Орбитальная станция «Скайлэб» дает возможность расширить исследования природных ресурсов Земли. Комплект для экспериментов по исследованию ресурсов Земли (EREP) будет использован для осуществления задач программы.

Рис. 139. Исследования Земли с борта станции "Скайлэб": I — океанография; II — загрязнение воздуха; III — метеорология; IV — загрязнение воды; V — сельское хозяйство; VI — геология; VII — минеральные ресурсы; VIII — водные ресурсы; IX — лесные массивы

Фотографирование с космического летательного аппарата, находящегося на орбите Земли, в видимых и инфракрасных длинах волн оказалось очень ценным для составления географических и метеорологических карт на значительных участках Земли. Систематическое применение дистанционных датчиков с использованием дополнительных длин волн может помочь при составлении карт земных ресурсов и карт землепользования. Объектами изучения в этом случае являются земли под посевом и лесной и растительный покров, типы почв, водные запасы в виде льда, залежи минералов, температура поверхности моря, размещение областей с высоким содержанием кормов для рыб и т. д. (рис. 139).

В июле 1972 г. в США был запущен спутник ERTS-1 предназначенный для исследования природных ресурсов. Спутник ERTS-1, запущенный на круговую полярную орбиту (с высотой 1000 км), систематически дает изображение территории США и некоторых других стран в нескольких диапазонах, включающих видимые и инфракрасные участки электромагнитного спектра.

Использование комплекта EREP на станции «Скайлэб» является следующим шагом в изучении природных ресурсов. С помощью комплекса EREP будет осуществляться фотографирование в видимом свете и в инфракрасных лучах поверхности Земли и исследования с использованием микроволновой радиометрии. Пленка комплекта EREP и имеющаяся на борту станции аппаратура позволят собрать большое количество информации. Это докажет эффективность использования аппаратуры для исследования Земли. Планируемые исследования дадут возможность определить типы датчиков, схемы решений, необходимые для идентификации специфических земных ресурсов и характеристик. Будут определены также методы обработки и интерпретации информации, а также эффекты атмосферного рассеяния и ослабления.

Из более чем 300 выдвинутых предложений в программу исследований с помощью комплекта EREP были отобраны 146. Эти исследования подразделены на 170 отдельных задач, направленных на изучение проблем из 32 прикладных областей.

Комплект EREP на станции «Скайлэб» состоит из шести датчиков с соответствующим оборудованием для них. Это оборудование включает электронные приборы для обработки информации каждого датчика, пульт управления, основные и резервные магнитофоны. Фотографирование с помощью комплекта EREP существенно расширит представление о явлениях, связанных с земными ресурсами. Такое фотографирование будет осуществляться посредством одновременной экспозиции с использованием шести камер, а также посредством фотометрии, которая обеспечит более точные данные об уровнях интенсивности света в зависимости от ширины полосы на жаждой фотографии.

Спектроскопические исследования в инфракрасном свете будут проводиться в длинах волн, нерегистрируемых на фотопленке. Они обеспечат информацию, с помощью которой можно графически изобразить опознаваемые спектральные черты наблюдаемых явлений. Можно получить профили плотности и влажности атмосферы, действуя одновременно в частотах, пропускаемых атмосферой, и в частотах, поглощаемых атмосферой.

Микроволновое радиометрическое оборудование даст возможность из-за своей низкой чувствительности к атмосферной влажности получать в любую погоду информацию о влажности и температуре на поверхности и о распространении растительности. Микроволновая радиометрия над океанами дает информацию о ветре и морских условиях.

Для работы с датчиками требуются два человека. Пульт управления содержит отдельные включатели, которые активируют и выбирают режим работы для пяти датчиков комплекта EREP. Имеются также главные переключатели мощности и регуляторы для магнитофона. Назначенный член экипажа будет нести ответственность за работу каждого датчика с пульта управления в период его работы. Другие функции членов экипажа включают локализацию кадровой камеры

Рис. 140. Программа исследования природных ресурсов Земли (EREP). Показаны области Земли, которые попадают в зону действия этой программы: 1 — исследования с помощью топографической камеры (эксперимент S190B); 2 — исследования с помощью комплекта кадровых телевизионных камер MPF (эксперимент S190A); 3 — исследования с помощью спектрометра (эксперимент S191); 4 — исследования с помощью радиометра диапазона L (эксперимент S194); 5 — исследования с помощью многодиапазонной сканирующей телевизионной камеры MSS (эксперимент S192); 6 — исследования с помощью микроволнового зонда RSA (эксперимент S193)

эксперимента S190A у смотрового окна, изменение комбинаций пленка-фильтр и изменение линзовых насадков по мере необходимости, а также замену и возвращение отснятых кассет с пленками. Один член экипажа будет осуществлять наведение телескопа-видоискателя, что позволит получать изображения объектов в видимых лучах со сканированием при помощи спектрометра, используемого в эксперименте S191. Камера эксперимента S190B, предназначенная для получения изображений поверхности Земли, будет использована третьим членом экипажа для наблюдения со стороны, противоположной Солнцу, через шлюз в лабораторном отсеке. Замена и возвращение отснятой пленки в этом .эксперименте осуществляется также членами экипажа. Другой важной функцией экипажа является обеспечение координирования деятельности наземных станций с работой приборов комплекта EREP. Требуется принятие решений в реальном масштабе времена из-за местных погодных условий и условий облачности. Эта важная функция космонавтов оптимизирует использование комплекта EREP и, следовательно, максимально увеличит полезную информацию для руководителей эксперимента. Охват поверхности Земли приборами комплекта EREP схематично показан на рис. 140. Шесть датчиков, составляющих комплект EREP, можно разделить по функциональным назначениям: фотографирование, инфракрасные наблюдения и микроволновые исследования. Описание всех датчиков дано ниже.

А. Фотографирование с орбиты

Эксперимент S190A.

Исследования с помощью комплекта кадровых телевизионных, камер MPF (рис. 141, 142).

Руководитель проекта К. Демел.

Цель эксперимента.

Рис. 141. Эксперимент S190A. Многодиапазонная камера для фотографирования земной поверхности: 1 - комплект кадровых телевизионных камер MPF (эксперимент S190A); 2 - внутреннее переговорное устройство; 3 - ИК-спектрометр (эксперимент S191)

Многоспектральное фотографирование путем отбора различных комбинаций пленка — фильтр для широкого диапазона научных изучений Земли. Можно проводить изучение деталей, которые не обнаруживаются при обычном фотографировании. Пространственное разрешение составит 30 м, охват земной поверхности 161 км. Предполагается наблюдение таких характеристик, как загрязнение воды, геологические особенности, развитие столичных и городских районов и некоторых других. Шесть камер высокой точности с согласованным угловым разносом и фокальными длинами монтируются совместно. Используются следующие комбинации длина волны — пленка:

Длина волны		Пленка
Нанометры 500-600 600-700 700-800 800-900 500-800 400-700	Микрометры 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-0,8 0,8-0,9 0,5-0,8 0,4-0,7	Пан черно-белая Пан черно-белая Инфракрасная черно-белая Инфракрасная черно-белая Инфракрасная цветная Цветная с высоким разрешением

Эксперимент S190B.

Исследования с помощью топографической камеры, выставляемой в шлюз, ориентированный «от Солнца» (рис. 143). Руководитель проекта К. Демел.

Цель эксперимента.

Рис. 142. Эксперимент S190A. Многодиапазонная камера на станции «Скайлэб» (а); вид снаружи (б); вид из окна причальной конструкции (в): 1 - окно причальной конструкции; 2 - одна из шести камер; 3 - пульт управления

Получение снимков высокого разрешения небольших районов в пределах поля зрения датчиков комплекта EREP. Полученные данные помогут при интерпретации информации, собранной с помощью других датчиков (см. рис. 144). Будет представлена возможность осуществить фотографирование с высокой разрешающей способностью Земли с обитаемого космического летательного аппарата. Ожидают, что пространственное разрешение составит 11 м; охват земной поверхности 109 км. Предполагаемая разрешающая способность будет значительно лучше, чем при фотографировании во время прежних управляемых полетов или при фотографировании с помощью камеры эксперимента S190A.

Для этого эксперимента потребуется один член экипажа для того, чтобы распаковать камеру, установить ее в шлюзе, осуществить управление ею и снова запаковать. Необходимо будет зарядить камеру, а после экспонирования возвратить пленку на Землю в отсеке экипажа ОБК «Аполлон».

Рис. 143. Эксперимент S190B. Камера для получения фотографий земной поверхности с высоким разрешением: 1 - панель управления; 2 - контейнер с пленкой

Б. Наблюдения в инфракрасной части спектра

Эксперимент S191.

Исследования с помощью ИК-спектрометра (рис. 144, 145).

Руководитель проекта д-р Т. Л. Барнетт.

Цель эксперимента.

Обеспечение данных для оценки природных ресурсов Земли с помощью датчиков в определенных диапазонах видимого и инфракрасного спектров и для качественной оценки эффектов атмосферного рассеяния. Полученная информация позволит ученым в различных областях науки определить полезность использования спектрометра. При использовании фильтров спектрометром можно проводить измерения в рабочем диапазоне 0,4-2,4 мкм и 6,2— 15,5 мкм (400-2400 и 6200-15500 нм). Используемый спектрометр обладает способностью наведения и слежения в диапазонах 0-45° вперед от надира, 0-10° назад от надира и 0-20° — вбок от надира с пространственным разрешением 0,46 км. Космонавт будет пользоваться видоискателем и следящим телескопом с целью увеличения электронного изображения для нахождения интересных областей на Земле, которые будут находиться в его поле зрения менее минуты.

Эксперимент S192.

Исследования с помощью многодиапазонной сканирующей телевизионной камеры MSS (рис. 146).

Руководитель проекта д-р С. К. Корб.

Цель эксперимента.

Получение и регистрация па пленке сигналов датчиков, представляющих собой изображения выбранных для изучения участков. Датчики будут работать в 13 диапазонах видимой и инфракрасной областей спектра (0,4-12,5 мкм). Исследователи затем могут определить полезность полученных данных для идентификации сельскохозяйственных культур, картирования растительности, измерений содержания влаги в почве, обнаружения загрязненных участков в больших водоемах и картирования температуры на поверхности. Расщепитель лучей используется для разложения падающего излучения на компоненты видимых, инфракрасных и тепловых инфракрасных длин волн. Тройная призма спектрометра будет рассеивать падающее излучение в видимой и инфракрасной областях спектра. Поле зрения аппарата составляет примерно 11°; с его помощью будут изучаться полосы поверхности Земли шириной 74 км с разрешением примерно 79 м.

Рис 144. Эксперимент S191. Обзор земной поверхности камерами программы EREP на каждом витке: 1 - след траектории; 2 - эксперимент S190A (161х161 км); 3 - ограничения на поворот камеры в эксперименте S191: 45° вперед от линии надира, 20° - в сторону, 10° - назад; 4 - эксперимент S191 (участок, диаметром 0,46 км)

Рис. 145. Эксперимент S191. Инфракрасный спектрометр: 1 — телескоп; 2 — пульт управления; 3 — камера; 4 — переключатели

Рис. 146. Эксперимент S192. Многодиапазонная сканирующая телевизионная камера MSS: 1 — вспомогательные детекторы; 2 — калибровочное устройство; 3 — котировочное устройство: 4 — предварительные усилители и детекторы

Рис. 147. Эксперимент S193. Микроволновой радиометр, радиолокатор и радиовысотомер: 1 - ферма комплекта ATM; 2 - передний излучатель; 3 - пластина с алюминиевым покрытием; 4 - задний излучатель; 5 - шарнирное устройство; 6 - параболическая антенна

Эксперимент S193.

Исследования с помощью микроволнового зонда RSA (рис. 147),

Руководитель проекта Д. Э. Эванс.

Цель эксперимента — обеспечить одновременное измерение отраженных радиолокационных сигналов и испускаемого микроволнового излучения от поверхности Земли и океана; получить альтиметрические данные, относящиеся к влиянию состояния океана на результаты измерения. Полученные сведения обеспечат информацию относительно сезонных изменений снежного покрова и границы замерзания почвы, сезонных изменений растительного покрова, паводков и наводнений, типа и структуры почв, ледового покрова на морях и озерах и состояния поверхности океана. Передатчик радиолокационных сигналов и приемник отраженных сигналов, а также испускаемое микроволновое излучение будут работать на частоте 13,9 ГГц. Величины

Рис. 148. Эксперимент S194. Радиометр диапазона L для измерения температуры земной поверхности: 1 - оборудование эксперимента S194; 2 - протонный спектрометр; 3 - причальная конструкция; 4 - радиопрозрачный колпак из пенопласта; 5 - теплозащитное покрытие

отраженного сигнала будут измеряться как функции угла падения. Прибор работает в нескольких режимах; максимальная направленность вперед составляет 48°, максимальная направленность вбок — 48°. Охват земной поверхности в надире составляет 11,1 км в диаметре. Импульсный радиолокационный высотомер имеет ту же антенну, что и комплект приборов в микроволновом эксперименте, он будет регистрировать нормальное отражение радиолокационных импульсов. Оценка этих импульсов обеспечит информацию о влиянии состояния океана на характеристики импульсов. Высотомер обладает способностью определять надир, что позволит ему дать более точную ориентацию по вертикали, чем это может обеспечить другая аппаратура орбитальной станции.

Эксперимент S194.

Исследования с помощью радиометра диапазона L (рис. 148)

Руководитель проекта Д. Э. Эванс.

Цель эксперимента.

Определение яркостей температуры поверхности Земли с большой степенью точности с помощью радиометра на частоте 1,43 ГГц. Результаты подобных измерений послужат дополнением к эксперименту S193. Влияние облачного покрова на радиометрические измерения можно определить путем сравнения измерений на различных частотах в экспериментах S193 и S194 (13,9 ГГц и 1,43 ГГц). С помощью этого прибора будут изучаться полосы земной поверхности шириной в 111 км.