Космические комплексы типа «Ресурс-П». Результаты разработки и направления развития

1.

Акционерное общество
«Ракетно-космический центр «Прогресс»
Докладчик: Начальник отдела
АО «РКЦ «Прогресс»
А.А. Юдаков
1

2. Назначение космической системы «Ресурс-П»

Космическая система «Ресурс-П» предназначена для получения
панхроматических, многозональных и гиперспектральных снимков
поверхности Земли и передачи данных дистанционного зондирования
Земли (ДЗЗ) по радиоканалу на наземный комплекс планирования
целевого применения, приема и обработки информации для решения
широкого спектра целевых задач в интересах заказчиков: МПР России,
МЧС России, Минсельхоза, Росрыболовства, Росгидромета, ФСК России и
других потребителей.
Космическая система в составе трех аппаратов «Ресурс-П»
оперативного высокодетального, детального широкополосного и
гиперспектрального
оптико-электронного
наблюдения
земной
поверхности «Ресурс-П» создается АО «РКЦ «Прогресс» по заказу и
тактико-техническому заданию Федерального космического агентства в
интересах социально-экономического развития Российской Федерации и
международного сотрудничества.
2

3.

Космический аппарат «Ресурс-П» №1, №3
Космический аппарат «Ресурс-П» предназначен для дистанционного зондирования Земли в видимом и
ближнем инфракрасном диапазонах, передачи данных по радиоканалу на наземные пункты приема
информации. Запуск КА «Ресурс-П» №1 состоялся 25 июня 2013 г. На сегодняшний день КА обеспечил
съемку земной поверхности площадью более 450,0 млн. км2, при этом аппаратурой «Геотон-Л1» – 78,6
млн. км2, ГСА – 4,74 млн. км2, ШМСА-ВР – 129,0 млн. км2, ШМСА-СР – - 239,41 млн. км2
Антенна бортового
синхронизирующего
координатно-временного
устройства
Объединенная
двигательная
установка
Антенна командноизмерительной
системы
Агрегатный отсек
Батарея солнечная
Приборный отсек
Отсек целевой
аппаратуры
Силовой гироскопический
комплекс
Оптико-электронная
аппаратура
Блок определения
координат звезд
Измеритель угловой скорости
волоконно-оптический с
акселерометрами
Гиперспектральная
аппаратура
Антенное устройство
высокоскоростной радиолинии
Комплекс широкозахватной
мультиспектральной
аппаратуры
Инфракрасный построитель
местной вертикали
Антенна командноизмерительной системы
Высокодетальное наблюдение
с высоты 475 км
Разрешение на местности в надире, м
- в панхроматическом диапазоне
- в узких спектральных диапазонах
Ширина полосы захвата в надире, км
Спектральные диапазоны:
- панхроматический
- узкие спектральные диапазоны
Среднеквадратическая ошибка (СКО)
координатной привязки снимков ОЭА в надир
без опорных точек, м
Гиперспектральное наблюдение
Количество спектральных интервалов
Разрешение на местности в надире, м
Детальное широкозахватное наблюдение
Разрешение на местности в надире, м
- в панхроматическом диапазоне
- в мультиспектральных диапазонах
Полоса захвата, км
1,0
3,0-4,0
38
1
7
не хуже 10-15
не менее 96
25-30
12; 60
23,8; 120
97; 441
Периодичность наблюдения, сутки
Срок активного существования, лет
3
5
Режимы съемки
Объектовая
Маршрутная
Стереосъемка маршрутов размером до 115км.
Съемка площадок размером до 100x300 км2
Проведенные летно-конструкторские испытания подтвердили выполнение требований Заказчика к
тактико-техническим характеристикам в полном объёме и с 1 октября 2013 года КА «Ресурс-П» №1 принят
в штатную эксплуатацию.

4.

Космический аппарат «Ресурс-П» №2
Запуск КА «Ресурс-П» №2 состоялся 26 декабря 2014 г. На сегодняшний день КА обеспечил съемку земной
поверхности аппаратурой «Геотон-Л1» – 33,49 млн. км2, ГСА – 2,63 млн. км2, ШМСА-ВР – 64,4 млн. км2, ШМСА-СР –
127,1 млн. км2. Основные тактико-технические характеристики КА «Ресурс-П» №2 соответствуют КА «Ресурс-П»
№1.
Антенна командноизмерительной системы
Гермоконтейнер
научной аппаратуры
«Нуклон»
Средняя
Антенна бортового
синхронизирующего координатновременного устройства
Блок определения
координат звезд
Измеритель угловой скорости
волоконно-оптический
с акселерометрами
Антенная система бортового
радиотехнического комплекса
автоматической идентификационной
системы судов
Инфракрасный построитель
местной вертикали
-
из
космической
двух
КА,
в
высокодетальном режиме в сутки:
- при одном ППИ
160 тыс.км2
Агрегатный отсек
- при двух ППИ
320 тыс.км2
Батарея солнечная
Средняя
системы,
производительность
состоящей
из
космической
трех
КА,
в
высокодетальном режиме в сутки :
- при одном ППИ
250 тыс.км2
Приборный отсек
- при двух ППИ
500 тыс.км2
Гиперспектральная аппаратура
- при трех ППИ
750 тыс.км2
Согласно
Отсек целевой аппаратуры
Оптико-электронная
аппаратура
Антенное устройство
высокоскоростной радиолинии
Федеральной
космической
программе предусмотрено создание космической
системы в составе трёх аппаратов «Ресурс-П».
В
настоящее
время
АО
«РКЦ
«Прогресс»
Комплекс широкозахватной
мультиспектральной аппаратуры
изготавливает КА «Ресурс-П» №3 в соответствии с
Антенна командноизмерительной системы
Государственным контрактом
На КА «Ресурс-П» №2 дополнительно устанавливаются:
-
состоящей
Объединенная
двигательная установка
Устройство разворота и
фиксации гермоконтейнера
научной аппаратуры «Нуклон»
Силовой гироскопический
комплекс
системы,
производительность
комплекс научной аппаратуры «Нуклон», предназначенный для регистрации
космических лучей высоких энергий в диапазоне энергий от 1012 до 1015 эВ.
бортовой
радиотехнический
комплекс
автоматической
идентификационной системы судов (БРК АИС), предназначенный для
приема, обнаружения, оцифровки и хранения излучений объектов-носителей
сигналов АИС в бортовом запоминающем устройстве без обработки на борту КА
с последующим сбросом накопленной информации на наземную станцию.
№ 353-С003/12 от
24.05.12 г. Изготовление ведется по техническим
условиям 47КС 0000-0 ТУ.
Состав
«Ресурс-П»
систем,
устанавливаемых
№3,
также
а
решаемые
аналогичны КА «Ресурс-П» №1.
Запуск КА «Ресурс-П» №3 – март 2016 г.
на
КА
задачи

5.

Баллистическая структура КС «Ресурс-П» из двух КА
Параметры рабочих орбит КА «Ресурс-П»
№1, №2:
наклонение плоскости орбиты к плоскости
экватора
i = 97,28°
КА №1
драконический период обращения
TΩ = 93,97 мин
средняя высота орбиты
НСР от 470 до 480 км
Относительное положение КА №1 и КА №2:
по аргументу широты в плоскостях рабочих
орбит U1,2=180°
направление
на Солнце
КА №2
по долготе восходящих узлов орбитальных
плоскостей Ω1,2=23,49°
Местное среднее солнечное время:
для КА №1
10 ч 22 мин
для КА №2
11 ч 55 мин

6.

Баллистическая структура КС «Ресурс-П» из трех КА
Параметры рабочих орбит КА «Ресурс-П» №1,
№2, №3:
КА №2
КА №1 наклонение плоскости орбиты к плоскости
экватора
i = 97,28°
драконический период обращения
TΩ = 93,97 мин
средняя высота орбиты
НСР от 470 до 480 км
Относительное положение КА №1, КА №2 и
КА №3:
направление
на Солнце
по аргументу широты в плоскостях рабочих
орбит U1,2= U2,3= U3,1=120°
КА №3
по долготе восходящих узлов орбитальных
плоскостей Ω1,2= Ω1,3=23,49°
Местное среднее солнечное время:
для КА №1
10 ч 22 мин
для КА №2 и №3
11 ч 55 мин

7. Сравнительные данные по ширине полосы захвата КА «Ресурс-П» с КА «Ресурс-ДК1» и другими КА ДЗЗ

«Ресурс-П»
38 × 38 км
R= 0,9 м
«Ресурс-ДК1»
28,3 × 28,3 км
R= 1 м
Pleiades
20 × 20 км
R= 0,7 м
Kompsat-2
15 × 15 км
R= 1 м
Ikonos
11 × 11 км
R=1 м
Cartosat-2
9,6 × 9,6 км
R=0,8 м
OrbView-3
8 × 8 км
R=1 м
EROS-B
7 × 7 км
R=0,7 м

8.

Wordl-View-2
(США)
GeoEye-1
(США)
GeoEye-2
(США)
Pleiades
(Франция)
Eros-B
(Израиль)
Кompsat-2
(Корея)
Cartosat-2
(Индия)
Год запуска
Wordl-View-1
(США)
Параметр
Ресурс-П
(Россия)
Основные информационные характеристики
высокодетальных КА ДЗЗ
2013
2007
2009
2008
2012
2010
2006
2006
2007
Разрешение, м
- ПХ-канал
1,0
0,5
0,45
0,41
0,25
0,7
0,7
1
0,8
- МС-канал
3,0
Нет
1,8
1,65
1,65
2,8
3,28
4
Нет
Полоса захвата
- километров
38
17
16
15
15
20
7
15
9,6
- пикселей (ПХ)
54300 34000 35600 36600 60000 28600 10000 15000 12000
5
нет
8
4
4
4
Нет
4
Нет
Кол-во спектральных
каналов (МС-канал)
Есть
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Наличие гиперспектральной аппаратуры
Есть
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Наличие широкозахватной аппаратуры
Нет
Точность геодезической
10*
3-7
3
2-6
3
20
35
5-10
привязки
данных
Примечание: * Ожидаемая точность при заложенных схемотехнических решениях, требует уточнения
по результатам оценки стабильности заимствованной конструкции
КА «Ресурс-П»:
- по разрешению и геопривязке уступает американским аналогам и находится на уровне лучших
европейских систем;
- по полосе захвата и комплексу спецаппаратуры превосходит все зарубежные аналоги.

9.

Характеристики КА ДЗЗ с гиперспектральной аппаратурой
Спектральный
0,47-1,05
диапазон, мкм
0,4 - 1,0
0,9 - 2,5
2009
н/д
HJ-1A
Китай
2001
8
0,45-0,905
0,83-1,74
1,58-2,49
3,0-5,0
IMS-1
Индия
2000
30
Warfighter-1 ARTEMIS
EnMAP
Германия
2000
30
TacSat-3
США
Hyperion
OrbView-4
(неудачный
запуск)
США
FTHSI
Ресурс-П
Россия
Наименование
аппаратуры
Год запуска
Разрешение, м
EO-1
США
Параметры
MightySat-2.1
(SINDRI)
США
Наименование КА
ГСА
HSI
HySI
HSI
2013
30
2013
30
2008
505
2008
100
0,42-1,03
0,4-2,5
0,4-1,05
0,45-0,95 0,45-0,95
0,95-2,45
40
Количество
спектральных
каналов
60
96
80
256
160
80
400
256
64
115
122
80
КА «Ресурс-П» превосходит аналоги по числу каналов ГСА в видимом диапазоне и
возможности комплексирования гиперспектральной и высокодетальной информации.

10.

О завершении лётных испытаний космической системы
«Ресурс-П» в составе КА №1 и №2
Лётные испытания КС «Ресурс-П» проводились в соответствии с «Программой
лётных испытаний космической системы «Ресурс-П» в составе двух космических
аппаратов (№1 и №2)» 353П371СН01-45347-1104.
29.05.2015г. Государственной комиссией по проведению лётных испытаний
космических комплексов социально-экономического, научного и коммерческого
назначения было принято Решение «О результатах лётных испытаний
космической системы «Ресурс-П» с космическими аппаратами №1 и №2».
Государственная комиссия постановила:
1. По результатам выполнения Программы лётных испытаний КС «Ресурс-П» с двумя КА
(№1
и
№2)
лётно-конструкторские
испытания
завершить.
Рекомендовать
Государственному Заказчику передать КА «Ресурс-П» №2 в эксплуатацию в составе
космического
комплекса
«Ресурс-П»
с
1 июня 2015г. Рекомендовать Государственному Заказчику доработанный НКПОР-РП к
эксплуатации с космическими аппаратами «Ресурс-П» №1 и №2.
2. Эксплуатацию КК «Ресурс-П» и НКПОР-РП КА №1 и №2 осуществлять по
документации генерального конструктора, имеющей литеру «О».
3. АО «РКЦ «Прогресс» представить Решение по использованию рабочего спектрального
диапазона ГСА.
4. АО «РКЦ «Прогресс» представить План мероприятий по реализации рекомендаций,
полученных в ходе лётных испытаний НКПОР-РП.
5. АО «НИИ ТП» представить План мероприятий по реализации замечаний, выявленных
в ходе лётных испытаний наземного комплекса приема, обработки и распространения
информации космической системы «Ресурс-П», созданного в рамках ОКР «Прием».
6. НИИЯФ МГУ совместно с АО «РКС» продолжить выполнение программы научных
экспериментов КНА «Нуклон».
7. АО «РКС» совместно с ФГУП «Морсвязьспутник» представить Решение по
размещению средств информационного взаимодействия на этапе штатной эксплуатации
БРК АИС.
Приступить к проведению зачётных испытаний КС «Ресурс-П» №1 и №2.
10

11.

Зачётные испытания космической системы «Ресурс-П»
в составе КА №1 и №2
Зачетные испытания КС «Ресурс-П» проводятся в соответствии с
«Программой зачётных испытаний космической системы «Ресурс-П»
в
составе
двух
космических
аппаратов
(№1
и
№2)»
353П371СН01-47879-1104 (далее «Программа ЗИ…»)
Цели зачётных испытаний:
подтверждение характеристик (в том числе предельно допустимых их
значений) КС в составе двух аппаратов, заданных в ТТЗ, в реальных
условиях функционирования;
определение возможности принятия КС с двумя КА в штатную
эксплуатацию.
Задачи зачётных испытаний:
Проверка характеристик КС в составе двух КА (№1 и №2) и
подтверждение их соответствия требованиям ТТЗ в части средней
производительности КС при осуществлении сброса информации на
ППИ в соответствии с согласованным Роскосмосом Перечнем
региональных и ведомственных ППИ, привлекаемых на этапе ЗИ.
Подтверждение выполнения заданных в ТТЗ требований к
надёжности КС.
Определение возможности принятия КС «Ресурс-П» с двумя КА
(№1 и №2) в штатную эксплуатацию.
11

12.

Новые информационные технологии,
реализованные в рамках КС «Ресурс-П»
Технология
потоковой обработки
Цели
Минимальное участие оператора
Повышение уровня автоматизации
Технологии геометрической калибровки
Использовались полигоны городов
Иркутск, Москва, Пятигорск, Самара и др.
Обработаны 318 тысяч ОТМ
для «Геотон-Л1», КШМСА и ГСА
Уточнены: положения ПЗС-матриц,
дисторсия и фокус объектива,
установочные углы БОКС
и съемочной аппаратуры
Технологии обработки,
внедренные на ППИ
Достигнута точность
геодезической привязки
(СКО) – 10 м
Выполнена отработка
на стенде ГК,
в НЦ ОМЗ ОАО РКС
Технологии радиометрической калибровки
Выполнена съемка
более 10 опорных полигонов
Получены точные коэффициенты
радиометрической коррекции
По перекрывающимся областям
уточнены коэффициенты коррекции
данных от отдельных ПЗС-матриц
Технология
стереообработки
Первая очередь СПО внедрена
Реализована стереобработка
в режимах съемки на одном и различных витках
на ППИ Росгидромета
(Москва, Новосибирск, Хабаровск)
Выполнена отработка
на опорном полигоне г. Самара
на ППИ Роскосмоса
(Железногорск)
Достигнута точность (СКО):
в плане – 2 м
по высоте – 1 м

13.

Завершение зачётных испытаний космической системы
«Ресурс-П» в составе КА №1 и №2
Решением Государственной комиссии
по
проведению
летных
испытаний
космических
комплексов
социальноэкономического, научного и коммерческого
назначения от 10 ноября 2015г.
Космическая система «Ресурс-П» с
космическими аппаратами №1 и №2
принята в эксплуатацию.
13

14.

Перспективы развития КС «Ресурс-П»
1.Наращивание орбитальной группировки КА «Ресурс-П».
Запланирована разработка двух КА «Ресурс-П» № 4 и № 5.
Со сроками запуска 2017г. И 2018г. Соответственно.
2.Развитие
«Ресурс-П».
3.Разработка
«Ресурс-ПМ»
технологий
обработки
перспективной
данных
космической
от
КС
системы
14

15.

Перспективы развития КС «Ресурс-П»
Направления развития технологий
обработки данных от КС «Ресурс-П»
Совершенствование технологии
потоковой обработки
С целью повышения уровня автоматизации
и сокращения доли ручного труда
Создание единой унифицированной
технологии обработки данных
от всех типов съемочных устройств
На основе объединения процессов первичной обработки,
контроля входных/выходных данных,
каталогизации и получения
выходных информационных продуктов
Создание технологии
автоматического контроля геопривязки,
геометрической
и радиометрической калибровки
Повышение качества выходных
информационных продуктов
Радиометрического и геометрического качества
и на основе комплексирования данных
от различных съемочных устройств

16.

Перспективы развития КС «Ресурс-П»
Общий вид и основные технические характеристики КА «Ресурс-ПМ»
Параметр
Рабочая орбита:
• Высота, км
• Тип
Масса КА, кг
Ширина полосы захвата ОЭК ВР при наблюдении
в надир с зачетной высоты (Н=700 км), км
Разрешение на местности ОЭК ВР (проекция
пикселя на пов-ть Земли в надире, Н=700 км), м
• в панхроматическом диапазоне
• в спектрозональных каналах
Мощность СЭП, Вт:
• среднесуточная
• пиковая
Емкость запоминающего устройства:
• ОЭК ВР
• ШМАСР
Характеристика
в диапазоне от 670 до 730
околокруговая, солнечносинхронная
5850
не менее 19
не более 0,4
не более 1,6
не менее 1150
не менее 2100
4 Тбит
1,9 Тбит
Скорость передачи информации на НППИ, Мбит/с
1200
Оперативность доставки информации на средства
НКПОР
от РМВ до 12 часов
Ориентация КА
трехосная
Угловая скорость перенацеливания КА, º/с
2
Максимальное время перенацеливания
оси визирования ЦА КА от трассы на угол
до ± 45° по каналу крена не
более 45 с
Точность отработки углового движения:
• по углу, угл. мин.:
по каналам крена и тангажа
по каналу рыскания
• по скорости, º/с
по каналам крена и тангажа
по каналу рыскания
Срок активного существования, лет
2
1
2х10-4
4х10-4
не менее 7
16

17.

Целевая аппаратура
Оптико-электронный комплекс высокого разрешения
Характеристики оптико-электронного комплекса
Главное
зеркало
Несущая труба
(РСНКТ)
Платформа
фокального узла
(РСНКУФ)
Платформа
главного
зеркала
(РСНКП)
Блоки
ОЭП
Проставка
коническая
(РСНКПК)
Внутренняя
бленда
Узел
вторичного
зеркала
Характеристики телескопа
РичиОптическая схема
Кретьен
а
Фокусное расстояние , м
Коэффициент
экранирования
Угловое поле , град.
15,6
0, 392
1,76
Корректор
поля
Количество
и
границы
спектральных
диапазонов
наблюдения:
1 панхроматический канал –
8 спектрозональных каналов -
0.5…0.8 мкм,
0,40…0,45мкм;
0,45…0,51мкм;
0,51…0,58мкм;
0,58…0,62мкм;
0,63…0,69мкм;
0,70…0,74мкм;
0,77…0,89мкм;
0,86…1,05мкм.
Проекция
пикселя
в
панхроматическом
диапазоне
(H=700 км)
не более 0,4 м
Проекция
пикселя
в
спектрозональных
каналах
(H=700 км)
не более 1,6 м
Ширина полосы захвата при
наблюдении в надир с зачетной
высоты (H=700 км)
не менее 19 км
Предельная погрешность (3 )
определения
ориентации
визирной оси ОЭК ВР в
абсолютном пространстве при не более 3 угл. сек.
съемке Земли
Емкость ЗУ, Тбит
не менее 4

18.

Целевая аппаратура
Широкозахватная мультиспектральная аппаратура
Характеристика
Зачетная высота наблюдения, км
Значение
700
Границы (по уровню 0,5) спектральных
диапазонов наблюдения, мкм:
- в панхроматическом канале
0,5-0,8
- в спектрозональных каналах
0,45-0,51;
0,51-0,58;
0,63-0,69
0,71-0,75;
0,76-0,80;
0,77-0,89
0,85-0,89
0,89-0,96
- в коротковолновом ИК канале
1,55-1,70
Разрешение на местности при Н=700км
(проекция пикселя на поверхность
Земли в надире), м
в
панхроматическом
диапазоне
- в спектрозональных каналах
не более 10,0
- в коротковолновом ИК канале
не более 20,0
Разрядность квантования сигнала,
не более 5,0
не менее 12
бит/пиксель
Длительность режима съемки на витке:
не менее 20 мин
Ширина
полосы
захвата
при
наблюдении в надир с зачетной
высоты, км
100-120

19.

Целевая аппаратура
Гиперспектральная аппаратура «Бисер»
Характеристика
Значение
Зачетная высота наблюдения, км
700
Границы
спектральных
диапазонов наблюдения, мкм:
0,45-0,95 (ВД)
0,9-2,3(КИК)
количество
интервалов
спектральных
Разрешение
на
местности
(проекция
пикселя
на
поверхность Земли в надире), м
спектральное разрешение, нм
100÷120 (ВД)
130÷150 (КИК)
45
4,2 (ВД)
5,5 (КИК)
Разрядность
квантования
сигнала, бит/пиксель
полоса захвата в надире, км
не менее 14
44
- целесообразность установки гиперспектральной
аппаратуры уточняется по результатам ЭП

20.

20