Quill (sun'iy yo'ldosh) - Quill (satellite)

Kviling eksperimental Amerika Qo'shma Shtatlari edi Milliy razvedka idorasi Birinchisi atrofida aylanib o'tgan 1960-yillarning (NRO) dasturi sintetik diafragma radar (SAR) kosmosdan Yer yuzi tasvirlarini hosil qilish uchun. Radar-tasvirlash Ushbu dizayndagi kosmik kemalar operatsion ravishda joylashtirilishi mo'ljallanmagan edi, chunki ushbu tizimning rezolyutsiyasi bir vaqtning o'zida eksperimental havoga tushadigan tizimlardan pastroq bo'lib, bu maqsadga xizmat qilmasligi ma'lum edi. Buning o'rniga, dasturning asosiy maqsadi radar to'lqinlarining atmosfera va ionosferaning katta hajmida tarqalishi sintetik diafragma xususiyatining ishlashini xavfli darajada pasaytiradimi yoki yo'qligini ko'rsatish edi.

NRO tomonidan dasturning batafsil tavsifi on-layn rejimida taqdim etildi.^[1]

Maqsadlar

Dastlab, radar yordamida ko'rishning asosiy foydasi uning tunda ishlash qobiliyati, shuningdek bulutlar yoki boshqa atmosfera to'siqlari orqali tasvirlash qobiliyati bo'lib, ular nafaqat ko'rinadigan spektrda, balki yaqin atrofdagi infraqizil va ultrabinafsha nurlarini yutib yuborgan yoki tarqalib ketgan. . Ammo radar shuningdek, qabul qilingan signalning foydasini taqdim etdi, bu allaqachon elektr energiyasi bilan ishlaydigan, zudlik bilan radio qayta uzatishga tayyor edi. Shunday qilib, ushbu loyiha tasviriy ma'lumotlarni real vaqtda uzatishni sinab ko'rish va SAR orbitasida sinash uchun vosita bo'ldi. Bunday translyatsiya uchun nazariya va san'at holati yaxshi tushunilganligi sababli, Quill missiyasining ushbu qismi uchun mavjud vositalar, hatto eng yaxshi tasvirlar isbotlangan bo'lsa ham, harbiy tahdidlarni baholash uchun zarur bo'lgan tafsilotlarni ko'rsatish uchun etarli bo'lmasligi tushunilgan. kutilganidek yaxshi. Shunga qaramay, ularning tajribalaridan nafaqat saboq olish kerak edi, balki bunday translyatsiyadagi har qanday muvaffaqiyat, bortdagi filmni qayta tiklamaslikdan himoya qilish edi, bu muammo dastlabki fotosurat sun'iy yo'ldoshlarining ko'pchiligini qiynagan edi.

Tavsif

Quill sun'iy yo'ldoshlari atrofida joylashgan Lockheed RM-81 Agena-D, shuningdek, orbital qo'shilishning yuqori bosqichi bo'lib xizmat qilgan. Orbitada harakatlanadigan transport vositasi va uning radar foydali yukining bosh pudratchisi Lockheed edi. Sinovni tezlashtirish uchun sub-pudratchi Goodyear tomonidan havoda ishlatish uchun mo'ljallangan sintetik-diafragma radarini kosmosga ishlashga va uzoq vaqt oralig'iga moslashtirildi, boshqa ishtirokchi tashkilotning tadqiqot guruhi tomonidan Quill bilan aloqasi hali o'rnatilmagan. maxfiylashtirilmagan.

Faqat bitta sun'iy yo'ldosh kerak bo'lsa-da, zaxira modeli va muhandislik modeli ham ishlab chiqarilgan. Birinchisi, OPS 3762, loyihaning barcha sinov maqsadlarini bajardi, faqat o'sha ishga tushirildi. Rasmiy NRO tarixiga ko'ra,^[2] "Qo'shma Shtatlardagi razvedka-sun'iy yo'ldosh dasturining dastlabki 20 yilida Quill… har qanday tabiatning yagona sun'iy yo'ldoshi edi, u boshlanishidan oxirigacha uchish, orbital operatsiyalar, o'qish va tiklanish bo'yicha mukammal ko'rsatkichga ega edi".

Sun'iy yo'ldoshdan ma'lumotlarni uzatishning kuchli signallariga bo'lgan ehtiyojni cheklash uchun juda katta signalni qabul qilish maydoniga (antenna maydoni) ega bo'lgan er stantsiyalari va keyinchalik tor nurli qabul qilish yo'nalishi kerak edi. Sun'iy yo'ldoshni osmon bo'ylab kuzatib borish uchun tezlik bilan silkitishga qodir katta antennalarga ega mavjud imkoniyatlar mavjud edi Nyu-Boston, NH va Vandenberg AFB Kaliforniya sohilida. Ushbu joylar, shuningdek, radarni yoqish va o'chirish va boshqa foydali yuklarni boshqarish buyruqlarini uzatish uchun ishlatilgan.

SAR ishlashi uchun zarur bo'lgan yon tomonga qarab antenna Agena silindrsimon korpusining bir tomoni bo'ylab deyarli bir tekisda o'rnatildi. Orbitada korpus o'ralgan, shunday qilib nur gorizontaldan 55 ° vertikal burchak ostida yo'naltirilgan. Taxminan 130 dengiz mili (nm) atrofida o'zgarib turadigan orbital balandliklardan nur er yuzini kengligi 10 nm kenglikda 160 nm masofada yoritgan va avtomobilning chap tomonida 93 nm atrofida joylashgan. zamin yo'li.^[3] 0,006-radius bo'ylab yo'l bo'ylab nur bir vaqtning o'zida dengiz bo'ylab 0,56 milni yoritib, har bir voqea joyidan er yuzi bo'ylab sayohat paytida qaytib kelishni davom ettirib, har bir sahna elementi uchun shuncha ma'lumot qulashi kerak edi ("yo'naltirilgan" "), keyinchalik signalni qayta ishlash jarayonida ushbu sahna elementidan qaytish kuchining yagona o'lchoviga (" rasm ").

Ishga tushirish

1964 yil 21-dekabrda ishga tushirilgandan so'ng, ma'lumotlar yig'ish to'rt kun davomida kunduzi ham, kechasi ham vaqti-vaqti bilan kuzatuv stantsiyalari orqali er boshqaruvchisi buyrug'i bilan amalga oshirildi. Shuning uchun Quill SAR-ning ishlashi ushbu ikkita erosti stantsiyalaridan maksimal masofada 900 mil (1490 km) masofada joylashgan transport vositalarining joylashuvi bilan cheklangan. Bunday mintaqalar deyarli AQSh tarkibida bo'lgan, ammo sharqiy stansiyadan Kanadaning bir qismini va g'arbiy qismdan Meksikaning bir qismini qamrab olishi mumkin. Nazoratchilar tomonidan NORAD (Shimoliy Amerika havo hujumidan mudofaa) hududida ishlash vaqtlari yanada cheklangan bo'lib, Meksikaning biron bir hududini yoritish yoki tasvirga olishdan saqlanishgan, ammo bu AQShning hamkori bo'lgan Kanadaga nisbatan amalga oshirilmagan. NORAD.

Ushbu noyob transport vositasiga haddan tashqari e'tibor bermaslik uchun uning orbitali yo'li U. S. foto sun'iy yo'ldoshlari foydalangan yo'lga o'xshardi. Tushga yaqin Vandenberg AFB-dan uchirilish dastlabki orbitaning kunduzi tushayotgan (janubga qarab) oyoq sifatida boshlanishini anglatganligi sababli, keyingi tushayotgan oyoqlar ham xuddi shunday harakat qildilar va ko'tarilgan (shimoliy tomonga) oyoqlar zulmat paytida sodir bo'ldi. AQSh tasviriy kengliklarida ko'tarilgan oyoqlar 018 ° T va 022 ° T oralig'idagi yo'llar bo'ylab, shimoliy-shimoliy-sharqdan ko'proq shimoliy tomonga o'tib, har bir yo'l yuqori shimoliy yoki janubiy kengliklarga borgan sari ushbu mintaqa ichida biroz sharqiy tomonga aylandi. Rasmga tushirish paytida tushayotgan (janubga qarab) oyoqlarning azimutlari 162 ° T dan 158 ° T gacha bo'lgan. Quyoshga qaragan foto-sun'iy yo'ldosh qarindoshlaridan farqli o'laroq, Kvill tushayotgan oyoqlarda shimoliy-sharqqa, ko'tarilayotganda shimoliy-g'arbiy tomonga qaragan.

Parvoz yo'li

Kvillning birinchi pastga tushadigan yo'li Janubiy Amerikani kesib o'tib, Janubiy Atlantika o'rtasidan pastda Antarktida yaqinidagi eng uzoq janubga etib bordi. Quyidagi ko'tarilish Afrikaning sharqiy qirg'og'ini kesib o'tdi, so'ng Pokistonni va Xitoyning g'arbiy uchini kesib o'tdi Olma ota Sovet Ittifoqida. Keyingi ko'tarilishlar o'xshash shakldagi yo'llarni bosib o'tdilar, ammo ularning har biri oldingisidan g'arbga bir orbital davrda erning aylanishi miqdori va g'arbiy orbitaning oz miqdordagi jami 22,5 ° atrofida "aylantirildi". Shunday qilib, ikkinchi tasvirsiz ko'tarilish Kaspiy dengizi orqali, uchinchisi g'arbiy Turkiya ustidan, to'rtinchisi Italiyaning Frantsiya bilan chegarasi yaqinida va beshinchisi Irlandiya ustidan o'tdi. Ettinchi ko'tarilish, Atlantika okeanining g'arbiy qismida birinchi bo'lib o'tdi Yangi Shotlandiya va Nyufaundlend va sakkizinchisi AQShning O'rta G'arbiy shtatlariga birinchi bo'lib etib keldi, u erda dastlabki tasvirlash hodisasi sodir bo'ldi.

U. S. "Quill" sun'iy yo'ldosh radarining 1964 yil dekabrida tasvirga olingan.

AQSh tasviriy kengliklarida tushayotgan (janubga qarab) yo'llarning to'plamlari avval Kaliforniyadan g'arbiy qismida Tinch okeanining hududlari bo'ylab sodir bo'ldi va deyarli bir kundan keyin AQShning sharqiy qismlari bo'ylab sodir bo'ldi. Muvaffaqiyatli intervaldan so'ng, AQSh bo'ylab yangi shimoliy va keyin janubiy yo'nalishdagi yo'llarning biri paydo bo'ldi, to'rtta ketma-ket to'rt kun ichida to'rtta to'plam bor edi, ulardan ikkitasi avvalgi ko'tarilgan yo'llarni kesib o'tdi. Filmdagi ma'lumotlarning so'nggi yozilishi 30-inqilobning pasayish paytida sodir bo'ldi. Ushbu film 33-orbitaning tushayotgan qismida Tinch okeanidan chiqarib tashlandi va tiklandi, shundan keyingina pastga bog'langan ma'lumotlar mavjud edi. Oxirgi zamin 72-chi orbitada tasvirlangan bo'lib, uning davomida tizim quvvatini ta'minlovchi kimyoviy akkumulyator zaryadsizlanib qolganligi sababli tasvirlash to'xtadi.

Eng uzun (30-orbitali) tasvir 1600 km (1600 km) ga cho'zilgan bo'lib, uning uzunligi sun'iy yo'ldosh kuzatuv stantsiyasining ufqidan yuqori bo'lgan maksimal masofa bilan cheklangan. Ma'lumotlarni yig'ish orbitada atigi 3,6 daqiqani egallagan.

Ma'lumotlarni qayta ishlash

Rasm ma'lumotlarini yozishning uchta usuli ishlatilgan. Eng yuqori sifatli ma'lumotlar bortda namoyish etildi katod nurlari trubkasi va fotoplyonkada yozib olingan. Bortdagi plyonkani tiklash o'sha paytdagi U. S. foto sun'iy yo'ldoshlari uchun qo'llanilgan usul bilan amalga oshirildi, u ochiq plyonkani o'z ichiga olgan qayta kirish paketini chiqarib tashlash va parashyut ostiga tushganda paketni havoda ushlab turish edi. Ushbu jarayon Quillning dastlabki ettita tasviriy ketma-ketligidan keyingina sodir bo'lmaganligi sababli, pastga bog'langan ma'lumotlardan olingan tasvirlar birinchi va oxirgi bo'lgan. Pastga bog'langan ma'lumotlar real vaqt rejimida shu kabi filmlarda va boshqalarda yozib olingan magnit lentalar. Ushbu filmlarning erta mavjudligi tasvir tarjimonlariga bortdagi film sun'iy yo'ldoshdan chiqarilishidan oldin dastlabki tasvirlar chegaralari va tarkibini kuzatish imkoniyatini berdi, bu imkoniyat optik plyonka-kamera datchiklarida mavjud emas.

Pastki yo'nalish orqali qaytarilgan ma'lumotlar pastki havolaning xususiyatlari tufayli pasaytirilgan sifatga ega edi, shuning uchun erga tushgan signal plyonkalari bortda bir vaqtning o'zida ochilganidan pastroq bo'lishi kerak edi. Keyinchalik pastga bog'langan signallarning magnit lenta yozuvlaridan olingan signal plyonkalari biroz ko'proq zarar ko'rdi.

Uchta ro'yxatga olish manbalarining hammasidan signal plyonkasi erga ishlov berish korxonasida ishlab chiqilgan. O'sha paytda filmdagi SAR ma'lumotlarining optik ko'rinishi hech qanday tarzda radar tomonidan yoritilgan erning tasviriga o'xshamaydi. Buning o'rniga, u vizual tarzda deyarli shovqin kabi paydo bo'ldi, faqat u filmning uzunasiga cho'zilgan edi. Har bir chiziq turli xil radar diapazonini ifodalaydi va shu oraliqdagi ko'plab (so'zma-so'z minglab) er uchastkalarining bir-birining ustiga chiqadigan radar-qaytarish signallarining uzoq ketma-ketliklarini o'z ichiga olgan. Ushbu signallarni bir-biridan ajratish va har bir taqsimlangan signal hissasining har biridan relyef nuqtasiga mos keladigan har bir tasvir nuqtasida tegishli intensivlikning bitta nuqtasini yaratish uchun qo'shimcha ma'lumotlarni qayta ishlash kerak edi. O'sha paytda ish uchun mavjud bo'lgan yagona usul yuqori sifatli optik ma'lumotlar protsessori (Precision Optic Processor yoki POP) bo'lib, u havo va atrofdagi SAR tizimlari uchun maxsus ishlab chiqilgan edi.

Ushbu protsessor signal plyonkasidagi ma'lumotni har bir uzoq signal orqali lazer nurini o'tkazib o'zgartirdi, shundan so'ng signalning o'ziga xos quyidagi linzalari yordam beradigan shakli, intervalgacha taqsimlangan oilaning biriga o'xshash fokus harakatini keltirib chiqardi. ning silindrsimon linzalar, radar oralig'ini ifodalovchi nuqta ajratishlarini saqlab qolish bilan. Natijada darhol yana bir ochiq film paydo bo'ldi, bu ishlab chiqilgandan so'ng kerakli tasvirning salbiy tomoniga aylandi. Signalning o'lchovlari tarmoqli kengligi, shovqin-shovqin, fokusning aniqligi va boshqalar protsessorda to'g'ridan-to'g'ri tasvirni yaratuvchi yoritgich bilan ishlaydigan asboblar yordamida yaratilgan bo'lib, tasvir plyonkasining javob xususiyatlarining chiziqli emasligidan qochgan. Tasviriy tarjimonlarda foydalanish uchun ijobiy tasvirlarni o'z ichiga olgan yakuniy filmlar salbiy obrazli filmlardan olingan.

Ishlov beriladigan birinchi signal plyonkasi sakkizinchi inqilob paytida olingan birinchi tasvirni uzatish paytida bir-biriga bog'langan ma'lumotlardan real vaqtda yozib olingan. Shuning uchun, birinchi tasvirli filmning dastlabki bahosi boshqa ko'plab tasvirlash jarayonlaridan oldin mavjud edi. Bu birinchi tasvirning janubdan boshlanganligini ko'rsatdi Indiana va shimoliy-shimoli-sharqda davom etdi Michigan pastki yarimorol. Uning tasvirini 1: 250,000 bilan taqqoslash USGS xaritalar, ayniqsa, sarg'ishlarning o'ziga xos sarguzashtlarining ijobiy tanilgan shakliga asoslanib, ushbu maydonning joylashishini juda aniq ko'rsatib berdi. Vabash daryosi Indiana va yaqin atrofdagi avtomobil yo'llari va temir yo'llar va ba'zi shahar joylarida. Dastlabki rasm-kontent ma'lumotlarining dastlabki mavjudligi, orbitadagi tizimning keyingi tasvirlarni uzatishlarini boshqarishda yordam berish uchun tizimning dastlabki tasvir mahsuloti bilan bog'liq mulohazalardan foydalanish va er osti ekipajlarining kalibrlash moslamalarini kelgusidagi tasvirlar oralig'ida keyinchalik tasvirga olish uchun joylashishiga imkon berish uchun misol yaratdi. Birinchi tasvirdan kutilmagan bonus bu ba'zi temir yo'l poezdlarining joylashuvi, uzunligi va bo'yanishlari, shuningdek, ularning harakat tezligi va yo'nalishlarini aniqlash edi.

Maqsad uchun ishlab chiqilgan kuzatuv antennasi va yozib olish uskunalari kutilayotgan dastlabki ko'rish yo'lining etarlicha yaqinida joylashgan bo'lib, shu vaqt ichida radar impulslari shakli (radarning sun'iy yo'ldoshga qaytishidan ancha kuchli) kuzatilgan. Dastlabki tasvirlarni kuzatish orqali orbitali yo'l aniq aniqlangandan so'ng, ko'chma uskunalar shu kabi o'lchovlar uchun kelgusi tasvirlar oralig'ida tezda turli joylarga jo'natildi.

Qayta ishlangan tasvir o'lchovlari shuni ko'rsatdiki, sintetik diafragma yo'l bo'ylab 15 futdan (5 metrdan) ko'proq piksellar sonini ishlab chiqarishga muvaffaq bo'ldi va vaqti-vaqti bilan uning yarmi, Quillning 5 metr uzunlikdagi yon tomonga qarashli haqiqiy antennasi bilan imkon qadar kam. Eğimli diapazon o'lchamlari uzatilgan impulslarning uzunligi bilan cheklangan va er oralig'idagi o'lchamlari rasm bilan yanada cheklangan qisqartirish rasmlarning egiluvchanligi tufayli, ikkinchisi trassadagi qiymatdan taxminan 5 marta kattaroq, ammo ularning qiymatlari ushbu tajriba tomonidan izlanmagan.

Xarita xususiyatlariga taalluqli sirt xususiyatlari rasmlarda tez-tez uchrab turadigan bo'lib, barcha tasvirlar chizig'ining qirralari xaritalarda deyarli doimiy ravishda kuzatilishi mumkin edi. Shaharsozlik, avtomagistral naqshlari, kanallar, ko'priklar va aeroportlar kabi xaritada aniqlangan yirik xususiyatlardan tashqari, tasvirlarda boshqa tomoshabin tomonidan aniqlanadigan madaniy va tabiiy xaritada va xaritada bo'lmagan narsalar, masalan qishloq xo'jaligi dalalari naqshlari, drenaj naqshlari, o'rmon bilan ochiq maydonlar ( odatda o'rmonzorlarning yaqin masofalaridan va ularning uzoq qirg'oqlari bo'ylab soyalardan yorqin qaytishlar), sifatli relef naqshlari (qiyalik ohanglari o'zgarishi bilan aniqlanadi), katta er osti qazib olish ishlari va qaytishsiz chegaralangan aniq qirg'oqlar silliq suv sathlarini ifodalaydigan joylar. Yuqori relyefli (tog'li) hududlarda oblik ta'sirida xaritalarda notekis shtat chiziqlari hosil bo'lgan va shu kabi baland sirt xususiyatlarining tasvirlari yaqinroq va past balandlikdagi "xarita" joylariga o'xshash.

Rangli tarkib USGS-dan olingan asosiy xaritadir. Kulrang qoplama 1964 yil dekabr oyida Kaliforniyaning Eel daryosini toshqin paytida olingan "Quill" sun'iy yo'ldosh radar tasviridan olingan.

Eksperimentning ba'zi natijalari Quillning tafsilotlariga ega bo'lgan (va hatto 14 yildan keyingi fuqarolarniki kabi ancha qo'pol tafsilotlarga ega bo'lgan) tasvirlarni yorqin namoyish etdi. SEASAT kosmik kemalar) haqiqatan ham keng atrof-muhit monitoringi va Yer va boshqa sayyoralarni tadqiq qilish uchun foydali bo'lar edi. Bunday diqqatga sazovor tasvirlardan biri, oraliq oralig'idagi zich bulutli bulut va juda ko'p yog'ingarchiliklarga qaramay, nafaqat Tinch okeanining qirg'oq mintaqasini suv bosishi, balki daryo toshqini oqimining qoldiqlari bosqini ham aniq tasvirlangan. okeanga bir necha milya masofada joylashgan bo'lib, boshqacha ma'lumot to'plash imkoniyati mavjud emas.^[4] Boshqa bir juft tasvir, biri ko'tarilgan orbitadan 24, ikkinchisi tushayotgan orbitadan 30, ikkala tasvir orasidagi 9½ soatlik oraliqda harakatlanuvchi Buyuk ko'llar muzining joylashishi va aylanishidagi o'zgarishlarni ko'rsatdi.

Quill sun'iy yo'ldosh radarida ishlab chiqarilgan hali ham mavjud bo'lgan bir nechta rasmlardan biri Virjiniya shtatining Richmond shahrining bir qismini qamrab olgan.

Qaytish-signal kuchini saqlab qolish uchun Quillning maqsadli hududlaridan diapazoni odatiy bo'lmagan keskin depressiya burchagi yordamida minimallashtirildi. Natijada olingan tasvirlarda qiyalik oralig'i juda katta bo'lgan qisqartirilgan tekislik relyefining er osti (xaritalash) shkalasi versiyalari. Nishab oralig'idagi tasvirlar relyefning balandligi o'zgarishini realistik nuqtai nazarini taqdim etsa-da, tasvir foydalanuvchilari odatda xaritaga o'xshash tasvirlarni er osti va yo'l bo'ylab yo'nalishlarda deyarli mos keladigan o'lchamlarni afzal ko'rishadi. O'sha paytdagi optik protsessor er osti miqyosida to'liq kengayish imkoniyatiga ega bo'lmaganligi sababli, asl tasvirlarni qayta ishlash jarayonida faqat qisman kengaytirilgan tasvirlar qilingan.

Ma'lumotlar maxfiyligi sababli behuda sarflangan

SAR va orbitali platformani birlashtirish haqiqati dasturga juda yuqori darajadagi xavfsizlik tasnifi va cheklangan kirish imkoniyatini berishni talab qildi. Bu dastur 2012 yil 9 iyulda e'lon qilinganidan oldin deyarli barcha hujjatlarni keyinchalik yo'q qilishga olib keldi. Natijada saqlanib qolgan hujjatlar asosan matnli materiallar yaxshi saqlanib qolgan, ammo rasmlarning nusxalarida deyarli yo'q bo'lgan yakuniy hisobotlarning mikrofilm nusxalari bilan cheklangan. oraliq ohanglar va shuning uchun tushunarsizdir. Yarim istisno - bu yuqorida aytib o'tilgan orbit-16 tasviri, toshqindan kelib chiqadigan, dengizga bir necha chaqirim uzoqlikda cho'zilgan toshqini dalasi. Tirik qolgan tasvir deyarli ikki tonna xususiyatga ega bo'lsa-da, bu xususiyatning geometrik shaklini va yaqin atrofdagi erlarning xususiyatlari bilan bog'liqligini ko'rsatadi.

Boshqa istisnolardan uchta rasm chizig'ining tanlangan qismlarining fotosuratlari saqlanib qolgan. Ushbu nashrlarning raqamli skaner qilingan nusxalari on-layn rejimida mavjud bo'lgan NRO tarixiy hujjatida mavjud.^[5] Shu bilan birga, ushbu izlar SAR tasvirlarida kuzatiladigan aniq piksellar sonini yoki izchillik nuqta ta'sirini saqlamaydigan darajada edi, ularning ikkalasi ham tasvir plyonkalarida kuzatilgan edi. Ushbu filmlar bo'lmagan taqdirda, Quill tasvirlarining ushbu o'lchamlarga ega bo'lgan barcha misollari qaytarib bo'lmaydigan darajada yo'qolgan.

Shuningdek qarang

• 1964 yil kosmik parvozda
• Lakros (sun'iy yo'ldosh)

Tashqi havolalar

• Milliy razvedka idorasi (NRO) deklaratsiyalangan yozuvlar - QUILL QUILL da Orqaga qaytish mashinasi (arxivlangan 5.06.2018)

Adabiyotlar