КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Космическая съемка
Я ЛЕКЦИЯ ТЕМЫ: 5.1 Космическая съемка. Классификация съемок. 5.1 Космическая съемка, т.е. съемка с высоты более 150 км, выполняется со спутника, который в соответствии с законами небесной механики перемещается по строго установленной орбите. Поэтому возможности его маневрирования по сравнению с самолетом весьма ограничены. Любой спутник-съемщик всегда должен рассматриваться с учетом параметров его орбиты. 4 октября 1957 г., в день запуска в СССР первого искусственного спутника Земли (ИСЗ), было положено начало стремительно развивающейся ветви геодезии — космической, или спутниковой. Эта новая ветвь геодезии нацелена прежде всего на решение двух групп задач — передачи координат на большие расстояния и измерения гравитационного поля Земли. В соответствии с этими задачами методы их решения также обычно делят на две группы: связанные с использованием спутника как цели-точки с известными координатами в определенные моменты времени наблюдений; основанные на исследовании траектории его полета, точного вида орбиты. Первую группу задач называют геометрической (космическая триангуляция, космическая линейная засечка), вторую — динамической (орбитальный метод). Естественно, абсолютной границы между задачами геометрического и динамического характера нет, так как они связаны едиными законами движения ИСЗ. Невозмущенное движение ИСЗ происходит в общем случае по эллиптической орбите, для определения вида которой необходимы два параметра — величина большой полуоси а и сжатие е. Один из фокусов эллипса 3 - центр масс Земли; А - точка апогея, максимального удаления от Земли; П = точка перигея, ближайшая к Земле точка орбиты. Линия, соединяющая точки апогея и перигея, называется линией апсид. Движение спутника происходит в неизменной плоскости орбиты, ориентация которой в пространстве определяется двумя угловыми величинами: i и Ψ (рис.). Угол i — наклон плоскости орбиты к плоскости экватора (если i= 0°, орбита экваториальная, если i = 90°, орбита полярная); угол Ψ — долгота восходящего узла. Линия ЗУ, по которой плоскость орбиты пересекает плоскость экватора, называется линией узлов. Углом ω (долгота перигея) определяется разворот или положение эллипса в плоскости орбиты. Для знания конкретного положения спутника должно быть еще известно время t прохождения, например, точки П. Всего, следовательно, нужно знать шесть параметров — шесть «кеплеровых элементов» (а, е, i, Ψ, ω, t). Истинное движение спутника — возмущенное, не подчиняющееся строгим законам Кеплера. Измерение этих возмущений — путь к познанию реального гравитационного поля Земли. Именно орбитальные наблюдения позволили выявить асимметрию северного и южного земных полушарий: наземные гравиметрические измерения, хотя они и точнее спутниковых, в полярных районах практически не проводились. В зависимости от вида задач — геометрических или динамических — параметры орбит спутников существенно различаются. Для изучения гравитационного поля Земли необходимы «низкие и тяжелые» спутники с высотой перигея 500—800 км. При меньших высотах на движение ИСЗ будет оказывать заметное влияние атмосфера Земли, при больших высотах ощутимо влияние светового давления и лунно-солнечного притяжения. Эти спутники должны, по возможности, иметь максимальное отношение массы к диаметру (форма ИСЗ, как правило, сферическая). Рис. 63 Орбиты ИСЗ Для решения геометрических задач более удобны орбиты с большим наклонением (углом i), малым эксцентриситетом (е близко к 0) и достаточно большой высотой над земной поверхностью (от 3 до 30 тыс. км). Проекция на земную поверхность положения ИСЗ по отвесной линии называется подспутниковой точкой. Чем больше угол i, тем больше амплитуда синусоиды — трассы подспутниковой точки (на карте мира относительно линии экватора), тем лучше условия для наблюдения спутника в высоких щиротах. Чем меньше угол i, тем меньше амплитуда, тем ближе трасса к экватору. Среди спутников с экваториальной круговой орбитой (i = 0°, е - 0) особенно важен для геодезии тот, высота которого имеет некоторое определенное значение. Известно, что период обращения ИСЗ может быть вычислен по формуле Tмин. = 84,4 + H/25, где Tмин - период обращения ИСЗ, мин; Н - высота ИСЗ над земной поверхностью, км. При H = 33 900 км период обращения спутника равен 24 ч, таким образом, его трасса на карте Земли превращается в точку, он как бы зависает над определенным пунктом экватора. Такие ИСЗ называют геостационарными спутниками. По способу наблюдений спутники могут быть поделены на активные и пассивные. Спутник, наблюдаемый только в отраженном солнечном свете, называют пассивным. Если ИСЗ имеет какие-либо излучающие или ретранслирующие устройства, его называют активным. В 1960-е гг. в геодезических целях широко использовались пассивные легкие спутники — надувные баллоны диаметром до 40 м, их светимость доходила до 1т. В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению применения активных спутников. В связи с огромной скоростью движения ИСЗ (около 7 км/с) определение их пространственного положения выполняется приемами, несколько отличными от обычных геодезических измерений. Наибольшее распространение получили два способа — фотографический и радиотехнический. Первый способ заключается в фотографировании ИСЗ на фоне звезд. Измерив на снимке положение спутника относительно звезд, координаты которых известны, можно получить направление на спутник. Второй способ применяется в активных спутниках, на борту которых находятся радиопередатчики сигналов высокоcтабильной частоты и высокоточного времени. Техническими измерительными средствами для первого способа служат фотографические камеры, позволяющие получать «кодированные» изображения спутника и «опорных» звезд (рис. 5.19). Кодирование заключается в привязке точечных или штриховых изображений ИСЗ к меткам времени. Рис. 64. Космическая триангуляция звезд неподвижной камерой
Заметное повышение точности при спутниковых определениях координат достигается одновременным применением двух при-емоиндикаторов - базового, или станционного, находящегося постоянно в одном пункте с известными координатами, и подвитого перемещающегося по определяемым точкам. Информация записанная на обоих приемоиндикаторах, затем обрабатывается на компьютере с помощью специальной программы что обеспечивает сантиметровую и даже миллиметровую точность определения координат. Несомненно, что в самом ближайшем будущем эти приборы позволят не только решать задачи определения координат каких-либо объектов, но и при некотором дальнейшем повышении точности измерений ответить на такие глобальные научные вопросы, как дрейф континентов и пульс Земли.
Рис.65 Спутниковый приемоиндикатор Орбиты спутников. С точки зрения космических съемок земной поверхности важны следующие параметры орбит: форма, наклонение, высота, положение ее плоскости по отношению к Солнцу. Форма орбиты определяет постоянство высоты съемки на разных участках орбиты. Предпочтительны круговые орбиты рых высоты перигея и апогея одинаковы и, следовательно, одинакова высота съемки земной поверхности, а для одной и той же аппаратуры — одинаковы охват, масштаб и разрешение снимков. Наклонение определяется углом / между плоскостью орбиты и плоскостью экватора. По наклонению разделяют орбиты экваториальные (/=0°), полярные (/' = 90°) и наклонные. В число наклонных орбит входят прямые (0 < / < 90°) и обратные (90° < / < 180°). Наклонение орбиты определяет широтный сферический пояс, охватываемый съемкой (рис. 2.32). Крупногабаритные тяжелые пилотируемые корабли и орбитальные станции функционируют на прямых орбитах (обычно с наклонением 30 и 52°), сравнительно небольшие метеорологические и ресурсные спутники запускают на полярные орбиты. Высота орбиты. Спутники работают на различных высотах. При низких орбитах существенно сказывается сопротивление атмосферы, при высоте менее 100 км прогрессивно возрастающее торможение столь велико, что спутник не может совершить даже одного витка и, сгорая, падает вниз. По мере увеличения высоты увеличивается время активного существования спутников, охват съемкой, но при этом обычно уменьшается разрешение снимков. Выделяют три группы наиболее часто используемых для съемки Земли орбит — с высотами 150 — 500, 500 — 2000 и 36 000 км. Первая группа включает орбиты пилотируемых кораблей, орбитальных станций, а также спутников фотосъемки с относительно коротким временем функционирования. Во вторую группу входят орбиты ресурсных и метеорологических спутников с электронной аппаратурой. Для первых характерны высоты около 600 и 900 км, для вторых — 900 — 1400 км. Третья группа — это орбиты геостационарных спутников; угловая скорость движения спутника на высоте 36 000 км равна угловой скорости вращения Земли, и поэтому спутник движется синхронно с подспутниковой точкой земной поверхности. Геостационарный спутник на экваториальной орбите, как бы зависая над определенным районом Земли, обеспечивает его постоянное наблюдение. От периода обращения — времени оборота спутника вокруг Земли — зависит число витков в сутки и соответственно межвитко-вое расстояние. Для околоземной круговой орбиты период обращения спутника Тоб (мин) зависит от ее высоты Н (км) и численно равен Tоб = 84,4+H/50 Число витков, опоясывающих Землю, за сутки составитN = 24x60/Тоб а угловое межвитковое расстояние будет N0 = 360°/N Например, спутник на высоте 280 км совершает вокруг Земли один оборот за 90 мин и делает 16 витков за сутки при межвитковом расстоянии 22° 5', что на экваторе соответствует 2500 км. Солнечно-синхронные орбиты — орбиты, при съемке с которых солнечная освещенность земной поверхности (высота Солнца) остается практически неизменной достаточно продолжительное время (почти в течение сезона). Это достигается следующим путем. Поскольку плоскость любой орбиты под влиянием несферичности Земли немного разворачивается (прецессирует), то оказывается возможным, подбирая определенное соотношение наклонения и высоты орбиты, добиться, чтобы величина прецессии была равной суточному повороту Земли вокруг Солнца, т. е. около Г в сутки. Среди околоземных орбит удается создать лишь несколько солнечно-синхронных, наклонение которых всегда обратное. Например, при высоте орбиты 1000 км наклонение должно быть 99°. Орбитальные съемки поверхности Земли. По сравнению с самолетом спутник движется значительно быстрее, что требует коротких выдержек при съемке. Однако летящий спутник не испытывает вибраций и резких колебаний, поэтому космические снимки удается получать с более высокой разрешающей способностью, чем аэроснимки. При планировании космической съемки в соответствии с ее назначением выбирают оптимальную высоту полета спутника, наклонение орбиты и время старта. Существенное значение имеет и географическое положение космодрома, с которого производится запуск спутника. В настоящее время космодромами располагают многие страны (табл. 2.3).
Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 3659; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |