MSG

Новый европейский «метеоролог»

MSG 1 – первый КА второго поколения метеорологической системы Европы Meteosat. Само его название получено как аббревиатура Meteosat Second Generation, хотя обычно сокращение MSG подразумевает в английском языке слово «сообщение» (message). Запуск MSG 1 стал радостным сообщением как для Европейского космического агентства, так и для Европейской организации по эксплуатации метеорологических ИСЗ (Eumetsat), в которую входят 18 европейских стран (Австрия, Бельгия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Люксембург, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Швеция, Испания, Швейцария, Турция и Великобритания) и еще пять государств на правах кооперативных членов (Словакия, Венгрия, Польша, Хорватия и Югославия). КА будет обеспечивать прогноз погоды в Европе и других частях света.

Европейская геостационарная метеорологическая спутниковая система Meteosat успешно используется с 1977 г., обеспечивая практически непрерывную передачу изображений Земли, а также предоставляя ряд других услуг странам – членам Eumetsat и ЕКА. Информацию Meteosat принимают также пользователи из ряда государств Западной и Восточной Европы, Африки, Северной и Южной Америки, Ближнего Востока и даже полярники, находящиеся в Арктике и Антарктиде.

До сих пор было выведено на ГСО семь КА серии Meteosat трех типов (три собственно Meteosat, три «оперативных» Meteosat и один «переходный ко второму поколению» Meteosat). В настоящее время три из них эксплуатируются: Meteosat 5, 6 и 7 (см. табл.). Ряд этих аппаратов некоторое время сдавались в аренду даже Национальному управлению по океанам и атмосфере США (NOAA) в рамках трехстороннего соглашения Eumetsat, ЕКА и NOAA по взаимной помощи в случае отказов геостационарных метеоспутников (их легко вычислить по таблице: точки стояния таких аппаратов лежали далеко к западу от нулевого меридиана).

Первоначально с 1977 г. системой управляло ЕКА. В январе 1987 г. формальная ответственность за Meteosat была передана Eumetsat, а с 1 декабря 1995 г. повседневное управление КА было возложено на ее специализированный центр в Дармштадте (ФРГ). При этом в ноябре 1995 г. были выведены из системы два загарантийных КА Meteosat 3 и 4.

Однако в связи с изменением требований к оперативности и точности метеопрогнозов возникла необходимость создания нового поколения геостационарной метеорологической спутниковой системы. Принципиальное решение о ее создании было принято ЕКА и Eumetsat еще в 1984 г. Тогда же начался процесс определения облика будущей системы, завершившийся к 1990 г. официальным началом работ по MSG. Главными целями создания MSG стало обеспечение бесперебойного функционирования сети Nowcasting, передающей краткосрочные прогнозы, формирование цифровых прогнозов погоды и контроля климата в Европе и Африке после завершения работы КА первого и переходного поколений.

Предварительное определение вида системы и характеристик ее составных частей, спутников, наземной инфраструктуры проводилось в 1994–95 гг. В космический сегмент системы было решено включить три КА, изготовляемые европейским индустриальным консорциумом во главе с французской компанией Alcatel Space Industries. С середины 1995 г. начались детальные проработки MSG. Распределение ролей между ЕКА и Eumetsat закрепило соглашение от начала 1994 г., которое затем было расширено и детализировано в конце 1996 г., охватив еще и сферу закупки КА. ЕКА отвечало за изготовление первого спутника согласно техническим требованиям, согласованным с Eumetsat, а также должно было выступать заказчиком MSG 2 и MSG 3 от имени Eumetsat. В свою очередь Eumetsat согласился внести третью часть финансирования на создание КА MSG 1 и полную сумму на приобретение MSG 2 и 3, заключить контракты на пусковые услуги, обеспечить формирование наземного сегмента, вести эксплуатацию системы MSG в течение как минимум 12 лет от запуска MSG 1. Стоимость программы была определена в примерно 636 млн $.

Также в 1994 г. Eumetsat заключил рамочное соглашение с компанией Arianespace о пусковых услугах по выводу КА MSG на орбиту. Разработка спутников началась в середине 1995 г., а на следующий год уже прошел обзор эскизного проекта. После завершения в декабре 1996 г. обзора проекта наземного сегмента Eumetsat начал закупку различных элементов для наземной части системы MSG. Технические проекты КА и «наземки» были подвергнуты критическим обзорам во второй половине 1998 г., а всей системы – в конце 1999 г.

Первый экземпляр КА MSG для наземной отработки был собран и испытан в 1998–99 гг. По материалам испытаний в начале 2000 г. совместная квалификационная комиссия заказчиков и производителей подтвердила выполнение технических требований. Тем временем первый летный MSG 1 был собран в течение 1999–2000 гг. и прошел испытания во второй половине 2000 г. Сборка наземного сегмента системы, начатая во второй половине 1999 г., завершилась успешными испытаниями на рубеже 2000–01 гг. Тогда же было объявлено, что MSG 1 должен выйти на ГСО в точку стояния 0° в середине 2002 г.

Переход от системы Meteosat первого поколения к MGS начнется с запуска КА MSG 1. Его орбитальные испытания должны занять 6 месяцев. Затем до конца 2003 г. должно пройти постепенное замещение системы первого поколения новой системой. В течение этого периода обе системы будут функционировать параллельно. Через 18 месяцев после запуска MSG 1 (т.е. в феврале 2004 г.) планируется запуск MSG 2 тоже в точку 0°. Он будет использоваться в качестве «горячего» резерва. С момента завершения его испытаний система первого поколения должна быть выведена из эксплуатации.

По существующим планам, приблизительно через 7 лет после запуска MSG 1 на орбиту должен выйти MSG 3. Он позволит довести суммарное время эксплуатации системы второго поколения как минимум до 12 лет. Однако в 2000 г. на Совете Eumetsat был поднят вопрос о возможности расширения программы MSG. Приобретение четвертого спутника MSG позволило бы увеличить срок эксплуатации системы еще на 7 лет.

Наземный сегмент системы MSG включает:

станции управления, приема, предварительной обработки и распространения информации. Главная из них расположена в штаб-квартире Eumetsat. Имеется еще ряд аналогичных станций;
прикладные наземные станции, которые обеспечивают прием только метеорологических и геофизических данных и изображений.

Система MSG позволит существенно повысить скорость поступления и качество метеоинформации для составления прогнозов погоды, контроля климата и других близких приложений. Основные отличия MSG от системы первого поколения заключаются в следующем:

двенадцать спектральных каналов по сравнению с используемыми сейчас тремя обеспечат более точные данные по всей атмосфере Земли, что позволит значительно улучшить числовые модели прогнозов погоды;
15-минутный цикл передачи изображений по сравнению с нынешним 30-минутным обеспечит поступление более оперативных данных для сети Nowcasting, тем самым повысив точность прогнозов быстротекущих погодных явлений типа гроз, ливней, ухудшения видимости или тумана;
улучшенное горизонтальное разрешение изображений в видимом спектральном канале (1 км по сравнению с 2.5 км сейчас), что также очень поможет предсказаниям начала и окончания быстротекущих погодных явлений и стихийных бедствий.

Полностью цифровая передача данных с MSG улучшит работу системы и упростит обслуживание наземного оборудования. Кроме того, установка на MSG прибора GERB позволит продолжить сбор важных данных для исследования климата. Дополнительная полезная нагрузка обеспечит ретрансляцию информации с аварийных буев в оперативные штабы спасения.

Характеристики и возможности MSG 1

КА MSG 1 обеспечивает:

многоспектральную съемку облачного слоя, земной поверхности и света, испускаемого атмосферой, с улучшенным радиометрическим, спектральным, пространственным и временным разрешениями по сравнено с системой первого поколения;
получение метеорологических и геофизических данных для обеспечения метеорологических, климатологических исследований и контроля за изменениями окружающей среды;
сбор метеорологических данных с автономных метеоплатформ DCP и их ретрансляцию пользователям;
своевременное распространение спутниковых снимков, метеорологической информации для пользователей сети Nowcasting и краткосрочных прогнозов погоды;
поддержку вторичных полезных нагрузок научного или прикладного характера (аппаратура GERB и GEOSAR).

Сравнение аппаратов Meteosat первого (слева) и второго поколения.

Спутник имеет стартовую массу около 2000 кг при сухой массе 1000 кг. КА имеет цилиндрическую форму, диаметр 3.2 м, высоту 2.4 м. На внешней боковой поверхности установлена восьмисекционная СБ, обеспечивающая в конце гарантийного 7-летнего срока работы выработку электроэнергии мощностью не менее 700 Вт. Спутник стабилизируется на орбите вращением, совершая порядка 100 об/мин. Для перевода на рабочую орбиту и коррекции положения на ГСО имеется двухкомпонентная ДУ. КА имеет модульное строение. В среднем отсеке установлен прибор SEVIRI, в верхнем – транспондеры и антенны системы ретрансляции MCP, в нижнем – служебные системы КА.

Основной прибор КА – 12-канальный радиометр видимого и ИК-диапазонов с улучшенным разрешением изображений SEVIRI (Spinning Enhanced Visible & InfraRed Imager). С его помощью становится возможным не только получение более качественного изображения, но и псевдозондирование атмосферы. Оно особенно полезно для демонстраций в реальном времени и краткосрочного прогноза, а также имеет значение для глобального цифрового прогноза и климатических исследований. Восемь каналов из двенадцати будут работать в тепловом инфракрасном диапазоне спектра, обеспечивая получение постоянных данных о температуре облаков, земли и морской поверхности. Используя каналы в диапазонах, соответствующих длинам волн поглощения озона, водяного пара и углеродистого диоксида, SEVIRI также позволит метеорологам анализировать характеристики атмосферных воздушных масс, восстанавливая трехмерный вид атмосферы. Частота передачи глобальных изображений Земли прибором – один раз в 15 мин. Разрешение в широкополосном видимом диапазоне высокого разрешения (HVR-диапазон) достигает 1 км. Скорость передачи данных с борта – 3.2 Мбит/с, скорость их распространения – 1 Мбит/с.

Для сбора метеоданных с платформ DCP и их ретрансляции на борту КА имеется система MCP (Mission Communication Payload), состоящая из аппаратуры GTS (канал ретрансляции в реальном масштабе времени), HRIT (высокоскоростная передача информации с бортового запоминающего устройства в сжатой форме) и LRIT (низкоскоростная передача сокращенного набора данных с бортового запоминающего устройства). По сравнению с системой первого поколения число каналов существенно выросло.

Главная дополнительная полезная нагрузка – прибор для наблюдения с геостационарной орбиты за радиационным бюджетом Земли GERB (Geostationary Earth Radiation Budget). Он будет следить за балансом падающей, отраженной и излученной Землей энергии. GERB сможет вести измерения в двух широкополосных каналах: диапазон 0.35–4.0 мкм, охватывающий спектр Солнца, и 0.35–30 мкм, покрывающий электромагнитный спектр. Точность измерения потоков отраженной солнечной радиации и испускаемой тепловой радиации верхней атмосферы составит 1%. Совет Eumetsat в ноябре 1998 г. решил профинансировать установку двух подобных приборов GERB на КА MSG 2 и 3.

Также на MSG 1 установлен ретранслятор системы поиска и спасения GEOSAR. Он будет передавать сигналы на частоте 406 МГц от аварийных буев и маяков на центральную европейскую станцию приема сигналов бедствия международной спутниковой системы COSPAS-SARSAT, которая будет уже транслировать информацию для быстрой организации спасательных операций.

Расчетная точка стояния MSG 1 – 0° долготы над Гвинейским заливом, откуда он сможет наблюдать за территорией Европы, Африки, части Индийского и Атлантического океанов. При необходимости КА может быть смещен на 50° к востоку или западу.

Перевод в точку стояния должен завершиться к концу сентября, после чего начнется этап орбитальных испытаний. Передача первого изображения с прибора SEVIRI ожидается в конце октября. Регулярное распространение предварительных изображений ожидается с конца 2002 г. Начало штатной работы MSG 1 запланировано на сентябрь 2003 г.

Материал взят с сайта http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/