Измеритель солености моря

14 ноября 2024 г. в 06:42 по пекинскому времени (13 ноября в 22:42 UTC) со стартового комплекса №9 Центра космических запусков Тайюань был выполнен успешный пуск РН «Чанчжэн-4B» (CZ-4B №Y53) со спутником «Хайян-4» №01, предназначенным для определения солености океана. Аппарат был успешно выведен на орбиту с параметрами:

• наклонение – 98.01°;
• минимальная высота – 632.8 км;
• максимальная высота – 645.1 км;
• период обращения – 97.50 мин.

В американском космическом каталоге аппарат получил номер 61936 и международное обозначение 2024-208A. В каталог также были внесены ракетная ступень на орбите увода и фрагмент неустановленного происхождения.

Официальное наименование КА описательное – «Спутник измерения солености океана» (кит. 海洋盐度探测卫星, хайян яньду таньцэ вэйсин, англ. Chinese Ocean Salinity Satellite, COSS). Это специализированный гражданский аппарат, входящий в группировку океанологических спутников «Хайян» и имеющий в ней наименование «Хайян-4» №01 (海洋四号01星, Haiyang 4 01).

Соленость морской воды, наряду с ее температурой и глубиной, является важнейшим параметром в моделях динамики и термодинамики океана и играет важную роль в изучении циркуляции и баланса вод, взаимодействия воды и воздуха. В то же время соленость прямо воздействует на биологическую активность и продуктивность морской среды, а также тесно связана с важным для климата углеродным циклом.

«Хайян-4» №01 закроет потребность Китая в высокоточных измерениях солености моря, улучшит возможности страны по определению элементов морской динамики и повысит точность и качество морских прогнозов. Его данные могут использоваться для мониторинга круговорота воды, прогнозирования морской экологии, краткосрочных климатических прогнозов и исследований в области глобального климата, а с учетом информации о влажности почвы – в интересах сельского хозяйства, метеорологии и смежных отраслей.

Спутник разработан в рамках Средне- и долгосрочного плана развития национальной гражданской космической инфраструктуры (2015–2025). В области океанологии этот план включает создание аппаратов для измерения цвета, изучения динамики океана и его мониторинга. Спутник для измерения солености входит в подгруппу изучения динамики океана, в которой ранее были запущены спутники для измерения уровня морской поверхности, поля приповерхностных ветров (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/80055/) и температуры верхнего слоя воды (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/202492/).

Исследования по этой теме были начаты более 10 лет назад с учетом результатов предшественников – американских проектов Aquarius (2009) и SMAP (2015) и европейского SMOS (2011). Китайский проект был утвержден к реализации в ноябре 2020 г. Государственным управлением оборонной науки, техники и промышленности. В целом за него отвечает Китайская национальная космическая администрация, за создание КА – Генеральный департамент спутников ДЗЗ Китайской исследовательской академии космической техники (CAST) в Пекине, за наземную инфраструктуру – Национальный прикладной центр спутниковой океанологии. Пользователями являются Министерство природных ресурсов, Министерство сельского хозяйства и сельских дел, Министерство по управлению в чрезвычайных ситуациях и Китайская метеорологическая администрация, располагающие собственными прикладными системами.

На опубликованном изображении представлен КА в виде параллелепипеда с одной панелью солнечной батареи и с размещением элементов полезной нагрузки на надирной и передней сторонах корпуса. Масса КА не раскрыта, но она ограничена сверху грузоподъемностью носителя на ССО высотой 650 км, которая близка к 2700 кг.

Аппарат оснащен двумя основными инструментами:

• Двумерный интерферометрический радиометр L-диапазона IMR (Interferometric Microwave Radiometer), созданный по мотивам прибора MIRAS на спутнике SMOS. Радиометр IMR имеет антенну в форме трехлучевой звезды на надирной плоскости КА с 56 приемными элементами. Рабочая частота 1.4 ГГц, ширина снимаемой полосы 935 км, радиометрическое разрешение 1.6 К.
• Пассивно-активная система MICAP (Microwave Imager Combined Active and Passive) включает одномерные интерферометрические радиометры L-, C- и Ka-диапазона (1.4, 6.9 и 18.7 ГГц соответственно) и скаттерометр L-диапазона (1.26 ГГц) с цифровым формированием луча. Все эти устройства работают через общую антенну в виде сегмента цилиндра длиной 5.5 м и шириной 3 м, ориентированного поперек направления полета. Поле зрения инструмента свыше 1000 км, пространственное разрешение в направлении вдоль трассы составляет для указанных диапазонов 65, 15 и 5 км, а чувствительность по яркостной температуре – 0.1 К в диапазоне L и 0.5 К в остальных.

Соленость морской воды в теории определяется инверсией карт яркостной температуры, получаемых спутником, однако диапазон ее изменения очень мал, а естественные и антропогенные помехи искажают данные и осложняют их интерпретацию. Два инструмента КА работают совместно, причем радиометр IMR имеет лучшее пространственное разрешение, в то время как радиометр L-диапазона в составе MICAP имеет лучшую чувствительность по яркостной температуре. Радиометры C- и Ka-диапазона позволяют «отстроиться» от вариаций температуры воды и поля ветров, скаттерометр поставляет необходимую информацию о волнении, а дополнительная аппаратура мониторинга спектра отслеживает источники искусственных радиоизлучений, таких как навигационные спутники и средства мобильной связи.

С технической точки зрения разработчикам пришлось немало поработать над точностью и стабильностью приемников L-диапазона, средствами калибровки радиометра, электромагнитной совместимостью активных и пассивных компонентов, а также над развертыванием больших антенн.

Для КА выбрана солнечно-синхронная орбита с прохождением нисходящего узла в 06:00 по местному времени и с повторением наземной трассы через трое суток с полным покрытием земной поверхности за тот же срок.

Это был 629-й китайский космический запуск, в том числе 545-й с использованием носителей семейства «Великий поход» («Чанчжэн») в целом и 223-й на ракетах шанхайского производства, 109-м для семейства «Чанчжэн-4» и 52-м для «Чанчжэн-4B». Носитель был оснащен системой управления полетом первой ступени с исполнительными элементами в виде решетчатых аэродинамических рулей с целью радикального уменьшения размеров опасной зоны падения. Объявлено, что это был последний старт ракет семейства «Чанчжэн-4» в 2024 г.

Автор: Liss