Transcript Слайд 1 - Институт космических исследований ИКИ РАН

Научное направление «ОПТИЧЕСКОЕ ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ»
зародилось в Институте физики АН БССР в 1961 г., когда на базе
специальной группы М. А. Ельяшевич организовал
лабораторию высокотемпературной оптики (ЛВТО).
Лауреат Ленинской премии, двух
Государственных премий СССР,
Государственной премии Республики
Беларусь, награжден орденами Ленина,
Трудового Красного Знамени,
«Знак почета», медалями
Он отвечал за подготовку и реализацию
программы оптических наблюдений
атомного взрыва.
Совместно с КБ академика С.П.Королева он вел
работы по моделированию плазменной оболочки,
образующейся при вхождении
космических аппаратов
в плотные слои атмосферы.
1968 – 1977 г.г. заведовал кафедрой БГУ
Академик
Национальной академии наук Беларуси,
доктор физико-математических наук,
профессор
1983-1990 г.г. – ректор Белорусского
государственного университета.
Лауреат Государственной премии СССР (1991 г.),
Государственной премии Республики Беларусь,
награжден орденами Трудового Красного
Знамени, Октябрьской Революции, медалями.
В 1968 г. по инициативе и под руководством
Леонида Ивановича Киселевского
в ЛСНТП Института физики АН БССР
были начаты работы по космической спектроскопии Земли,
а в 1985 г. работы по ДЗЗ были развернуты в НИИПФП БГУ.
1973 г. – малогабаритный скоростной
спектрометр МСС-2 на ОНС «Салют-2»
1974-1976 г.г. – МСС-2М на ОНС «Салют-4»
1977-1981 г.г. – МСС-2МВ на ОНС «Салют-6»
1982-1986 г.г. – МСС-2П на ОНС «Салют-7»
1985 г. – спектрометрическая система «СКИФ»
доставлена на ОНС «Салют-7»
1986 г. – система «СКИФ» доставлена
на орбитальный комплекс «МИР»
1989 г. – «Гемма 2-видио» модулем «Квант» доставлена на ОК «МИР»
1991 г. – цикл работ на ОНС удостоен Государственной премии СССР в области науки и техники
2001-2003 г.г. – видеофотометрическая система ВФС-3М на РС МКС
2007 г. – создан спектрофотометрический комплекс СФК для КЭ «Гидроксил» на РС МКС
2008 г. – начаты работы над МО комплекса ОРФК для КЭ «Диагностика» на РС МКС
2010 г. – фотоспектральная система ФСС для КЭ «Ураган» доставлена на РС МК
2010 г. – блок внешних датчиков БВД НА «Фотон-гамма»
для КЭ «Молния-гамма» доставлен на РС МК
2010-2011 г.г. – проводятся регулярные съемки Земли системой ФСС
2011 г. – БВД установлен вне герметичного объема РС МКС
Работы ведутся совместно
с Учреждением Российской академии наук
«Институт географии РАН» (ИГРАН)
и Открытым акционерным обществом
"Ракетно-космическая корпорация «Энергия»
имени С.П. Королёва"
(ОАО РКК «Энергия»)
Спектральные
характеристики
и видео
изображение
песчаной
поверхности
и прибрежной
части акватории
моря
С 1988 г. на борту орбитальной станции «Мир»
в составе комплекса аппаратуры «Стоик»
функционировала микропроцессорная система
регистрации, накопления и обработки
видеоспектральной информации «Гемма-2 видео»
разработанная и созданная в отделе.
Система «Гемма 2-видео» была доставлена модулем
«Квант» на борт орбитального комплекса «Мир». С ней
проведена обширная серия космических
экспериментов по геоэкологическим исследованиям
спектральных отражательных характеристик различных
типов подстилающих поверхностей и атмосферы Земли.
Зависимость СПЭЯ от зенитного угла Солнца
для основных классов природных фонов
Спектральные яркости
четырех классов
подстилающих
поверхностей
в одинаковых
условиях освещения:
1 ― плотная облачность;
2 ― пустыня;
3 ― растительность;
4 ― водная поверхность
Средние значения
спектральных
яркостей природных
образований
Пустыня (1, 1');
растительность: зона
лесов (2),
лесостепная зона
(2'); водные
поверхности:
оз. Зайсан (3),
Средиземное море
(3'); плотная
облачность (4).
z = 46°(1), 67°(1'),
42°(2), 59°(2'), 29,5°(3),
22°(3'), 62°(4)
создана по контрактам с ИЗМИРАН, ИГРАН, РКК «Энергия»
предназначена для проведения измерений спектров
отраженного излучения подстилающих поверхностей в
диапазоне длин волн от 350 до 1050 нм
и фотоизображений в видимом диапазоне длин волн на
Российском сегменте Международной космической
станции в космическом эксперименте «Ураган-МКС»
(экспериментальная отработка наземно-космической
системы мониторинга и прогноза развития природных и
техногенных катастроф)
Спектральный диапазон МС, мкм
Спектральное разрешение МС, нм
Поле зрения МС с высоты 400 км, км
Диапазон длин волн МРИ, мкм
Число элементов изображения МРИ
Поле зрения МРИ с высоты 400 км, км
Пространственное разрешение МРИ, м
Габариты ФСС, мм
Масса ФСС, кг
0,35–1,05
2
0,16  3,5
0,4–0,75
4288  2848
35  25,5
8-10
338  334  310
8,5
В июле 2010 г. система ФСС
была доставлена
грузовым кораблем «Прогресс-М-06М»
на борт РС МКС.
ЮРЧИХИН
Федор Николаевич
СКВОРЦОВ
Александр Александрович
В июле, августе 2010 г.
ОАО РКК «Энергия» были
проведены летно-космические
испытания ФСС.
С августа 2010 г. по настоящее
время (сентябрь 2011 г.) всеми
экспедициями на МКС проводятся
регулярные съемки аппаратурой
ФСС по измерению
пространственных и спектральноэнергетических характеристик
подстилающих поверхностей и
атмосферы Земли.
С борта РС МКС космонавтами А.А. Скворцовым и Ф.Н. Юрчихиным
в ходе первых включений научной аппаратуры ФСС получены
первые результаты съемок земной поверхности.
На основании полученных результатов проведен анализ работы
аппаратуры ФСС в различных режимах.
обвалованное песчаным кольцом озеро
диаметр кольца 1,7 км,
ширина песчаного кольца 200 м,
координаты:
521048 сш и 304902 вд
Спектр отражения песчаной поверхности
с обозначенными полосами поглощения излучения
атмосферными газами и фраунгоферовыми линиями,
зарегистрированный МС ФСС и видимое глазом
излучение
Спектры однотипных
растительных
образований,
зарегистрированных с
различных уровней
подспутникового
эксперимента в районе
Гомельской кольцевой
структуры при зенитном
угле Солнца Z☼ = 68–72°
соответствующие спектры,
зарегистрированные МС ФСС
Изображения озера Байкал,
снятые МРИ ФСС
1
Результаты измерений
СПЭЯ из космоса:
1 – облачность
Z = 68,8;
2 – водная поверхность
Средиземного моря
Z = 56,9;
3 – растительность
2
3
Z = 57,0;
4 – вода оз. Байкал
Z = 31,6
4
Спектральное распределение
уходящего излучения:
1 – излучение абсолютно черного тела
(Солнца на верхней границе
атмосферы) при температуре 5900 К
с максимумом на max = 490 нм;
2 – измеренный из космоса спектр
облачности с max = 465 нм;
3 – спектр неба вблизи горизонта
( = 80–85), снятый с Земли
(max = 450 нм);
4 – измеренный из космоса спектр
водной поверхности (max = 410 нм)
Работы ведутся совместно с
Учреждением Российской академии наук «Институт земного магнетизма, ионосферы и
распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН» (ИЗМИРАН) и
ОАО РКК «Энергия»
1. Диапазон высот наблюдаемых явлений:
RS 45–100 км,
BJ 20–50 км,
Эльф 100 км.
2. Габаритные поперечные размеры
наблюдаемых явлений:
RS 20–50 км,
BJ 10–20 км,
Эльф несколько сотен км в диаметре.
3. Спектральный состав излучения:
RS 650–790 нм,
BJ 391,4 и 427,8 нм,
Эльф 700-800 нм.
4. Длительность явлений:
RS 3–5 мс,
BJ 100–200 мс,
молний  2 мс,
Эльф менее 1 мс.
5. Энергетическая яркость явлений
(интенсивность):
RS 50 рэлей – 600 килорэлей,
BJ несколько сотен килорэлей
(1 рэлей – светимость, при которой столб с основанием 1 см2 излучает во всех направлениях
106 фотонов в 1 с; при  = 700 нм соответствует энергетической светимости 2,8410–9 Вт/м2)
Спектр свечения гидроксила
на высотах 100 км (зеленая линия 557,7 нм) и 300 км (красная линия 630,0 нм)
В сентябре 2000 г. грузовым кораблем
«Прогресс» система ВФС–3М была доставлена
на борт РС МКС. С ней в 2001–2002 г.г.
космонавтами Ю.И. Онуфриенко,
Н.М. Будариным, Ю.И. Маленченко проведены
космические эксперименты по программе
«Исследование процессов
элктродинамического взаимодействия
атмосферы и магнитосферы Земли (шифр
«Молния–СМ»).
6,00E-09
2
Вт/см хср
Характерные
типы импульсов,
зарегистрированных
в канале
энергетическовременной
информации
ВФС-3М
Интегральная яркость,
Основные характеристики:
Спектральные каналы, нм
390-430
390-900
650-750
Угол поля зрения, град
21,7
Пространственное разрешение
с высоты 400 км на расстоянии
2000 км (лимб Земли), не хуже, км 3,0  3,0
5,00E-09
4,00E-09
3,00E-09
2,00E-09
1,00E-09
0,00E+00
0
100
200
Время, мс
300
400
(создан по программе Союзного государства «Космос-СГ»)
предназначен для исследования свечений
верхних слоев атмосферы Земли
с борта Международной космической станции
в космическом эксперименте «Гидроксил»
Спектр верхней атмосферы
в диапазоне спектра 825 – 870 нм
Вид изображения (компьютерная эмуляция),
получаемого ДГС:
по оси х – развертка спектра,
по оси у – высотное распределение свечения,
градациями цвета показана интенсивность
эмиссий
• выявление закономерностей долговременной изменчивости
гидроксильного излучения в области длин волн 840-1040 нм
на высотах 80-93 км и излучения зеленой линии атомарного
кислорода ( = 557,7 нм) на высотах 88-105 км и их связи со
структурными параметрами атмосферы;
• разработка методов применения данных по гидроксильным
и кислородным эмиссиям для задач исследование
сейсмической активности (землетрясения, цунами,
вулканическая деятельность, мощные взрывы);
Многоцелевой лабораторный модуль
РС МКС
• создание методик мониторинга
состояния верхней атмосферы
с учетом эффектов глобального
потепления.
Схема проведения
КЭ «Гидроксил»
По научно-технической программе Союзного государства «Космос-НТ»
разрабатке и изготовлению подлежит
научной аппаратуры космического эксперимента «Диагностика»,
ориентированного на спутниковый мониторинг околоземной среды
и эффектов природных и техногенных воздействий
Модуль оптьический предназначен для проведения
исследований по следующим направлениям:
•исследование ночного свечения атмосферы;
•исследование оптических явлений, связанных
с высотными электрическими разрядами;
•исследование оптических явлений, связанных
с воздействием мощных радиоволн на ионосферу.
Образец
для лабораторно-отработочных испытаний
блока оптических датчиков
модуля оптического ОРФК
датчик вертикальных распре ДВР - 1
датчик гидроксильных свечений ДГС - 2
датчик регистрации изображений ДРИ - 3
система пространственного сканирования СПС - 4
В рамках эксперимента
"Молния-гамма" планируется
исследовать атмосферные гаммавспышки и всплески оптического
излучения в условиях грозовой
активности и экспериментально
подтвердить природу атмосферных
разрядов "Спрайт" и "Джет",
предсказанной теорией, согласно
которой "Спрайт" и "Джет" являются
высотным пробоем атмосферы
на убегающих электронах.
Транспортным кораблем «Прогресс» БВД в октябре 2010 г. доставлен на борт РС МКС.
16 февраля 2011 г. российские космонавты Дмитрий Кондратьев
и Олег Скрипочка во время выхода в открытый космос установили
БВД на внешней поверхности модуля «Звезда» российского
сегмента Международной космической станции.
СКРИПОЧКА
Олег Иванович
КОНДРАТЬЕВ
Дмитрий Юрьевич
работы ведутся совместно
с Федеральным Государственным Унитарным предприятием
«Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений»
(ВНИИОФИ)
аккредитован в Госстандарте РБ как калибровочная лаборатория НИИПФП БГУ
(аттестат аккредитации № BY/112 02.5.0.0012)
Функциональная схема
Общий вид
I - монохроматический осветитель (1 - лампа ТРУ 1100-2350, 2 - монохроматор МДР-23, 3 - коллиматорное зеркало,
4 - плоские поворотные зеркала);
II - компаратор спектральной плотности энергетической яркости (5 - монохроматор МДР-23, 6 - модулятор,
7 - блок приемников, 8 - сферическое зеркало);
III - опорный источник ( 9 - образцовая светоизмерительная лампа);
IV - диффузный излучатель (10 - фотометрическая сфера, 11 - лампы КГМ24-150, 12 - калиброванные диафрагмы);
V - белый осветитель (13 - лампа КГМ12-150);
VI - калибруемый прибор
Рабочий спектральный диапазон комплекса, мкм
Диапазон воспроизводимых комплексом абсолютных значений СПЭЯ
(для =0,7мкм), Вт/м2мкмср
Расширенная неопределенность измерения абсолютных значений
СПЭЯ, не более, %
Диаметр сферы, мм
Диаметр выходного отверстия сферы, мм
Потребляемая мощность не более, кВт
Напряжение питания, В
0,352,5
3,510-51,710-1
5
600
240
5
23010%
Калибровка
ЦА БКА
на комплексе
«Камелия-М»
Фотометрическая сфера («Сфера-2000») входит в состав комплекса фотометрической калибровки
съемочных систем (СС) с объективами диаметром до 1000 мм и предназначена для проведения
абсолютной калибровки СС по СПЭЯ в размерности Вт/м2мкмср с максимальным значением СПЭЯ
не менее 180 Вт/м2мкмср и минимальным значением СПЭЯ 20 Вт/м2мкмср.
ГСЭ -
Государственный специальный эталон
спектральной плотности энергетической яркости
некогерентного оптического излучения
сплошного спектра в диапазоне длин волн
от 0,25 до 2,5 мкм
РЭ –
рабочий эталон (лампа ТРУ 11-2350)
ПВС –
переносной высокоточный спектрометр
ЦА БКА - целевая аппаратура
Белорусского космического аппарата
КФК СС –комплекс фотометрической калибровки
съемочных систем
КООРДИНАТЫ ДЛЯ СВЯЗИ:
Телефон: + 375 17 278 04 09
Факс:
+ 375 17 278 57 26
E-mail:
[email protected]
www.remsens.by