Муниципальное образовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №12 (стр. 2 из 4)
Следует также отметить, что на борту NOAA-18 имеются приборы, предназначенные для работы в системе спасения терпящих бедствие COSPAS-SARSAT, созданной в 1982 г.
Рис. 1 Метеоспутник NOAA 19.
Спутник NOAA-19 (до запуска – NOAA-N Prime) был запущен 6 февраля 2009 г. с авиабазы ВВС США Ванденберг (Калифорния) с помощью ракеты-носителя Дельта-2.
Данные измерений оптических сканеров и СВЧ-зондировщиков используются для прогнозирования погоды, а также для мониторинга за изменениями климата. Кроме того, аппарат может принимать сигналы бедствия с водной поверхности и суши на дальних расстояниях системы SARSAT[3].
Также он предназначен для измерения облачного покрова, температуры поверхности моря и характеристик ледового, снежного и растительного покрова.
Экологические спутники, оснащенные различными датчиками, проводят мониторинг Земли, ее атмосферы и космической среды, и передают информацию на Землю в электронном виде. Эти электронные сигналы поступают на наземные станции, и отображаются в виде цифровых изображений на мониторе компьютера. Эти изображения могут отображать градиенты рельефа Земли и температуры, облачных образований, течения и направление ветра и водных течений, формирование ураганов, обозрения географии Земли. Могут быть получены изображения видимого и инфракрасного диапазонов. Видимые изображения в смысле отраженного солнечного света от поверхности Земли и инфракрасные изображения, в смысле температуры таких объектов, как облака, и поверхности Земли. Возможность получать информацию непосредственно от спутников производится при прямом приеме.
Два типа экологических спутников, обеспечивающих прямой прием, могут находиться на геостационарной или полярной орбитах. Их орбиты и датчики, оборудования определяют масштаб и разрешение получаемых изображений, а также оборудование, необходимое для приема данных. Соединенные Штаты Америки, Японии, России, Индии и Европейского космического агентства в настоящее время работают со спутниками, которые имеют возможность прямого считывания.
Космические аппараты на геостационарной орбите Земли имеют такие скорости и высоты, что позволяют им парить непрерывно в одной области поверхности Земли, обеспечивая непрерывный охват этой области. Такое покрытие предоставляется от геостационарных экологических спутников (GOES). Стационарное положение относительно Земли может быть получено на орбите 37000 км над экватором Земли, GOES обеспечивает просмотры почти треть поверхности Земли. Изображения из GOES в сочетании с изображениями из японского, индийского и Европейского космического агентства, использующих геостационарные спутники, обеспечивают глобальный взгляд на окружающую среду Земли между 600 к северу и 600 южной широты.
Рис.2. Фото со спутника EUMETSAT.
Полярно-орбитальные спутники имеют орбиту высотой около 1000 км над Землей, обеспечивая более детальный взгляд на меньшей площади. Их орбитальные пути проходят почти прямо над полюсами, и их солнечно-синхронные орбиты означает, что они пересекают экватор в то же время каждый день. Полярные орбитальные аппараты обеспечивают низкое разрешение работают в режиме автоматической передачи изображений (APT). APT в режиме реального времени данных, с разрешением 4 км, которые могут быть получены, когда спутник находится в пределах зоны приема от антенны наземной станции. Информация в формате High Resolution Picture Transmission (HRPT) с полярно-орбитальных аппаратов имеет данные с разрешением 1,1 километра, но требует более дорогостоящего оборудования для его получения[4].
Рис. 3 Фото со спутника NOAA 19 в формате АРТ.
1.3. Приём спутниковых снимков Земли
Еще несколько лет назад изображения Земли из космоса использовались лишь узким кругом специалистов. Современные технические средства позволяют принимать изображения с искусственных спутников Земли на персональный компьютер, а новейшие программные средства дают возможность легко и быстро обрабатывать эту информацию, вести ее электронные архивы, что делает ее доступной для самого широкого круга пользователей. Поэтому спутниковые снимки становятся повседневным источником объективной и актуальной информации для решения задач в различных отраслях человеческой деятельности.
Спутники NOAA передают на землю очень много различной и полезной информации.
То, что мы видим сейчас на фотографиях Земли, полученных со спутника погоды, это лишь малая часть, которая реально принимается и доступна для анализа. К сожалению, всю информацию представить на фотографиях просто невозможно по техническим причинам.
В течение всего пролёта спутника над станцией приёма он передаёт на землю полученную информацию последовательным способом, в среднем пролёт длиться порядка 9 – 14 минут и всё это время принимаемый сигнал с приёмника оцифровывается и записывается компьютером. После того как спутник скрывается за горизонтом, начинается первый этап обработки принятого сигнала, его декодирование и представление в виде raw файла. Затем программа его преобразует и декодирует в привычные для нас изображения.
Высота орбиты составляет около 800 км с наклонением 990. Орбиты проходят вблизи полюсов Земли, и с учетом широкой полосы обзора это гарантирует съемку любого участка поверхности с нормальным пространственным разрешением не менее 4 раз в сутки с каждого спутника. Спутники выводятся на орбиты таким образом, чтобы съемка с разных спутников относительно равномерно распределялась по времени. Период обращения вокруг земли составляет 102 минуты[5].
Для того что бы получить снимки со спутников NOAA наша школа получила персональный приёмный комплекс (ППК) «Метеоскан», предназначенный для получения фото информации с полярно-орбитальных искусственных спутников земли серии NOAA в формате APT.
После чего в кабинете физики был установлен компьютер и необходимые программы для обработки данных.
Это программа управления приемником Winmeteo.
Рис. 4. Окно программы Winmeteo.
Программа отслеживания спутников Orbitron.
Рис. 5. Программа отслеживания спутников
Программа для приема и обработки полученных данных Wxtoimg.
Рис. 6. Окно программы Wxtoimg.
На крышу школы установили антенну и после устранения мелких проблем и под дистанционным руководством наша школа начала приём спутниковых снимков Бурятии в режиме реального времени.
1. Космические спутники пролетают над Улан-Удэ (антенной, установленной на крыше школы);
Рис. 7 Антенна приемного комплекса.
2. Приемник, связанный с антенной, принимает спутниковую информацию;
Рис. 8. Приёмник и навигатор для определения координат.
3. Компьютерная программа расшифровывает сигнал в фотографию.
Рис. 9. Прием изображения с метеоспутника.
Такие изображения из Космоса можно получать каждый день несколько раз в сутки. Изображения можно накапливать и анализировать. Например, пятна на Солнце подсчитывались регулярно с 1749 года, а сейчас эти бесценные данные позволяют построить модели процессов, происходящих на Солнце.
Рис. 10 Вид на Байкал с метеоспутника.
Даже такое низкое разрешение полученного изображения Бурятии позволяет делать метеорологические прогнозы. Наблюдая за снимками из Космоса можно делать более точный прогноз погоды, чем представленный метеоцентром. При постоянном просматривании становятся заметными малейшие изменения.
Освоив данные возможности, можно приступать к получению изображений из Космоса более высокого разрешения. Для этого требуется другая антенна и приемник. Но и это доступно сделать своими руками.
Глава 2. Применение космоснимков
2.1. Применение спутниковых снимков Земли
для решения экологических проблем
Люди давно осознали, что Земля не так уж велика: космические корабли облетают ее всего за полтора часа. И, оказывается, что изображения Земли, полученные из космоса, дают колоссальные возможности для исследования процессов, происходящих на планете; для решения проблем комплексного изучения, освоения и рационального использования природных ресурсов.
Космические снимки являются самыми достоверными источниками информации для проектов глобального изучения Земли, позволяют вести картографирование ее поверхности быстрее и экономичнее по сравнению с авиационными и наземными измерениями. Из космоса человечество получило возможность наблюдать за циркуляцией атмосферы на больших территориях в режиме реального времени, что незаменимо при составлении надежных метеорологических прогнозов. Для арктических регионов спутниковые исследования Земли из космоса являются основными, а в ряде случаев единственно возможными методами наблюдений за состоянием ледового покрова морей. Особо важную роль методы дистанционного зондирования играют при обеспечении ледовой навигации — от долговременного (на ледовый сезон) их планирования до непосредственного оперативного сопровождения ледового плавания. Все шире космическая информация применяется федеральными и местными администрациями для планирования экономики, управления территориями, оценки последствий природных и техногенных катастроф. Например, вовремя заметить появление ледового затора на реке можно, только имея последовательность снимков этого участка.