.
Эта услуга может также включать в себя фидерные линии, необходимые для ее работы.

Классификация

Эта служба радиосвязи классифицируется в соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ (статья 1) следующим образом: ^{[ нужна ссылка ]}
Фиксированная служба (статья 1.20)

Фиксированная спутниковая служба (статья 1.21)
Межспутниковая служба (статья 1.22)
Спутниковая служба исследования Земли
- Метеорологическая спутниковая служба (статья 1.52)

Распределение частот

Распределение радиочастот осуществляется согласно статье 5 Регламента радиосвязи МСЭ (редакция 2012 г.). ^[13]

В целях улучшения гармонизации использования спектра большинство распределений служб, предусмотренных в этом документе, были включены в национальные таблицы распределения и использования частот, за которые отвечает соответствующая национальная администрация. Распределение может быть первичным, вторичным, исключительным и общим.

первичное распределение: обозначается заглавными буквами (см. пример ниже)
вторичное распределение: обозначается строчными буквами
эксклюзивное или совместное использование: находится в компетенции администраций

Однако военное использование полос, предназначенных для гражданского использования, будет осуществляться в соответствии с Регламентом радиосвязи МСЭ.

Пример распределения частот

Распределение по услугам
Регион 1	Регион 2	Регион 3
401–402 МГц МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ СПРАВКА КОСМИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ (космос-Земля) СПУТНИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ (Земля-космос) МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ СПУТНИКОВАЯ (Земля-космос) Зафиксированный Подвижная, за исключением воздушной подвижной
13,4–13,75 ГГц (активная) СПУТНИКОВАЯ СЛУЖБА ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ РАДИОЛОКАЦИЯ КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Спутниковый сигнал стандартной частоты и времени (Земля-космос)

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Татем, Эндрю Дж.; Гетц, Скотт Дж.; Хэй, Саймон И. (2008). «Пятьдесят лет спутникам наблюдения Земли» . Американский учёный . 96 (5): 390–398. дои : 10.1511/2008.74.390 . ПМК 2690060 . ПМИД 19498953 .
^ Кузнецов В.Д.; Синельников В.М.; Альперт, С.Н. (июнь 2015 г.). «Яков Альперт: Спутник-1 и первый спутниковый ионосферный эксперимент». Достижения в космических исследованиях . 55 (12): 2833–2839. Бибкод : 2015AdSpR..55.2833K . дои : 10.1016/j.asr.2015.02.033 .
^ «Джеймс А. Ван Аллен» . nmspacemuseum.org . Музей истории космоса Нью-Мексико . Проверено 14 мая 2018 г.
^ «Сколько спутников наблюдения Земли будет вращаться вокруг планеты в 2021 году?» . 18 августа 2021 г.
^ «DubaiSat-2, спутник наблюдения Земли ОАЭ» . Космический центр Мохаммеда бен Рашида. Архивировано из оригинала 17 января 2019 г. Проверено 4 июля 2016 г.
^ «DubaiSat-1, спутник наблюдения Земли ОАЭ» . Космический центр Мохаммеда бен Рашида. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 4 июля 2016 г.
^ «Знакомство со спутником» . www.sasmac.cn . 2 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 г. . Проверено 19 апреля 2017 г.
^ NESDIS, Спутники. Архивировано 4 июля 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ NOAA, спутники NOAA, ученые наблюдают за возможным извержением горы Сент-Хеленс. Архивировано 10 сентября 2012 г. на archive.today. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ НАСА, Засуха. Архивировано 19 августа 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ Грунский, Е.К. Использование многолучевых спутниковых изображений Radarsat-1 для картографирования местности. Проверено 4 июля 2008 г.
^ Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы – статья 1.51, определение: спутниковая служба исследования Земли/спутниковая служба радиосвязи исследования Земли.
^ Регламент радиосвязи МСЭ, ГЛАВА II – Частоты, СТАТЬЯ 5 Распределение частот, Раздел IV – Таблица распределения частот

Внешние ссылки

[Tatem-1] Jump up to: ^а ^б ^с Татем, Эндрю Дж.; Гетц, Скотт Дж.; Хэй, Саймон И. (2008). «Пятьдесят лет спутникам наблюдения Земли» . Американский учёный . 96 (5): 390–398. дои : 10.1511/2008.74.390 . ПМК 2690060 . ПМИД 19498953 .

[Kuznetsov-2] Кузнецов В.Д.; Синельников В.М.; Альперт, С.Н. (июнь 2015 г.). «Яков Альперт: Спутник-1 и первый спутниковый ионосферный эксперимент». Достижения в космических исследованиях . 55 (12): 2833–2839. Бибкод : 2015AdSpR..55.2833K . дои : 10.1016/j.asr.2015.02.033 .

[Allen-3] «Джеймс А. Ван Аллен» . nmspacemuseum.org . Музей истории космоса Нью-Мексико . Проверено 14 мая 2018 г.

[4] «Сколько спутников наблюдения Земли будет вращаться вокруг планеты в 2021 году?» . 18 августа 2021 г.

[5] «DubaiSat-2, спутник наблюдения Земли ОАЭ» . Космический центр Мохаммеда бен Рашида. Архивировано из оригинала 17 января 2019 г. Проверено 4 июля 2016 г.

[6] «DubaiSat-1, спутник наблюдения Земли ОАЭ» . Космический центр Мохаммеда бен Рашида. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г. Проверено 4 июля 2016 г.

[7] «Знакомство со спутником» . www.sasmac.cn . 2 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 г. . Проверено 19 апреля 2017 г.

[NESDIS-8] NESDIS, Спутники. Архивировано 4 июля 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[9] NOAA, спутники NOAA, ученые наблюдают за возможным извержением горы Сент-Хеленс. Архивировано 10 сентября 2012 г. на archive.today. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[10] НАСА, Засуха. Архивировано 19 августа 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 4 июля 2008 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[11] Грунский, Е.К. Использование многолучевых спутниковых изображений Radarsat-1 для картографирования местности. Проверено 4 июля 2008 г.

[12] Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы – статья 1.51, определение: спутниковая служба исследования Земли/спутниковая служба радиосвязи исследования Земли.

[13] Регламент радиосвязи МСЭ, ГЛАВА II – Частоты, СТАТЬЯ 5 Распределение частот, Раздел IV – Таблица распределения частот

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]