Глава II. Геологическая съемка с орбиты

Типы космических аппаратов. Особенности геологической информации с разных орбит

Для изучения геологического строения нашей планеты используется большой арсенал космической техники. Он включает высотные научно-исследовательские ракеты (ВР), автоматические межпланетные станции (АМС), искусственные спутники Земли (ИСЗ), пилотируемые космические корабли (ПКК) и долговременные орбитальные станции (ДОС). Наблюдения из космоса, как правило, осуществляются с трех уровней, которые можно условно разделить на низкий, средний, высокий. С низкоорбитального уровня (высота орбиты до 500 км) проводятся наблюдения с ВР, ПКК, ИСЗ. Высотные ракеты дают возможность получать изображения на площади 0,5 млн. км². Они запускаются на высоту от 90 до 400 км и имеют параболическую орбиту, а аппаратура возвращается на Землю на парашюте. К низкоорбитальным космическим аппаратам принадлежат ПКК и ДОС типа "Союз" и "Салют", ИСЗ типа "Космос", летающие по субширотным орбитам на высотах до 500 км. Получаемые изображения характеризуются высоким качеством информации. К среднеорбитальным космическим аппаратам относятся ИС с высотой полета 500-1500 км. Это советские спутники системы "Метеор", американский "Ландсат" и др. Они работают в автоматическом режиме и по радиоканалам оперативно передают информацию на Землю. Эти аппараты имеют околополярную орбиту и применяются для обзора всей поверхности земного шара (рис. 6).

Рис. 6. Орбиты летательных аппаратов, используемых для исследования Земли: 1 - самолет (высота до 25-30 км); 2 - низкоорбитальный уровень до 500 км; 3 - среднеорбитальный уровень 500-1500 км; 4 - высокоорбитальный уровень свыше 1500 км

Для получения равномасштабного изображения поверхности и простоты стыковки кадров между собой орбиты спутников должны быть близкие к круговым. Варьируя высотой полета ИСЗ, а также углом наклона орбиты, можно выводить спутники на так называемые солнечно-синхронные орбиты, съемка с которых позволяет постоянно обозревать поверхность Земли в одно и то же время суток. На солнечно-синхронные орбиты были выведены ИСЗ "Метеор" и ИСЗ "Ландсат".

Съемки Земли с различных орбит позволяют получать снимки разного масштаба. По обзорности они делятся на четыре вида: глобальные, региональные, локальные и детальные. Глобальные снимки дают изображения всей освещенной части Земли. На них можно выделить контуры материков и наиболее крупные геологические структуры (рис. 7). Региональные снимки охватывают площади от 1 до 10 млн. км, помогая расшифровывать строение горных стран, равнинных территорий, выделить отдельные объекты (рис, 8 а, б).

Рис. 7. Глобальный снимок Земли; получен с борта советской межпланетной автоматической станции 'Зонд-7'. На нем одновременно запечатлены Земля и край Луны. Расстояние до Луны - 2 тыс. км, расстояние до Земли - 390 тыс. км. На снимке изображено восточное полушарие Земли, можно различить Аравийский полуостров, Индостан, отдельные зоны Евразиатского материка, Австралию. Акватория выглядит более темной. Облака читаются по светлому фототону и вихревому рисунку изображения

Рис. 8. а - Локальный космический снимок западных отрогов Тянь-Шаня полученный со станции 'Салют-5' с высоты 262 км. По фототону и текстуре рисунка на фотоснимке выделяются три зоны. Горный массив в центральной части характеризуется темным фототоном, шагреневой текстурой рисунка, где четко выделяются гребневидные формы хребтов, ограниченных крутыми уступами. С юго-востока и с севере запaда горный массив ограничен межгорными впадинами (Ферганская и Таласская), большая часть которых имеет мозаичный рисунок фотоизображения, обусловленный наличием обильной растительности. Речная сеть и крутые уступы приурочены к системе разломов, которые читаются в виде линейных фотоаномалий системе разломов, которые читаются в виде линейных фотоаномалий

Рис. 8. б - Схема геологического дешифрирования космического снимка: 1 - древние комплексы; 2 - межгорные впадины; 3 - разломы

Локальные снимки позволяют обозревать территорию от 100 тыс до 1 млн. км . Детальные снимки приближаются по своим свойствам к аэрофотоснимкам, охватывая площадь от 10 до 100 тыс км² Каждый из перечисленных видов космических снимков имеет свои преимущества и недостатки. Например, большая обзорность дает разномасштабное различных частей снимков за счет кривизны Земли. Эти искажения даже при современном уровне фотограмметрической техники исправить трудно. С другой стороны, большая обзорность приводит к тому, что исчезают мелкие детали ландшафта и становится виден выступающий на поверхность планеты рисунок подземных структур. Поэтому в зависимости от конкретных геологических задач необходим оптимальный комплекс научной аппаратуры и набор разномасштабных изображений.