3. Орбиты траекторий летательных аппаратов. Фотокамеры.

3 4

1

2 5

Орбиты спутников: где 1 – собственно планета.

- 2. круговая,

- 3. эллиптическая,

- 4. параболическая,

- 5. гиперболическая.

Снимки получают с высот более 100 км, вне атмосферы с ракет, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций, ИСЗ и других космических аппаратов.

Съемки из космоса имеют две основные особенности:

• выполняется с орбит, параметры которых влияют на свойства снимков,

• съемка производится с большого расстояния через толщу атмосферы.

Свойства снимков зависят от характеристик орбит, следовательно интерес представляют следующие параметры орбит:

• форма,

• наклонение,

• высота,

• период обращения,

• положение по отношению к Солнцу.

Форма орбит обусловлена законами небесной механики. Незамкнутые орбиты, используются для вывода спутников на орбиты других планет, замкнутые – для обращения вокруг Земли. Для съемки наиболее предпочтительнее круговые или околокруговые орбиты, у которых высота в апогее и перигее близки. Круговая орбита имеет одинаковую высоту съемки, следовательно, для одной и той же аппаратуры – одинаковый охват, масштаб и разрешение снимков.

По наклонению. Определяемому углом (i) между плоскостью орбиты и плоскостью экватора, разделяют орбиты экваториальные (i=0), полярные (i=90), наклонные (90>i>0) и обратные (90<i<180). Американские пилотируемые корабли в основном имели наклонение 30, советские 52, а метеорологические и ресурсные спутники запускают на субполярные орбиты около 90. Максимальный охват территории обеспечивают полярные и субполярные орбиты.

По высоте можно выделить 3 группы орбит: высоты 100-500, 500-2 000, 36 000-40 000 км.

Первая – орбиты пилотируемых кораблей и орбитальных станций.

Вторая – метеорологические (900-1 400) и ресурсные (600-900) спутники.

Третья – орбиты геостанционарных спутников.

Орбиты разной высоты обеспечивают решение различных съемочных задач:

• низкие для детальной фотосъемки,

• средние для оперативной менее детальной,

• высокие для постоянного наблюдения за определенными районами (для динамического дешифрирования).

Период обращения – время обращения спутника вокруг Земли – от него зависит межвитковое расстояние, определяющее прекрытие снимков соседних трасс. Околоземные орбиты имеют период обращения 1,5 часа. т. е. 16 витков вокруг Земли (за одни сутки съемка будет с разрывами). Если трассы ежесуточно повторяются, то орбиты называют суточными периодическими (разрывы также сохраняются). Поэтому орбиты рассчитывают с небольшим смещением трасс для ликвидации разрывов перекрытий – такие орбиты называются квазипериодические. Геостанционарные спутники зависают над одним районом и 5-6 таких спутников позволяют наблюдать всю Землю кроме полярных районов.

Положение орбиты по отношению к Солнцу.

Для космических съемок большое значение имеет способность орбиты сохранять постоянную ориентацию на Солнце. Достоинство таких солнечносинхронных орбит, у которых угол между плоскостью орбиты и направлением на Солнце остается постоянным, состоит в то, что они обеспечивают одинаковую (или с незначительным изменением) освещенность земной поверхности вдоль трассы полета космического аппарата. Такая орбита реализуется следующим образом: из-за нецентральности гравитационного поля земного шара (полярное сжатие) плоскость любой орбиты поворачивается вокруг земной оси, причем этот разворот – прецессия – зависит от наклона и высоты орбиты. Выбрав подходящее значение наклона и высоты, можно добиться, чтобы угол суточной прецессии по знаку и величине равнялся угловому перемещению Земли вокруг Солнца за это же время (примерно 1 в сутки). В таком случае угол между плоскостью орбиты и солнечными лучами остается почти неизменным. Поэтому местное солнечное время в момент прохождения спутника над определенной точкой Земли всегда одно и то же: вследствии этого освещенность трассы во время съемки изменяется только в зависимости от времени года. Расчеты показали, что солнечносинхронная орбита по наклонению является обратной.

Таким образом, для глобальной съемки Земли в целях изучения природных ресурсов целесообразно использовать орбиты, одновременно являющимися круговыми, полярными, квазипериодическими и солнечносинхронными. В интервале высот 400 – 1 000 км этим требованиям удовлетворяют орбиты с 14, 15 витками в сутки и высотой около 570, 700, 900 км. Они используются для ресурсных спутников.

Влияние атмосферы Съемка из космоса ведется через толщу атмосферы, что вызывает осложнения разного характера: экранирующее влияние облачности, поглощение лучей определенных длин волн атмосферой, рассеивание лучей и влияние атмосферной дымки и др.

Облачность - наибольшая помеха для съемки в оптическом диапозоне.В каждый момент времени она закрывает более 50 % поверхности земного шара. Некоторые районы остаются закрытыми облачностью большую часть времени года. Приведем пример: спутнику «Ландсат» достаточно 18 суток, чтобы покрыть съемкой всю территорию страны, но потребовалось 10 лет для реального получения снимков всей планеты. Наиболее перспективными для съемок являются районы субтропические, наиболее затруднительными районы Антарктики и экваториальные тропические.

Поглощение лучей атмосферой. Даже при безоблачном небе съемку приходится вести через всю толщу атмосферы, которая поглощает часть лучей. Поглощение избирательное и зависит от длины волны света. Поэтому съемку выполняют, используя те участки спектра, где электромагнитное излучение не поглощается, т. е. В так называемых «окнах прозрачности» атмосферы. Большое «окно прозрачности» (0,4 – 1,3 мкм) приходится на видимы и ближний инфракрасный диапозон, в тепловом инфракрасном диапозоне три более узких окна и здесь возможно использования ограниченного набора длин волн. Наибольшая прозрачность наблюдается в радиодиапозоне.

Рассеивание лучей, атмосферная дымка. Атмосферная дымка наиболее сильно проявляется в синей, голубой зонах спектра. Они снижают контрасты, искажают цвет объекта при съемке на цветную пленку. Ее необходимо учитывать при фотометрических спектральных определениях по многозональным снимкам.