Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок

 

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ДОЛГОСРОЧНОЙ ПРОГРАММЫ

НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТОВ,

ПЛАНИРУЕМЫХ НА РОССИЙСКОМ СЕГМЕНТЕ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

 

Направление №3. Исследования Земли из космоса

Волны   Диатомея   Дубрава   Напор-миниРСА   Русалка   СВЧ-радиометрия   Сейнер   Сценарий   Ураган  

Показать все        

 

Космический эксперимент "Волны"

Наблюдение в ближнем ИК диапазоне спектра волновых возмущений в средней атмосфере (техногенного и естественного происхождения)

Научный руководитель Алпатов В.В., Институт прикладной геофизики, заведующий отделом, к.ф.-м.н.
Организация постановщик Институт прикладной геофизики им. академика Федорова Е.К. (ИПГ)
Другие организации участники РКК "Энергия"

 

Цель

Регистрация и картирование волновых процессов в верхней мезосфере и нижней термосфере по возмущениям поверхности раздела между оптически тонкой и оптически плотной атмосферой.

Описание

Космический эксперимент «Волны» состоял в цифровой видеорегистрации светящегося слоя кислорода на высотах 75 - 100 км, являющегося, по концепции постановщика (ИПГ), границей раздела между оптически плотной и оптически тонкой атмосферой Земли. Вариации высоты этой границы являются следствием распространения в верхней атмосфере внутренних гравитационных волн (ВГВ), которые и являлись предметом исследования.

Аппаратура

КЭ проводился с помощью аппаратуры, ранее использовавшейся на МКС в рамках французского КЭ «LSO». Дополнительной аппаратуры не разрабатывалось.

Результаты

В итоговом отчете представлены полученные в ходе КЭ «Волны» результаты:

- измерения высоты эмиссионного слоя, образующегося на высоте около 90 км в окрестности солнечного терминатора; 

- компьютерного анализа полученных данных для определения параметров волн, проходящих через эмиссионный слой;

- теоретического анализа природы возникновения этого эмиссионного слоя.

В КЭ «Волны» было проведено 6 сеансов наблюдений. Общая продолжительность сеансов составила 261 час 31 минуту. В результате было получено 109652 цифровых изображений, общая информационная ёмкость которых составила около 46 Гб. 

За весь период проведения КЭ «Волны» эмиссионный слой в окрестности солнечного терминатора был зарегистрирован лишь однажды (сеанс измерений 20.06.2004 – 23.06.2004). Было получено 18 цифровых изображений эмиссионного слоя, результаты математической обработки которых приведены в настоящем отчёте. Столь низкая эффективность объясняется тем, что используемая в КЭ «Волны» аппаратура французского КЭ «LSO» не удовлетворяла требованиям разработчиков КЭ «Волны». Прежде всего, потому, что в эксперименте «LSO» предполагалось проведение съемки атмосферы Земли в ночных условиях, а в КЭ – в окрестности солнечного терминатора. Попытка изменить циклограмму съемки, путём замены (непосредственно на МКС) французской управляющей программы «SEZAM» на разработанную постановщиками КЭ программу «WAVES» была неудачной.

Публикации

По результатам КЭ «Волны» было:

1. Сделано 2 доклада: «INTERNATIONAL SPACE STATION (ISS) OBSERVATIONS OF MOLECULAR OXYGEN ATMOSPHERIC BAND DAYGLOW IN THE VICINITY OF THE SOLAR TERMINATOR AND THEIR INTERPRETATION»

и «THE POSSIBILITIES OF USING THE OPTICAL OBSERVATIONS OF O2 ATMOSPHERIC BAND DAYGLOW IN THE VICINITY OF THE SOLAR TERMINATOR FOR MONITORING GRAVITY WAVE ACTIVITY» на 36-ой ежегодной европейской конференции по исследованиям атмосферы оптическими методами (2009, г. Кируна, Швеция). Авторы: А.Н. Беляев и В.В. Алпатов

2. Результаты и описание КЭ «Волны» были представлены на выставке «Наука на МКС», организованной ЦНИИМАШ и ИКИ РАН в 2008 г.

3. Получен государственный патент на изобретение № 2336543 «СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВОЛНОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ АТМОСФЕРЫ». Патентообладатель: Государственное учреждение Институт прикладной геофизики им. акад. Е.К. Фёдорова (RU). Авторы: Алпатов Виктор Владимирович (RU), Беляев Алексей Николаевич (RU). Заявка № 2006146840, Приоритет изобретения 28 декабря 2006 г. Зарегистрировано в государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 октября 2008 г. Срок действия патента истекает 28 декабря 2026 г.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Диатомея"

Исследование устойчивости географического положения и конфигурации границ биопродуктивных акваторий Мирового океана, наблюдаемых экипажами орбитальных станций

Научный руководитель Виноградов М.Е., академик РАН
Организация постановщик Институт океанологии РАН им. П. П. Ширшова
Другие организации участники ФГБУ «Центр подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина», Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им С. П. Королева

 

Цель

Получение экспериментальных данных, характеризующих устойчивость географического положения и конфигурации границ биопродуктивных акваторий Мирового океана, наблюдаемых экипажами орбитальных станций.

Описание

Выявление и исследование закономерностей биологической продуктивности вод океана является актуальной задачей, имеющей научные и хозяйственные приложения мирового значения. Одной из наиболее важных особенностей биопродуктивности океана является ее пространственно-временная изменчивость, определяемая протекающими в океане климатическими, океанологическими и гидробиологическими процессами. На первых этапах проведения эксперимента получены основополагающие данные, характеризующие географическое положение и морфометрию биопродуктивных акваторий в океане. Получение таких данных с помощью пилотируемых орбитальных станций не требует применения сложной научной аппаратуры. Экипаж получает данные о местоположении и форме полей планктона, решая визуальную задачу поиска и пространственно-временной привязки цветоконтрастных образований в водах Мирового океана. Постоянное пребывание экипажей на борту функционирующей орбитальной станции открывает возможность получения равновременных, географически сопоставимых данных о развитии продукционных процессов в акватории Мирового океана в широтном поясе от 54 градусов южной широты до 54 градусов северной широты. В процессе проведения эксперимента решались следующие задачи:

- обследование районов Мирового океана в широтном поясе от 54 градусов южной широты до 54 градусов северной широты с целью контрольного поиска и определения текущих координат места биопродуктивных акваторий, известных по соответствующим данным экипажей ДОС «Салют -6, -7» за 1978-84 г.;

- регистрация формы, структуры и морфометрических характеристик цветоконтрастных образований, наблюдаемых из космоса в заданных биопродуктивных районах океана при определенных условиях визирования и солнечного освещения;

- отработка методики оперативного взаимодействия экипажей PC МКС с судами научно-исследовательского и промыслового флотов при проведении совмещенных многоуровенных океанологических экспериментов;

- создание методических основ обработки и океанологического дешифрирования цифровой фото информации, получаемой экипажами МКС в полете.

Аппаратура

фотоаппарат «NIKON-F5» с объективом f = 80 мм

Результаты

На первых этапах проведения эксперимента «Диатомея» (2003 – 2005 годы) получены основополагающие данные, характеризующие географическое положение и морфометрию биопродуктивных акваторий в океане.

В процессе проведения эксперимента в период МКС-2 - МКС-10 получены результаты, открывающие возможность выбора акваторий подспутниковых научных полигонов и тестовых районов, корректировки исследовательских маршрутов НИС, уточнения районов морского промысла, расширения состава признаков, косвенно индицирующих исследуемые явления.

На этапе МКС-8 выполнена обширная программа маршрутной видеосъемки по разрезам, повторяющим маршруты судовых океанологических экспедиций НИС «Академик М. Келдыш» и «Академик Иоффе». При этом впервые получена цифровая видеоинформация, совместимая по пространству и сезону с данными комплексных измерений, проведенных с использованием судовой научной аппаратуры.

В период с 2006 до 2008 г.г., программа КЭ "Диатомея" была ориентирована на получение методом визуально-инструментальных наблюдений максимального количества данных, составляющих в совокупности не только феноменологическую основу планирования многопрофильных океанологических экспериментов на PC МКС, но и массив информации, являющейся опорной при обработке результатов измерений, выполняемых судовыми и спутниковыми средствами (масштабы, форма, положение границ и структура полей цвета высокопродуктивных вод, текущие условия облачности в энергоактивных зонах океана, местоположение и характер внешних проявлений внутренних волн и гидротермальной деятельности на дне океана, индикаторы экологического состояния гидросреды, разномасштабная видеоинформация по акваториям научных полигонов и тестовых участков в океанах и внутренних морях).

Проведены исследования по реализации подпрограммы наблюдений и фотографирования акваторий, воды которых известны не только своей высокой биологической продуктивностью, но и значительными градиентами солености с целью отработки метода СВЧ- радиометрии океана.

КЭ «Диатомея» также позволяет развитию следующих направлений:

• получение первичной информации о структуре облачного покрова над известными энергоактивными зонами океана, необходимые для исследования атмосферной циркуляции и цикличности взаимодействия компонентов системы «океан-атмосфера», оценки устойчивости воздушных масс в атмосфере над океаном, выявления облачных индикаторов, отражающих крупномасштабные особенности термогидродинамического состояния вод поверхностного слоя;

• создание научно-технических и организационных основ получения промыслово-океанологической информации, обладающей коммерческими свойствами;

• получение документированных данных для оперативной оценки негативных последствий промышленной разработки углеводородного сырья и других ресурсов в районах подводной окраины материков и удаленных районах открытого океана.

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Дубрава"

Мониторинг лесных экосистем

Научный руководитель Федорчук Р.С.
Организация постановщик
Другие организации участники

 

Цель

Отработка методов измерения, регистрации и тематической обработки изображений лесов с борта орбитальной станции.

Описание

 

Аппаратура

 

Результаты

 

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Напор-миниРСА"

Экспериментальная отработка технологии малогабаритного радиолокатора с синтезированной апертурой на основе микрополосковых активных фазированных антенных решеток в интересах решения задач природопользования, экологического контроля и мониторинга чрезвычайных ситуаций.

Научный руководитель Микрин Е. А., ПАО РКК "Энергия", первый зам. ген. конструктора, академик РАН
Организация постановщик ПАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева»
Другие организации участники ЗАО НПП «САИТ», ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, ФГБУ НИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина, ФГУП ЦНИИмаш

 

Цель

abortion procedure first trimester

first trimester abortion

Разработка и изготовление комплекса аппаратуры в составе малогабаритного радиолокатора с синтезированной апертурой.

Экспериментальная отработка технологии малогабаритного радиолокатора с синтезированной апертурой на основе микрополосковых активных фазированных антенных решёток в интересах решения задач природопользования, экологического контроля и мониторинга ЧС.

Описание

Принцип работы радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА) базируется на основе использования микрополосковых активных фазированных антенных решеток с возможностью управления лучом с цифровым формированием диаграммы направленности. Реализация КЭ позволит отработать в натурных условиях технологию создания такой аппаратуры РСА. Характеристики РСА по разрешению будут на уровне существующих образцов, таких как Radarsat. Результаты эксперимента с РСА будут являться подтверждением новой перспективной технологии изготовления антенных решеток и использования их в бортовой аппаратуре с дальнейшей рекомендацией для изготовления аппаратуры миниРСА для перспективных всепогодных спутников ДЗЗ с высоким разрешением. В соответствии с экспертным заключением ЦНИИмаш на стадии эскизного проектирования необходимо экспериментально подтвердить возможность создания НА данного типа.

Аппаратура

НА эксперимента представляет собой РСА С-диапазона (длина волны – примерно 5 см). Для РСА предполагается использовать разрабатываемую НПП «САИТ» технологию антенных решеток, в которой используются микрополосковые антенны, а активные компоненты устанавливаются на той же печатной плате, что и излучающие элементы. Антенна АФАР будет представлять собой печатную плату, на одной стороне которой будут сформированы излучающие элементы, а на другой - установлены микросхемы и другие компоненты приемопередатчиков. Второй составляющей предлагаемой технологии является оцифровка принимаемого сигнала непосредственно в приемо-передающем модуле и цифровое формирование диаграммы направленности. Параметры РСА приведены в отчете КНТС за 2010 г.

Результаты

 

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Русалка"

Отработка методики определения содержания углекислого газа и метана в атмосфере Земли с борта МКС

Научный руководитель Кораблёв О.И., ИКИ РАН, зам.директора, д.ф.-м.н.
Организация постановщик ИКИ РАН
Другие организации участники ПАО РКК «Энергия»

 

Цель

Отработка методики определения содержания углекислого газа и метана в атмосфере Земли для понимания роли природных процессов и человеческой деятельности, регулирующих атмосферное содержание СО2 и СН4.

Описание

Углекислота CO2 как основной парниковый газ играет важнейшую роль в тепловом балансе тропосферы и формирования климата Земли. За последние 40 лет, наблюдения, ведущиеся с помощью наземной сети, показывают, что только около половины антропогенного CO2 остается в атмосфере, другая половина поглощается океаном и континентальными экосистемами. Однако имеющиеся на сегодняшний день измерения не обеспечивают ни необходимого охвата, ни разрешения, необходимого для отождествления стоков CO2. В частности, есть серьезные указания на мощный сток CO2 в северном полушарии, но невозможно разделить вклады Североамериканского и Азиатского континентов и океанов. Необходимы весьма точные и локализованные измерения концентрации CO2 в атмосфере. В эксперименте «Русалка» при помощи специальной аппаратуры, установленной на МКС, проводится отработка метода спектроскопических измерений концентрации парниковых газов атмосферы.

Аппаратура

В состав НА « РУСАЛКА » входят:

- ИК-спектрометр высокого разрешения с системой регистрации, управления и встроенной системой электропитания;

- цифровая фотокамера типа Nikon D1Х (D2X);

- механический интерфейс для соосной установки фотокамеры и ИК-спектрометра ;

- укладка со сменным объективом типа AF VR 80-400 f/4.5-5.6.

Результаты

Прибор продолжает успешно функционировать на борту МКС, качество полученных данных и предварительных результатов обработки позволяет продолжать работы по отработке методики определения концентраций парниковых газов в атмосфере Земли с борта МКС. Апробированы новые методики обработки данных и климатические базы данных. За счет этого, в частности, модель, используемую при восстановлении, можно считать более близкой к реальным условиям наблюдений. Также начата работа по определению и учету аэрозоля на оптическом пути.

Публикации

О. И. Кораблев, доктор физ.-мат. наук; A. Ю. Трохимовский; И. И. Виноградов, канд. физ.-мат. наук; А. А. Федорова, канд. физ.-мат. наук; А. Ю. Иванов; Ю. К. Калинников; А. Ю. Титов; А. В. Калюжный; A. В. Родин, канд. физ.-мат. наук; Е. А. Кострова; А. А. Венкстерн; В. В. Барке; Ю. В. Смирнов; М. А. Полуаршинов; О. З. Ростэ. Прибор “Русалка” для измерения содержания углекислого газа и метана в атмосфере с борта Международной космической станции. Оптический журнал, 2011.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "СВЧ-радиометрия"

Исследование характеристик подстилающей поверхности, океана и атмосферы

Научный руководитель Смирнов М.Т.
Организация постановщик ИРЭ РАН
Другие организации участники СКБ ИРЭ РАН, РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ЦНИИмаш (ЦУП), РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, ИКИ РАН

 

Цель

Разработка методов дистанционного зондирования Земли в перспективном дециметровом диапазоне электромагнитных волн для определения следующих характеристик подстилающей поверхности: влажность почв, параметры растительного покрова, соленость морей.

Описание

Эксперимент позволяет создать бортовую аппаратуру и методики пассивных температурных СВЧ измерений характеристик теплового радиоизлучения системы «атмосфера - подстилающая поверхность» для решения следующих задач: картирование влажности почв (в т.ч. под лесным пологом) по территориям регионального и глобального масштабов; изучение солености водных акваторий; изучение биометрических характеристик растительности; исследование гляциальных и мерзлотных зон; изучение энергообмена системы океан-суша-атмосфера (совместно с данными других датчиков); исследование геотермальной активности; развитие методов совместной обработки данных с разным пространственным разрешением.

КЭ находится на стадии бортовой реализации. НА РК-21-8 доставлена на борт МКС и смонтирована. Выполнена проверка работоспособности НА как в дежурном, так и в рабочем режимах. Все протестированные параметры НА находятся в допустимых пределах. Проведен ряд пробных сеансов съемки. Разработан алгоритм географической привязки измерений с учетом нестабильности бортового времени и ориентации аппарата.

В настоящее время КЭ не проводится из-за отказа блока электропитания. В ближайшее время должно быть принято решение о возможности его замены.

Аппаратура

Научная аппаратура КЭ «СВЧ-радиометрия» (НА «РК-21-8») осуществляет панорамные измерения СВЧ излучения с разных участков земной и водной поверхностей с помощью 8-ми лучевой антенны и 8-ми канального СВЧ радиометрического приемника.

8-ми лучевая антенная система обеспечивает прием излучения подстилающей поверхности Земли с восьми направлений, определяемых формируемой диаграммой направленности антенны. Средняя частота принимаемого излучения должна лежать в диапазоне 1,40 - 1,42 ГГц (примерно 21 см).

Флуктуационная чувствительность приемника ,приведенная ко входу каждого луча антенны, не хуже 0,3 К при df~20 МГц и постоянной времени t~1 с. Диапазон измеряемых сигналов, выраженный в градусах шумовой температуры, равен 10 - 350 К. Изготовитель - СКБ ИРЭ РАН.

Результаты

За период с 21марта с марта по 14 августа 2011 г. получены данные по 314 сеансам работы НА РК-21-8 в различных режимах функционирования аппаратуры. Для экспресс анализа полученных данных был разработан комплекс программ, который позволяет: формирование выборки данных относящихся к данному прибору из общего потока телеметрии; географическую привязку измерений с учетом нестабильности бортового времени БИТС и вариаций ориентации МКС; визуализацию полученной информации.

За время работы аппаратуры накоплен большой объем информации, требующий тщательной обработки и интерпретации, качество полученных данных позволяет продолжить работы согласно плану КЭ.

Выпущены экспресс-отчет за 2011г. (Инв. № 4-2011), отчет по второму этапу КЭ «СВЧ радиометрия» (Инв. № 8-2011).

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Сейнер"

Экспериментальная отработка методики взаимодействия экипажей российского сегмента Международной космической станции с судами Росрыболовства в процессе поиска и освоения промыслово- продуктивных районов Мирового океана

Научный руководитель Ванюшин Г.П.
Организация постановщик Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)
Другие организации участники ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ФГБУ ЦПК им. Ю.А. Гагарина

 

Цель

Обоснование возможности использования результатов наблюдений экипажами РС МКС за различными видами гидробиологических образований для потенциального обнаружения новых перспективных промысловых районов и дополнительного информационного обеспечения отечественных рыболовных судов в традиционных и в поиске новых районов промысла.

Описание

В данном КЭ решаются следующие задачи:

• использование информационной базы фотоматериалов, полученной на основе наблюдений экипажами РС МКС перспективных промысловых районов Мирового океана, для определения состава косвенных признаков высокой биологической продуктивности вод океана, визуально воспринимаемых и фиксируемых космонавтами;

• валидация результатов фотографирования и визуальных наблюдений экипажей РС МКС для обоснования местоположений вероятных районов скоплений промысловых морских гидробионтов в районах Мирового океана на основе комплексного анализа: распределения обнаруженных цвето-контрастных образований (ЦКО); атласов, отображающих физико-географические и биологические характеристики акваторий; квазисинхронных оперативных карт температуры поверхности океана (ТПО), составляемых ФГУП "ВНИРО".

Накопленная информационная база о пространственном положении зон повышенной биологической продуктивности в Мировом океане, основанная на материалах наблюдений акваторий Мирового океана космонавтами и репрезентативных данных о биологических и температурных условиях в мало исследуемых акваториях, потенциально может служить дополнительным информационным источником при планировании и организации научно-поисковых экспедиций в отдаленных перспективных промысловых районах Мирового океана.

Аппаратура

Используется традиционная фото- и видео цифровая аппаратура, расположенная в гермоотсеке. Научная значимость КЭ может быть существенно повышена при замене цифровой фотоаппаратуры на многоспектральную аппаратуру видимого и теплового ИК диапазона, обеспечивающую наиболее полную информативность исследований по определению биопродуктивности морских акваторий.

Результаты

Для промысловых районов Юго-Восточной части Тихого океана, Юго-Западной Атлантики, Юго-Восточной части Атлантического океана, Северо-Западной части Индийского океана, Центрально-Восточной части Атлантического океана на основании анализа спутниковых данных в период май-ноябрь 2011 года построено:

• 135 карт температуры поверхности океана (ТПО) недельной дискретности;

• 80 карт ТПО среднемесячного анализа, в том числе: среднемесячные карты ТПО промрайонов в цифровом и аналоговом видах;

• карты аномалий ТПО;

• карты тенденций и разницы ТПО;

• карты градиентов ТПО.

Запланированные в 2011 году работы по программе эксперимента выполнены в полном объеме.

В настоящее время, как и в период 2009-2010гг, проблемным является вопрос прохождения целевой информации по «наземной» ветви канала от ЦУП до конечного потребителя в океане.

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Сценарий"

Оценка развития катастрофических и потенциально опасных явлений по результатам космических наблюдений

Научный руководитель Беляев М. Ю., ПАО РКК «Энергия», зам. рук. НТЦ - нач. отд., д.т.н., профессор
Организация постановщик ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева»
Другие организации участники Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук» (ФГБУН ИПМех РАН); Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт географии Российской академии наук» (ФГБУН ИГ РАН) ; Федеральное казенное учреждение «Национальный центр управления в кризисных ситуациях» (ФКУ НЦУКС МЧС) ; Учреждение Российской академии Наук Институт водных проблем Российской академии наук (УРАН ИВП РАН) ; Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) ; Закрытое акционерное общество «Ракурс» ; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина» (ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина») ; Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (ЦУП ФГУП ЦНИИМаш) ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт морских биологических исследований имени А.О. Ковалевского Российской академии наук» (ФГБУН ИМБИ РАН) ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук (ФГБУН ЮНЦ РАН) ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аридных зон ЮНЦ РАН (ФГБУН ИАЗ ЮНЦ РАН) ; Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова» (ФГБУ «ГОИН») ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ФГБУН ИОРАН).

 

Цель

Отработка методов оценки развития катастрофических и потенциально опасных явлений по результатам их наблюдения с борта МКС аппаратурой ДЗЗ.

 

Описание

КЭ «Сценарий» заключается в подготовке и выполнении космонавтами на борту РС МКС визуально-инструментальных наблюдений земной поверхности и атмосферы Земли с целью отработки методов оценки развития катастрофических и потенциально опасных явлений.

В рамках данного эксперимента предполагается отработать методы оценки возникновения и развития катастрофических и потенциально опасных явлений в атмосфере, на земной и водной поверхности Земли и разработать предложения по использованию отработанных методов в практических целях. В частности, предполагается отработать методы определения скорости и моментов схода ледников по результатам космических наблюдений, а также методы оценки возникновения и развития катастрофических и потенциально опасных процессов с помощью определения перемещений животных и изменений путей их миграций.

Эксперимент предусматривает проведение радиослежения за животными, фото-, фотоспектральной и видеоспектральной съемки подстилающей земной поверхности с помощью ручной и стационарной аппаратуры и обеспечение передачи результатов эксперимента на Землю по существующим каналам связи.

Наземная часть исследований предусматривает экспресс-анализ результатов эксперимента, создание на основе полученной информации специальных математических моделей и оценку развития катастрофических и потенциально опасных явлений.

После завершения очередной экспедиции выпускается экспресс-отчет по полученным результатам КЭ. Каждый год выпускается этапный отчет. Итогом работы является полный анализ результатов КЭ, выпуск итогового отчета и выдача рекомендаций по использованию результатов КЭ.

 

Аппаратура

В конце 2014 г. на РС МКС доставлена видеоспектральная система ВСС.

Пространственное разрешение ВСС 50м позволит решать с этим прибором новые задачи по сравнению с используемым в настоящее время прибором ФСС. ВСС работает в спектральном диапазоне 0.35 – 1.1. мкм [8-12].

Для отработки методов выполнения космонавтами съемки земной поверхности в спектральном диапазоне 0.43 – 0.9 мкм планируется изготовить и доставить на борт РС МКС научную аппаратуру «Гиперспектрометр». Данная аппаратура будет изготовлена отечественными производителями МФТИ и ЗАО «Лептон». Обработка результатов съемки аппаратурой «Гиперспектрометр» будет осуществляться на борту с участием космонавта.

Это позволит повысить оперативность анализа полученных данных, повысит качество планирования наблюдений и сократит потоки оперативно передаваемых данных на Землю.

Для регистрации объектов на поверхности Земли в ИК-диапазоне ~ 3 – 10 мкм планируется использовать аппаратуру «Радиометр инфракрасный высокого разрешения» (РИВР), устанавливаемую на РС МКС. Аппаратура РИВР предназначена для автоматического проведения дистанционных измерений излучений наблюдаемых объектов в среднем и дальнем ИК-диапазонах длин волн. Пространственное разрешение аппаратуры РИВР 30 м. Это позволит, например, обнаруживать источники возгарания размером ~ 3 м.

Основная проблема использования ручной аппаратуры экипажем МКС была связана с планированием наблюдений в период сна экипажа или выполнения им важных служебных операций. Для решения этой проблемы разрабатывается аппаратура «Система ориентации видеоспектральной аппаратуры» (СОВА), предназначенная для автоматизации процесса выполнения измерений. Аппаратура СОВА крепится на иллюминатор РС МКС и позволяет наводить устанавливаемую на ней научную аппаратуру на исследуемые объекты, координаты которых и временная программа наблюдений вводятся в аппаратуру СОВА

. Исследование экологических проблем и катастрофических явлений на земной поверхности возможно также с помощью изучения путей миграции птиц и животных с использованием научной аппаратуры «ИКАРУС». С этой целью на животных и птиц устанавливаются миниатюрные датчики весом ~ 5 г. Каждый датчик включает приемник GPS, солнечную батарею, аккумулятор, передатчик сигнала на РС МКС, датчик температуры. На РС МКС устанавливается аппаратура и две антенны, передающая для включения миниатюрного датчика, и приемная, для приема сигнала от датчика с его координатами. По изменению путей миграции животных и птиц выявляются экологические проблемы на земной поверхности, а также климатические изменения. Животные и птицы могут быть переносчиками болезней из зараженных районов. Перелеты птиц вблизи аэропортов могут стать причиной катастрофических столкновений с самолетами. Прогнозированию таких опасностей могут помочь методы, разрабатываемые с использованием аппаратуры «ИКАРУС».

Внезапные перемещения животных и птиц нередко связаны с готовящимися катастрофами: землетрясениями, извержением вулканов и т.п. [15]. Изучение возможностей использования реакции животных и птиц на готовящиеся катастрофы также исследуется на РС МКС с использованием аппаратуры «ИКАРУС».

Таким образом, введение в состав РС МКС новой НА позволит отработать методы наблюдения изучаемых объектов и явлений, методы обработки получаемых данных.

Выполнение КЭ «Сценарий» внесет вклад в решение сложной проблемы изучения катастрофических и потенциально опасных явлений в части оценки их развития.

 

Результаты

 

Публикации

1. Легостаев В.П., Беляев М.Ю. Научная и экономическая отдача программ орбитальных станций – основа стабильного развития отечественной космонавтики. Сборник под ред. В.П.Легостаева, М.Ю.Беляева «Проблемы и задачи повышения эффективности программ исследований на космических кораблях и орбитальных станциях»// РКТ. Сер. XII. Вып. 1-2. Королев, 2011, с. 5-15.

2. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Сармин Э.Э., Юрина О.А. Изучение с борта Российского сегмента Международной космической станции в рамках программы «Ураган» катастрофических явлений, вызывающих экологические проблемы // Космонавтика и ракетостроение. 2015, № 1. С. 71 – 79.

3. Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М., «Машиностроение», 1984г., 264 с.

4. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Волков О.Н., Караваев Д.Ю., Рязанцев В.В. Математическое и научно-техническое обеспечение экспериментов по программе изучения катастрофических явлений «Ураган» с борта МКС и анализ полученных результатов. Труды 40х Чтений К.Э.Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники», Калуга, 13-15 сентября 2005г. Казань, изд-во КГУ, 2006г. с. 24-30.

5. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Легостаев В.П., Падалка Г.И. Мониторинг земной поверхности с Российского сегмента МКС. Труды 47 Чтений К.Э.Циолковского, секция «Проблемы ракетной и космической техники», Казань, 2013, с.45-66.

6. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Легостаев В.П., Лукьяшко А.В. Изучение Земли с борта Российского сегмента Международной космической станции. Доклад на пленарном заседании 13ой Украинской конференции по космическим исследованиям. г.Евпатория, 2013.

7. Belyaev M.Yu., Dessinov L.V., Karavaev D.Yu. Specifics of conducting and using imagery of the earth`s surface performed by the Russian ISS crew. IAC-13-B3.5.7.

8. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Гусев В.Ф. , Иванов В.А. , Рязанцев В.В. , Сосенко В.А. , Чумаков А.В. Видеоспектральная система ВСС для космического эксперимента «Ураган» на МКС. Одиннадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" Сборник тезисов докладов конференции. Москва, ИКИ РАН, 11-15 ноября 2013.

9. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Катковский Л.В., Крот Ю.А., Сармин Э.Э. Результаты испытаний фотоспектральной системы на МКС // Исследование Земли из космоса. 2014, № 6. С. 27 – 39.

10. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Катковский Л.В., Сармин Э.Э. Обработка спектров и изображений с фотоспектральной системы в космическом эксперименте «Ураган» на МКС // Исследование Земли из космоса. 2014, № 6. С. 54 – 65.

11. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Роговец А.В., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Летная отработка исследовательской аппаратуры «Фотоспектральная система» на борту российского сегмента МКС //Космическая техника и технологии. 2014. № 1. С. 22–28.

12. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Казак А.А., Катковский Л.В., Роговец А.В. Спектральные распределения яркости излучения при спектрометрировании Земли из космоса // Журнал прикладной спектроскопии. Минск, 2012. Т. 79. № 4. С. 669–675.

13. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Сармин Э.Э., Юрина О.А. Аппаратура и программно-математическое обеспечение для изучения земной поверхности с борта Российского сегмента Международной космической станции по программе «Ураган» // Космонавтика и ракетостроение. 2015, № 1. С. 63 – 70.

14. Беляев М.Ю., Богатырев В.А., Десинов Л.В., Юрина О.А. Использование информации о перемещении животных и птиц в программе «Ураган» на российском сегменте Международной космической станции. Материалы 48 Научных Чтений К.Э.Циолковского, Калуга, 2013.

15. Юрина О.А. Использование информации о перемещении животных для изучения катастрофических явлений и экологических проблем с РС МКС. Труды 48 Чтений К.Э.Циолковского, Секция «Проблемы ракетной и космической техники», Казань, 2014г.

16. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Легостаев В.П. Использование съемки земной поверхности с МКС в интересах топливно-энергетического комплекса. Журнал Известия РАН «Энергетика» №4, 2013, с.75-90.

17. Десинов Л.В., Коронкевич Н.И. Программа дистанционного зондирования земной поверхности «Ураган» и использование ее данных для мониторинга гидрологических ситуаций. Всероссийская научная конференция «Водная стихия: опасности, возможности прогнозирования, управления и предотвращения угроз». 07-12 октября 2013 г. Туапсе, 2013 г. с. 59-64.

18. Шапоренко С.И. Когда грозит наводнение. Анапское Черноморье, № 119 (13296), 3 октября 2013 г.

19. Голубчиков С.Н., Долгов С.И., Березенко С.И. Затяжной прыжок водяного барса. «Энергия: экономика, техника, экология».

20. Десинов Л.В., Листошенкова Н.С., Рудаков В.А., Караваев Д.Ю. Мониторинг земной поверхности и катастроф с российского сегмента Международной космической станции. В сб. Информатизация географических исследований и пространственное моделирование природных и социально – экономических систем, РАН, Научный совет по фундаментальным географическим проблемам, М., 2013, с. 82 – 98.

21. Десинов Л.В., Коронкевич Н.И. Программа дистанционного зондирования земной поверхности «Ураган» и использование ее данных для мониторинга гидрологических ситуаций. Всероссийская научная конференция «Водная стихия: опасности, возможности прогнозирования, управления и предотвращения угроз». 07 – 12 октября 2013 г. Туапсе, 2013 г.

22. Десинов Л.В. Мониторинг опасных экзогенных процессов по данным съемки с МКС. Реалии и перспективы. XVII сессия Объединенного научного совета по фундаментальным географическим проблемам при МААН и Научного совета по фундаментальным географическим проблемам РАН «Роль географии в изучении и предупреждении природно-антропогенных стихийных явлений на территории СНГ», г. Алматы, Казахстан, 9 – 14 сентября 2013 г.

23. Вишневская И.А., Десинов Л.В., Долгов С.В., Кононова Н.К., Коронкевич Н.И., Шапоренко С.И., Голубчиков С.Н., Матафонов Е.П., Меркулов А.В., Рец Е.П., Фролова Н.Л. Географо-гидрологический подход к оценке рисков наводнений в населенных пунктах в горных и предгорных районах Кавказа. VII Всероссийский гидрологический съезд. Санкт-Петербург, 19-21 ноября 2013 г.

24. Коновалов В.Г., Рудаков В.А. Динамика моренного покрова на ледниках Памира по данным дистанционного зондирования. Одиннадцатая всероссийская открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г.Москва, ноябрь 2013.

25. Десинов Л.В. Возможности съемки гор с борта МКС. Международная конференция «Современные проблемы географии», г.Тбилиси, ноябрь 2013.

26. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Крикалев С.К., Кумакшев С.А., Секерж-Зенькович С.Я. Идентификация системы океанских волн по космическим снимкам // Известия РАН. Теория и системы управления. 2009. №1. С. 116-126.

27. Беляев М.Ю., Виноградов П.В., Десинов Л.В., Кумакшев С.А., Рязанцев В.В., Секерж-Зенькович С.Я. Идентификация источника океанических кольцевых волн вблизи острова Дарвин по фотоснимкам с Международной космической станции // РКТ. Труды. Серия XII. Вып. 1-2. Королев, 2011. С. 218-232.

28. Сармин Э.Э. Информационная система поддержки проведения космического эксперимента по дистанционному зондированию Земли (на примере эксперимента по мониторингу катастрофических явлений с борта Российского сегмента Международной космической станции). Премия администрации г. Королёв. Котляков В.М., Десинов Л.В. Анализ развития катастрофического наводнения в г. Крымске на основе данных дистанционного зондирования бассейна реки Адагум. Всероссийская научная конференция «Водная стихия: опасности, возможности прогнозирования, управления и предотвращения угроз». 07 – 12 октября 2013 г. Туапсе, 2013 г. с.127-136.

29. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Юрина О.А. Способ определения скорости движения фронтальной части ледника с космического аппарата // № заявки 2014120766 от 22.05.2014г.

30. Беляев М.Ю., Караваев Д.Ю., Юрина О.А. Способ определения координат фотографируемых с космического аппарата земных объектов // № заявки 2014135024 от 28.08.2014г.

 

Вверх   Показать все        

Космический эксперимент "Ураган"

Экспериментальная отработка наземно-космической системы прогнозирования, снижения ущерба и ликвидации последствий природных и техногенных катастроф

Научный руководитель Беляев М. Ю., ПАО РКК «Энергия», зам. рук. НТЦ - нач. отд., д.т.н., профессор
Организация постановщик НПП «Прогресс»
Другие организации участники Институт географии РАН (сопостановщик), ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева, ИЗМИРАН, ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина», ЦУП-М ФГУП ЦНИИмаш

 

Цель

Наблюдение и регистрация развития катастрофических явлений с борта РС МКС и разработка критериев классификации и дешифрирования признаков катастрофических явлений. Получение новых экспериментальных данных с помощью НА ФСС при проведении спектральных измерений высокого разрешения подстилающих поверхностей с пространственной интерполяцией для научного и практического использования в условиях дальнейшего развития системы дистанционного зондирования Земли.

Описание

Практическое решение проблемы создания наземно-космической системы прогнозирования, снижения ущерба и ликвидации последствий природных и техногенных катастроф предусматривает проведение дополнительных экспериментальных исследований, позволяющих определить облик будущей системы (комплексирование аппаратуры на КА, разработка моделей, система передачи данных, уточнение методов обработки и экспресс-анализа информации, взаимодействий бортового и наземного сегментов и т.д.). Данное предложение, являющееся, по сути, комплексным исследованием, направлено на решение этой актуальной проблемы.

Аппаратура

Фотоспектральная система:

Рабочий спектральный диапазон модуля спектрорадиометра — 350 – 1050 нм

Спектральное разрешение спектрорадиометра — 2 нм

Поле зрения спектрорадиометра с высоты 400 км — 0,3*0,6 км

Спектральный диапазон модуля регистрации изображений (МРИ) — 400–750 нм

Число элементов изображения МРИ — 4288*2848

Поле зрения МРИ с высоты 400 км — 35,0*25,5 км

Видеокамера HDV Sony HVR-Z7 с объективом FUJINON HAs18x7.6BRM: масса — 2,10 кг, габариты — 365*194*163 мм.

Цифровой фотоаппарат Nikon D3X

Телеобъектив SIGMA AF 300-800 F/5.6

Телеобъектив AF-S Nikkor 600mm f/4 с телеконвертором Nikon TC-20E

Результаты

В период с МКС-1 по МКС-26 было выполнено 835 сеансов эксперимента. В период МКС-27/МКС-28 планируется провести 60 сеансов эксперимента.

Публикации

Список публикаций в процессе редактирования.

Вверх   Показать все