27.12.2021

«Цзыюани» похожие и непохожие

26 декабря 2021 г. в 11:11 пекинского времени (03:11 UTC) с пусковой установки на площадке №9 Центра космических запусков Тайюань был выполнен пуск РН «Чанчжэн-4C» (CZ-4C №Y39) с китайским природноресурсным аппаратом «Цзыюань-1» №02E и малым образовательным спутником средней школы №101 г. Пекина.

Пуск РН CZ-4C 26 декабря 2021 г.

Аппараты были успешно выведены на расчетную солнечно-синхронную орбиту с прохождением нисходящего узла в 10:30 местного времени. Параметры орбит каждого объекта, а также их номера и международные обозначения в американском космическом каталоге приведены в таблице 1. Соответствие между номерами наблюдаемых объектов и конкретными физическими изделиями пока условное.

Пуск прошел успешно 

Таблица 1. Данные на объекты, запущенные 26.12.2021

Наименование

Номер

Межд. обозн.

Параметры орбиты

i

Hp, км

Ha, км

P, мин

Цзыюань-1 №02E

50465

2021-131A

98.59°

764.6

768.3

100.17

Спутник 101-й школы

50466

2021-131B

98.59°

761.1

766.4

100.11

Ступень

50467

2021-131C

98.64°

598.0

763.8

98.37

Фрагмент

50648

2021-131D

98.54°

720.4

777.5

99.80

 

«Цзыюань-1» №02E (资源一号02E卫星, Ziyuan 1 02E, ZY-1 02E) – девятый запущенный спутник в разномастном семействе «Цзыюань-1», в котором не так-то непросто найти два изделия с одинаковым составом целевой аппаратуры наблюдения Земли.

Эмблема пуска КА "Цзыюань-1 №02E"

История проекта началась 33 года назад соглашением от 6 июля 1988 года между правительствами Китая и Бразилии о создании совместного спутника дистанционного зондирования Земли CBERS (China-Brazil Earth Resource Satellite). Для него Китайская исследовательская академия космической техники CAST спроектировала платформу TTS-1, она же 凤眼一号 (Fengyan-1, буквально «Глаз Феникса»), она же ZY-1000. Целевая полезная нагрузка была представлена тремя инструментами: китайской панхроматической и мультиспектральной камерой CCD/HRCC, китайским инфракрасным сканером IRMSS и бразильским обзорным широкоугольным сканером WFI. Наиболее «зорким» из них была камера HRCC с пространственным разрешением 20 м в полосе шириной 113 км. Под нее была подобрана рабочая орбита с условной средней высотой 773.7 км и повторением наземной трассы через 26 суток (373 витка).

В таком составе в 1999 и 2003 гг. было запущено два спутника – CBERS-1, он же «Цзыюань-1» №01, и CBERS-2, которому задним числом было присвоено обозначение «Цзыюань-1» №02A (см. «Новости космонавтики» №12, 1999; №12, 2003). На третьем, CBERS-2B («Цзыюань-1» №02B), инфракрасный сканер заменили китайской высокодетальной камерой HRC/HRPC с теоретическим разрешением 2.36 м в полосе шириной 27 км («Новости космонавтики» №11, 2007) с отдельным каналом передачи изображений, а вместо ветхозаветной системы записи данных на магнитной ленте применили твердотельные запоминающие устройства.

Далее история испытала ветвление. В продолжение совместной китайско-бразильской программы были созданы и запущены спутники CBERS-3 (аварийно), CBERS-4 и CBERS-4A. А вот на базе CBERS-2B был создан и запущен 22 декабря 2011 г. чисто китайский спутник ДЗЗ второго поколения по имени «Цзыюань-1» №02C («Новости космонавтики» №2, 2012).

На нем вместо одной высокодетальной камеры HRC было установлено две, что увеличило ширину полосы съемки до 54 км, а возможность отклонения оптических осей на ±25° от вертикали позволила отснять любой заданный район с интервалом 3-5 суток.

Вместо обзорной камеры CCD/HRCC установили новую, также с обозначением CCD, но с принципиально иными характеристиками: ее разрешение составило 5 м в панхроматическом диапазоне и 10 м в трех мультиспектральных полосах при ширине снимаемой полосы 60 км. Опять же была предусмотрена возможность съемки с отклонением в пределах ±25° от надира.

ZY-1 02C начал работу на чуть более высокой орбите с условной средней высотой 773.9 км. Это позволило изменить период повторения наземной трассы, который теперь составлял 55 суток и 789 витков, а межвитковое расстояние на экваторе уменьшилось до 50.8 км и стало соответствовать ширине полосы съемки. (Высота орбиты, однако, не поддерживалась с такой точностью, чтобы эта конфигурация сохранялась в течение долгого времени.)

Масса спутника с новой аппаратурой возросла до 2100 кг против 1452 г. у CBERS-2B. Основным пользователем этого и последующих КА стало Министерство природных ресурсов КНР. Расчетный срок его эксплуатации был увеличен с двух до трех лет, однако аппарат проработал втрое дольше. CAST сообщает, что он использовался по целевому назначению в течение семи лет, отснял за это время более 1.32 млн сцен и покрыл территорию в 75.85 млн км2. Вплоть до недавнего времени спутник 02C проводил регулярные коррекции орбиты; последняя из них состоялась в середине августа 2021 г.

Неудивительно, что лишь через восемь лет после него,12 сентября 2019 г. стартовал следующий аппарат китайской серии под официальным названием «Цзыюань-1» №02D и с дополнительным именем «пятиметровый оптический спутник». Его запуск пришелся на то время, когда Роскосмос перекраивал тематику журнала «Русский космос», изгоняя из него всю «иностранщину». Отдельной статьи, посвященной КА «Цзыюань-1» №02D, не было. В общем обзоре запусков за год он был описан неплохо, но все же недостаточно (см. «Русский космос» №10, 2019).

Спутник третьего поколения «Цзыюань-1» №02D рассматривался как эксплуатационный КА ДЗЗ народнохозяйственного назначения в интересах мониторинга природных ресурсов и геологоразведки, а также городского планирования, защиты окружающей среды, транспорта, сельского хозяйства и борьбы со стихийными бедствиями. Рассчитанный на пять лет работы, 26 октября 2020 г. он завершил этап орбитальных испытаний и был переведен в режим оперативного использования.

Построение членов испытательной команды перед запуском ZY-1 02D в 2019 г.

Спутник массой 1840 кг по-прежнему базировался на платформе TTS-1, но целевая аппаратура была заменена полностью. На смену трем оптическим камерам пришел комбинированный инструмент видимого и ближнего ИК-диапазона с двухканальной трехзеркальной оптической системой, разработанный в Пекинском институте космического машиностроения и электроники («508-й институт»), основные характеристики которого приведены в таблице 2.

Хотя КА и был заявлен как «пятиметровый спутник», что подразумевало пространственное разрешение снимков 5 м, фактически его основной инструмент давал 2.5 м в панхроматическом диапазоне B01 и 10 м в восьми узких мультиспектральных полосах. Такое количество диапазонов для оптической съемки, кстати, было достигнуто в Китае впервые. Ширину полосу съемки удалось вернуть к значению 115 км, с которого начиналась история спутников CBERS.

 

Таблица 2. Комбинированный инструмент КА ZY-1 02D и 02E

Параметр

Значение

Диапазоны

B01: 452-902 нм
B02: 452-521 нм
B03: 522-607 нм
B04: 635-694 нм
B05: 776-895 нм
B06: 416-452 нм
B07: 591-633 нм
B08: 708-752 нм
B09: 871-1047нм

Пространственное разрешение

2.5 м (B01), 10 м (остальные)

Ширина полосы

115 км

Точность геопривязки

лучше 50 м

 

Второй инструмент был создан в Шанхайском институте технической физики на базе гиперспектрометра AHSI спутника «Гаофэнь-5» (см. «Новости космонавтики» №7, 2018) с сокращением числа спектральных каналов с 330 до 166 – 76 в видимом и ближнем ИК-диапазоне (VNIR) и 90 в коротковолновом ИК-диапазоне (SWIR). Он мог использоваться, например, для анализа минерального состава горных пород и геологических изысканий, для оценки прозрачности воды и концентрации в ней хлорофилла и взвесей.

 

Таблица 3. Гиперспектрометр КА ZY-1 02D и 02E

Параметр

Значение

Диапазон

0.40-2.50 мкм

Число каналов

76 VNIR,
90 SWIR

Спектральное разрешение

10 нм (VNIR),
20 нм (SWIR)

Пространственное разрешение

30 м

Ширина полосы

60 км

 

Для передачи информации использовалась радиолиния с пропускной способностью 900 Мбит/с, а для ее хранения на борту – запоминающее устройство на 2 Тбит.

ZY-1 02D мог работать с отклонением ±26° от вертикали и получать за счет этого снимки любого заданного района с трехсуточным интервалом, хотя орбита по-прежнему имела 55-суточную кратность. Аппарат начал работать на орбите с условной средней высотой 774.0 км, затем поднялся на сотню метров выше, а в период с 4 по 8 ноября ZY-1 02D снизился до высоты, на которой работали многие его предшественники – 773.8 км. (История маневров спутников CBERS и ZY-1 по высоте в графическом виде представлена на рисунке.)

Высота орбиты спутников семейства "Цзыюань-1"

В 2019 г. в связи с запуском спутника «Цзыюань-1» №02D было заявлено намерение создать группировку из двух подобных КА, позволяющую увеличить периодичность съемки заданных районов до двух суток. Фактически  это и произошло 26 декабря 2021 г., когда в ту же орбитальную плоскость был запущен «Цзыюань-1» №02E. Примечателен тот факт, что для этого была использована более грузоподъемная ракета CZ-4C, способная доставить на ССО высотой 780 км полезный груз массой свыше 2800 кг.

Космическую головную часть устанавливают на РН

Очевидно, объект 02E значительно тяжелее предшественника, но его масса неизвестна, а объяснения ее роста не даны. В опубликованных сообщениях ничего не говорится о переходе CAST на новую платформу, а условное изображение КА с двумя короткими «крылышками» солнечных батарей похоже на публиковавшиеся ранее снимки спутников этого семейства. Сообщается лишь, что 02E обладает большей маневренностью платформы, имеет радиоканал целевой информации с более высокой пропускной способностью и характеризуется большим сроком службы – 8 лет.

Спутник "Цзыюань-1 №02E" в представлении художника

Помимо «семейного» названия «Цзыюань-1» №02E, спутник также имеет официальное описательное наименование «5-метровый оптический спутник №02» (5米光学卫星02星, 5 ми гуансюэ вэйсин 02 син). Это прикладной КА ДЗЗ среднего разрешения, предназначенный для мониторинга земельных ресурсов, исследования природных ресурсов и обеспечения таких направлений народнохозяйственной деятельности, как градостроительство, транспорт, сельское, лесное и морское хозяйство, геодезия и картография, защита окружающей среды, борьба со стихийными бедствиями.

В целевой аппаратуре КА сохранены два основных инструмента спутника 02D с теми же характеристиками и добавлена камера длинноволнового ИК-диапазона для ночной съемки. Этот новый прибор, как и основной комбинированный инструмент, создан в 508-м институте с учетом опыта создания инфракрасного инструмента для венесуэльского КА VRSS-2.

Оптическая часть ИК-камеры представляет собой трехзеркальную внеосевую систему с апертурой 436 мм, фокусным расстоянием 1038 мм и полем зрения 8.6°. Приемная часть выполнена в виде линейки из 8000 элементов, которая сформирована из 8 CMOS-матриц длиной 1024 пикселя, работающих в режиме временного накопления заряда. В проекции на Землю они перекрывают полосу шириной 115 км (такую же, как у основного инструмента) при пространственном разрешении 16 м. Приемная часть работает при криогенной температуре 80±2 К.

 

Таблица 4. Инфракрасная камера КА ZY-1 02E

Параметр

Значение

Диапазон

7.7-10.3 мкм

Длина линейки

8x1024

Размер пиксела

20x20 мкм

Пространственное разрешение

16 м

Ширина полосы

115 км

 

Ну и несколько слов о попутных аппаратах, причем запущенных и в 2019, и в 2021 году.

Спутник BNU-1 на испытаниях

Из двух попутчиков ZY-1 02D наибольший интерес представлял микроспутник «Цзинши-1» (京师一号, Jingshi 1, буквально «Столичный-1»), известный также под именем «Бинлу» (冰路, Binglu) и сокращением BNU-1. Последнее было образовано от англоязычного названия заказчика – Пекинского педагогического университета (Beijing Normal University). Задачей этого КА был мониторинг климата и состояния среды в полярных областях, и в первую очередь – изменения границ полярных льдов и движения айсбергов.

Внешний вид КА BNU-1

Разработчиком выступила Шэньчжэньская космическая высокотехнологичная спутниковая компания «Дунфанхун». Аппарат массой 16 кг был выполнен на платформе CAST5 и оснащен широкоформатной CMOS-камерой с пространственным разрешением 74 м в полосе шириной 745 км и видеокамерой с разрешением 8.2 м на площадке 25x25 км, которую можно было наводить на выбранную цель с точностью 0.2° и стабилизацией на уровне 0.01°/сек. Сброс информации на полярную приемную станцию осуществлялся каждый виток.

Спутник был способен выполнить обзор каждой из полярных областей в пределах от 60° до 80° широты за пять суток и отсматривать конкретные маршруты полярных перевозок по 2-3 раза в сутки, обеспечивая корабли надежными данными о ледовой обстановке. Он также был оснащен приемником корабельных сигналов стандарта AIS, что позволяло вести прокладку курса и выполнять оценку риска плавания для выбранных кораблей.

13 марта 2020 г. было объявлено о завершении первого антарктического сезона наблюдений, за время которого было передано более тысячи снимков южной полярной области. В частности, спутник провел наблюдение процесса обрушения двух гигантских шельфовых ледников и обеспечил непрерывный мониторинг их плавания в Антарктике. 16 июня 2020 г. он начал цикл наблюдений Арктики и к первой годовщине запуска передал 1025 снимков Арктического региона и 850 снимков льдов Антарктики. Кроме того, с разрешением 70 м была отснята вся Гренландия.

BNU-1 был рассчитан всего на год работы. При запуске был заявлен план создания специализированной группировки «Вэйцзин» с запуском сначала трех, затем 20, а потом 60 спутников и вводом ее в строй к концу 2025 г. По итогам первого года состав группировки был скорректирован до 24 спутников, но за прошедшие два года новых запусков не последовало.

Второй попутчик, микроспутник массой 15 кг по имени «Цзиньнюцзо» (金牛座, Jinniuzuo), был спроектирован и изготовлен в Шанхайской космической научно-технической компании AES – дочернем предприятии 805-го института Шанхайской исследовательской академии космической техники SAST. 18 октября 2019 г. на нем был успешно испытан блок микродвигателей, выполненный в виде микроэлектромеханической системы на карбиде кремния. Разработчиками его были 55-й институт Китайской корпорации электронной техники и Нанкинский университет науки и технологий. Кроме этого, отрабатывалось аэродинамическое устройство схода с орбиты в форме развертываемого пленочного паруса площадью 2.5 м2. Если американцы не ошиблись в идентификации объектов, оно дало дополнительное снижение орбиты за два года на 3 км по сравнению со снижением спутника BNU-1 аналогичной массы.

Спутник 101-й средней школы, он же CAS-9 и XW-3

Попутчик сегодняшнего пуска имеет полное официальное имя «Малый образовательный спутник 101-й средней школы» (一零一中学科普小卫星, 101 чжунсюэ кэпу сяо вэйсин); он был сделан для нее в Китайской исследовательской академии космической техники CAST. Аппарат выполнен в виде кубсата формата 6U с двумя солнечными батареями и имеет размеры 340.5x121.76x998 мм при массе 10 кг. Система ориентации и стабилизации трехосная. Полезные нагрузки включают малую камеру и оборудования для экспериментов по термоэлектрическому эффекту в полупроводниках. Спутник планируется применить как вспомогательное средство в изучении географии, в научно-технических экспериментах, в образовательной деятельности в целом и в научной популяризации.

Средством связи и управления КА является радиолюбительский комплекс с двойным обозначением CAS-9 и XW-3 (希望三号, «Сиван-3», Xiwang 3), в составе которого имеются радиомаяк (435.575 МГц), передатчик телеметрии (435.725 МГц, AX.25 4800 и 9600 бит/с, GMSK) и линейный транспондер УКВ-диапазона (145.870 МГц «вверх» и 435.180 МГц «вниз») для радиолюбительской связи.

Ли Чжижуй, оператор поста связи наземной станции Сиша, во время выведения

Наличие попутного КА с радиолюбительской аппаратурой привело к расшифровке задач пуска за неделю до его осуществления. В соответствующих информационных сообщениях был назван не только XW-3, но и основной аппарат и даже точное расчетное время старта – 11:11:31 по Пекину – и время отделения попутчика – 11:35:58. Уведомления о закрытии районов падения ракетных ступеней появились позднее.

Сигналы XW-3 были приняты радиолюбителями в США уже через 64 минуты после старта.

Автор: Liss

 

Поделиться в соц. сетях
1012