Космос 122

Космос 122

Тип миссии	Погода
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР	1966-057А
Номер SATCAT	02254
Продолжительность миссии	На орбите: 58 лет, 7 месяцев и 5 дней
Свойства космического корабля
Тип космического корабля	Метеор
Производитель	ВНИИЭМ
Стартовая масса	4730 кг [1]
Начало миссии
Дата запуска	25 июня 1966 г., 10:19:00 по Гринвичу [2]
Ракета	Восток-2М (8А92М) серийный Р15001-21
Стартовая площадка	Байконур , Площадка 31/6
Подрядчик	ОКБ-1
Конец миссии
Последний контакт	26 октября 1966 г.
Параметры орбиты
Система отсчета	Геоцентрический [2]
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	657 км
Апогей высоты	683 км
Наклон	65,14°
Период	97.12 минут
Эпоха	25 июня 1966 г.

«Космос-122» ( рус . «Космос-122 » ) , запущенный 25 июня 1966 года, «Метеор № 5Л» , был одним из одиннадцати метеорологических спутников , выведенных на орбиту в период с 1964 по 1969 год.

Этот запуск был назван миссией спутника «Космос» , поскольку именно такое обозначение давалось прототипам спутников в Советском Союзе. «Космос-122» был первым анонсированным российским метеорологическим спутником и последним в серии прототипов метеорологических спутников, в которую входили «Космос-44» (28 августа 1964 г.), «Космос-58» (26 февраля 1965 г.), «Космос-100» (17 декабря 1965 г.) и «Космос-118» (11 мая 1966 г.). ^[1] Это был последний метеорологический спутник, запущенный с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Восток-2М» при наклонении орбиты 65,0°, и он обеспечил переход от серии прототипов к экспериментальной метеорологической спутниковой системе «Космос- Метеор ». ^[1] Запуск двух других спутников, «Космоса-144» (28 февраля 1967 г.) и «Космоса-156» (27 апреля 1967 г.), помог создать первую советскую сеть прогнозирования погоды . ^[3] «Космос-122» и другие спутники имели на борту две камеры, одну с высоким разрешением и одну инфракрасную, чтобы видеть погоду днем ​​и ночью. «Космос-122» был успешной миссией, и этот конкретный спутник использовался в течение четырех месяцев. ^[4] Эти спутники использовались до 1969 года, когда их заменили на модернизированную модель, официально названную «Метеор» . ^[3]

Спутник имел форму большой цилиндрической капсулы длиной 5 метров (16 футов) и диаметром 1,5 метра (4 фута 11 дюймов). Две большие панели солнечных элементов из трех сегментов каждая были развернуты с противоположных сторон цилиндра после отделения спутника от ракеты-носителя. Солнечные панели вращались так, чтобы постоянно быть обращенными к Солнцу в течение дневного времени спутника с помощью приводного механизма, управляемого датчиком Солнца, установленного в верхнем конце центрального корпуса. ^[1]

Метеорологические приборы размещались в герметичном отсеке, расположенном в нижней части капсулы, в то время как основные системы обслуживания спутника находились в специальном герметичном отсеке в верхней части капсулы. Данные передавались на Землю на частоте 90 МГц с помощью управляемой параболической антенны с высоким коэффициентом усиления, которая была прикреплена к центральной части корпуса спутника длинным плечом. Спутник был триаксиально стабилизирован серией инерционных маховиков, приводимых в движение электродвигателями, кинетическая энергия которых гасилась крутящими моментами, создаваемыми электромагнитами, взаимодействующими с магнитным полем Земли. ^[1]

Kosmos 122 был ориентирован датчиками Земли, при этом одна из его осей была направлена ​​к Земле вдоль местной вертикали, вторая была ориентирована вдоль вектора орбитальной скорости, а третья была ориентирована перпендикулярно плоскости орбиты. Такая ориентация обеспечивала постоянное направление оптических осей приборов на Землю. ^[1]

Инструментарий состоял из двух видиконовых камер для дневных снимков облачного покрова, сканирующего инфракрасного (ИК) радиометра высокого разрешения для ночных и дневных снимков Земли и облаков, а также массива узкоугольных и широкоугольных радиометров для измерения интенсивности излучения, отраженного от облаков и океанов, температуры поверхности Земли и верхних слоев облаков, а также общего потока тепловой энергии из системы Земля-атмосфера в космос соответственно. Эксперимент был завершен в октябре 1966 года. ^[1]

Эксперимент с двумя видиконными камерами «Космос-122» был разработан для проверки способности российских метеорологических спутников предоставлять дневные снимки распределения облачного покрова Земли, локальных штормов и глобальных погодных систем для использования советской гидрометеорологической службой. Инструментарий состоял из двух идентичных видиконных камер, которые были установлены на базе спутника и были направлены на Землю. Каждая камера просматривала область размером 500 километров (310 миль) на 500 километров (310 миль) — одна слева, а другая справа от надира — с разрешением 1,25 километра (0,78 мили) в надире с высоты спутника от 600 километров (370 миль) до 700 километров (430 миль). Камеры делали однокадровое изображение облачного покрова Земли с небольшим перекрытием последовательных кадров для обеспечения непрерывного покрытия. Камеры автоматически включались каждый раз, когда солнце находилось более чем на 5° над горизонтом. Поскольку освещенность Земли сильно различалась, автоматические датчики настраивали апертуру камеры для получения высококачественных снимков в различных условиях освещенности. Изображение, сформированное каждой видиконной трубкой, либо передавалось непосредственно на землю, если спутник находился в радиосвязи с одной из двух наземных станций, либо записывалось на магнитную ленту для последующей передачи, если спутник находился вне зоны радиосвязи. ^[5]

Телевизионные изображения, полученные этими наземными станциями, обрабатывались и передавались в Гидрометеорологический центр в Москве , где они анализировались и использовались в различных прогнозных и аналитических продуктах. Снимки архивировались в Гидрометеорологическом центре. Камеры «Космос-122», хотя и имели разрешение в 2,5 раза больше, чем у камер спутников ESSA , не могли обеспечить непрерывное перекрывающееся глобальное покрытие, как это делают камеры ESSA, из-за более низкой орбиты спутника «Космос-122» (650 километров (400 миль) по сравнению с 1400 километрами (870 миль)). Таким образом, чтобы закрыть пробелы в покрытии, в системе метеорологических спутников требовалось не менее двух спутников. Кроме того, мозаики облачного покрова были получены в Гидрометеорологическом центре из 10 или более отдельных снимков облачного покрова, чтобы обеспечить более полное представление о глобальных погодных системах. ^[5]

Некоторые из отдельных снимков и мозаик облаков были переданы в различные зарубежные метеорологические центры в рамках международной программы обмена метеорологическими данными. Соединенные Штаты получили некоторые из этих снимков в Национальной службе спутниковой связи по окружающей среде (NESS) в Сьютленде, штат Мэриленд, по факсимильной связи «холодной линии» с Москвой. Снимки передавались в NESS с 11 сентября 1966 года по 26 октября 1966 года. Эти снимки архивировались в NESS в течение 1 года, а затем, если они не представляли особого интереса, были удалены. ^[5]

Сканирующий инфракрасный (ИК) радиометр высокого разрешения был разработан для проведения измерений распределения облачности, снежного и ледяного покрова на дневной и ночной стороне Земли. Радиометр измерял уходящее излучение из системы Земля-атмосфера в атмосферном окне 8–12 мкм. Измерения, выполненные в этой спектральной области, позволили построить картины яркости теплового рельефа и определить эквивалентные радиационные температуры поверхности Земли и верхних слоев облаков. Прибор представлял собой узкоугольный сканирующий радиометр с мгновенным углом зрения 1,5 х 1,5°. Он был установлен в основании спутника в герметичном приборном отсеке, его оптическая ось была направлена ​​вдоль местной вертикали и в надир. Радиометр измерял интенсивность уходящего излучения путем сравнения потока излучения Земли с потоком излучения из космоса. Каждый тип излучения попадал в радиометр через отдельные окна, которые были ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях. Излучение от системы Земля-атмосфера попадало на плоское сканирующее зеркало, установленное под углом 45° к вектору скорости спутника и сканирующее на угол ± 50° от надира. ^[6]

Излучение отражалось от сканирующего зеркала через неподвижный модулирующий диск и фильтрующее окно на параболическое зеркало, которое фокусировало параллельный пучок через подвижный модулирующий диск на термисторный болометр. Неподвижный и подвижный модулирующие диски обеспечивали переключение каналов, отправляя сначала излучение Земля-атмосфера, а затем космическое излучение на параболическое зеркало и, наконец, на болометр. Болометр преобразовывал лучистый поток в переменные электрические напряжения (от 0 до 6 В), частота которых была равна частоте модулятора, а величины были пропорциональны разнице интенсивностей лучистого потока между Землей и космосом, возникающей на выходе болометра. При движении сканирующего зеркала по сектору ± 40° осуществлялось строчное сканирование (40 стр./мин) целевой области в плоскости, нормальной к плоскости орбиты, с использованием прямого и обратного хода, в то время как сканирование по траектории полета обеспечивалось относительным движением спутника относительно Земли. В каждом сканировании, с указанными углами обзора и сканирования с высоты орбиты спутника, радиометр регистрировал среднюю интенсивность излучения из полосы шириной около 1100 километров (680 миль) с разрешением около 15 километров (9,3 мили) в надире до около 24 километров (15 миль) - 27 километров (17 миль) по краям. Радиометр был способен измерять температуру излучения в пределах от 2 до 3° для температур выше 273 К и в пределах от 7 до 8° для температур ниже 273 К. ^[6]

Видеосигналы усиливались и направлялись либо в блок памяти спутника для последующей передачи, либо в блок радиотелеметрии для прямой передачи на Землю, в зависимости от того, находился ли спутник вне или в зоне радиосвязи с наземной приемной станцией соответственно. Наземные приемники записывали передаваемые данные в цифровом виде на магнитную ленту и одновременно на 80-мм фотопленку в виде яркостного изображения теплового рельефа системы Земля-атмосфера. Данные на магнитной ленте обрабатывались на ЭВМ в Советском Гидрометцентре и использовались для создания цифровой карты поля эквивалентной радиационной температуры с наложенной географической сеткой. Фотопленка проявлялась и обрабатывалась в ИК-снимок также с наложенной сеткой. Снимки архивировались в Гидрометцентре. Часть этих снимков передавалась в различные зарубежные метеорологические центры в рамках программы международного обмена метеорологическими данными. США получали эти снимки в Национальной службе спутниковой связи по окружающей среде (NESS), Сьютленд, штат Мэриленд, по факсимильной связи с Москвой «холодная линия». Снимки передавались в NESS с середины сентября до конца октября 1966 года. Эти ИК-снимки хранились в NESS в течение 1 года, а затем, если они не представляли особого интереса, удалялись. ^[6]

Актинометрический эксперимент «Космос-122» был разработан для измерения исходящего длинноволнового излучения (от 3 до 30 мкм) из системы Земля-атмосфера; исходящего ближнего ультрафиолетового (УФ), видимого и ближнего инфракрасного (ИК) солнечного излучения (от 0,3 до 3 мкм), отраженного и рассеянного обратно системой Земля-атмосфера; и эффективной температуры излучения поверхности Земли и верхних слоев облаков (от 8 до 12 мкм). ^[7]

Инструментарий состоял из четырех радиометров: пары сканирующих узкоугольных двухканальных радиометров и пары несканирующих широкоугольных двухканальных радиометров. Узкоугольные (поле зрения (FOV) 4 на 5°) радиометры измеряли излучение во всех трех спектральных диапазонах, в то время как широкоугольные (FOV) радиометры работали только в диапазонах 0,3–3 мкм и 3–30 мкм. В узкоугольном радиометре диапазон 0,3–3 мкм измерялся в одном канале, а диапазоны 8–12 мкм и 3–30 мкм объединялись во втором канале. Во втором канале два диапазона разделялись путем замены соответствующих фильтров, когда радиометр сканировал в альтернативных направлениях. ^[7]

Излучение Земли попадало в узкоугольный радиометр через цилиндрический обтекатель (кристалл КРС-5) и попадало на коническое сканирующее зеркало. Излучение отражалось от зеркала через трехлепестковый вращающийся зеркальный прерыватель, который модулировал поток излучения с частотой 80 Гц. Прерыватель попеременно отражал излучение Земли и космическое излучение, которое попадало через отдельное окно кристалла КРС-5, на одно из трех отверстий в колесе цветных фильтров — по одному фильтру на каждую спектральную полосу. Конкретная спектральная полоса, которая проходила, затем попадала на внеосевое параболическое зеркало, которое фокусировало поток излучения на болометрический приемник. Периодическая калибровка производилась, когда сканирующее зеркало перемещалось на угол 90° от надира с одновременным включением и наблюдением кремниевой стандартной лампы. ^[7]

Канал 0,3–3 мкм не использовал двухлучевую систему или переключение фильтров. Выходной сигнал модулированного потока излучения на болометре усиливался, выпрямлялся, фильтровался и подавался в радиотелеметрическую систему по восьми каналам. Широкоугольные радиометры имели идентичные оптические системы для обоих каналов. Излучение Земли попадало в радиометр через полусферическую оболочку из кварца или кристалла КРС-5 с покрытием, определяющим полосу пропускания. Затем излучение модулировалось с частотой 64 Гц и попадало на болометрический приемник. Как и в узкоугольных радиометрах, выходной сигнал болометра обрабатывался и подавался в радиотелеметрическую систему. Широкоугольный радиометр был стандартизирован одновременно с узкоугольными радиометрами путем ввода стандартной калибровочной частоты 64 Гц в схему усиления. ^[7]

Относительная среднеквадратичная погрешность измерения для обоих типов радиометров составляла около 0,5%. Для обеспечения резервной возможности один широкоугольный и один узкоугольный радиометр находились в резерве и могли быть активированы по команде с Земли. Ориентация спутника «Космос-122» обеспечивала ориентацию основных оптических осей радиометров вертикально вниз к надиру. Съемка поверхности Земли обоими радиометрами производилась за счет движения спутника относительно Земли. Кроме того, узкоугольный радиометр сканировал 66° в обе стороны от надира в плоскости, нормальной к плоскости орбиты, путем качания сканирующего зеркала вокруг оптической оси. Радиометры охватывали полосу шириной около 2500 километров (1600 миль) на поверхности Земли и имели наземное разрешение 50 километров (31 милю) в надире. ^[7]

Данные обрабатывались на наземных станциях и передавались в двоичной форме в Гидрометеорологический центр в Москве, где они записывались в цифровой форме на магнитную ленту и использовались для создания различных аналитических продуктов, таких как карты альбедо Земля-атмосфера и карты радиационной температуры. Данные архивировались в Гидрометеорологическом центре. Некоторые из этих карт передавались в графической форме в различные зарубежные метеорологические центры, включая Национальную службу спутниковой связи по окружающей среде (NESS), Сьютленд, Мэриленд. Эти актинометрические карты принимались в NESS по факсимильной связи «холодной линии» с Москвой с середины августа 1966 года до конца октября 1966 года. Карты были микрофильмированы и архивированы в Национальном центре климатических данных (NCDC), Эшвилл, Северная Каролина. ^[7]

Космос-122 был выведен на орбиту для испытания метеорологических приборов, предназначенных для получения изображений облачного покрова, снежного покрова и ледяных полей на дневной и ночной сторонах Земли, а также для измерения потоков исходящей радиации, отраженной и излучаемой системой Земля-атмосфера. ^[1]

Космос-122 был запущен с помощью ракеты-носителя Восток-2М (8А92М) с/н Р15001-21, которая стартовала с площадки 31/6 на Байконуре . Запуск состоялся в 10:19 по Гринвичу 25 июня 1966 года и прошел успешно. Запуск наблюдал президент Франции Шарль де Голль . ^[8] Космос-122 работал на низкой околоземной орбите , в эпоху 25 июня 1966 года он имел перигей 657 километров (408 миль), апогей 683 километра (424 мили), наклонение 65,14° и период обращения 97,12 минут. ^[2] Космос-122 прекратил работу 26 октября 1966 года.