Дистанционное зондирование Земли

Использование гиперспектральной инфракрасной аппаратуры позволяет решать целый ряд приоритетных задач дистанционного зондирования Земли из космоса, в том числе повышение достоверности краткосрочного и среднесрочного метеопрогноза, исследование глобальных климатических процессов, мониторинг и предупреждение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Аппаратура ИКФС‑2 предназначена для измерения спектров уходящего теплового излучения системы «атмосфера – поверхность Земли» и получения на их основе детальной информации о состоянии и составе атмосферы.

Измеряемые прибором спектры служат исходными данными для решения обратной задачи переноса излучения в атмосфере и позволяют получать следующие виды целевой информации:

• вертикальные профили температуры и влажности

• общее содержание и вертикальный профиль (в 2-3 слоях) озона

• определение температуры подстилающей поверхности (суши и океана), определение температуры и давления на верхней границе облачности, доли покрытия облачностью

• определение концентраций всех климатически важных газовых составляющих атмосферы, в том числе углекислого газа CO₂, метана CH₄, закиси азота N₂O, озона O₃, водяного пара H₂O, а также фреонов

• определение концентрации диоксида серы SO₂ в атмосфере в результате вулканической активности

• определение концентрации угарного газа CO в атмосфере в результате лесных пожаров (требуются измерения в диапазоне длин волн вблизи 4,6 мкм)
  

Фурье-спектрометр ИКФС‑2 состоит из оптико-механического блока, устанавливаемого в открытом космосе на приборной платформе космического аппарата, и модуля электроники, располагаемого в герметичном отсеке.

Наземная радиометрическая и спектральная калибровка фурье-спектрометра ИКФС‑2 проводится на стенде тепловакуумных испытаний Центра Келдыша. Вакуумный стенд оснащен охлаждаемыми жидким азотом криопанелями, имитаторами Солнца и Земли, что позволяет воспроизводить условия работы аппаратуры на орбите.

Фурье-спектрометр ИКФС‑2 в составе космического аппарата «Метеор‑М» № 2 функционирует на орбите с 8 июля 2014 года, подтвердив требуемый срок активного существования. Результаты сопоставления регистрируемых прибором спектров с независимыми спутниковыми измерениями свидетельствуют о надлежащем качестве и стабильности радиометрической и спектральной калибровки. Информация используется для решения задач гидрометеорологического обеспечения.

В 2019 году успешно завершены летные испытания ИКФС‑2 в составе КА «Метеор‑М» № 2-2.

В 2020 году изготовлен прибор ИКФС‑2 для КА «Метеор‑М» № 2-3 и поставлен заказчику.

Ведутся работы по созданию инфракрасных фурье-спектрометров для космических аппаратов «Метеор‑М» № 2-4, № 2-5, № 2-6.

Для гидрометеорологического и океанографического космического комплекса мониторинга Земли четвертого поколения «Метеор‑МП» разрабатывается фурье-спектрометр ИКФС‑3. Важными усовершенствованиями аппаратуры ИКФС‑3 являются расширение рабочего спектрального диапазона до (3,6-15,5) мкм, улучшение качества покрытия поверхности Земли за счет применения многоэлементных фотоприемников и улучшение пространственного разрешения прибора в надире с 30 км до 10‑15 км.

Основные технические характеристики ИКФС‑2

Маршрут съемки ИКФС‑2 в составе КА «Метеор‑М» № 2 на витках 34007-34015 (полусуточные данные за 27 января 2021 года); ширина полосы обзора – 1500 км; для каждой точки наблюдения регистрируется спектр излучения атмосферы высокого спектрального разрешения (2701 спектральный канал)

Яркостная температура (К) в отдельном спектральном канале 900 см^-1 (всего каналов: 2701); измерения ИКФС-2 в составе КА «Метеор‑М» № 2 за 13-16 ноября 2020 г.