Ressource-P | Descriptif technique

1. Généralités

Les satellites d'observation de la Terre Ressource-P (47KS) sont développés et produits par l'entreprise RKTs-Progress à Samara. Ils sont basés sur le satellite Ressource-DK1, lancé le 15 juin 2006

Les satellites Ressource-P sont constitués d'une plate-forme et d'une charge utile, et ils ont une durée de vie garantie de cinq ans. La mise sur orbite est assurée par un lanceur Soyouz-2.1b lancé du cosmodrome de Baïkonour. Ils ont une masse au lancement d'environ 5700kg (variable en fonction des instruments embarqués), une hauteur de 7930mm et un diamètre maximal de 2720mm.

Fig. 1.1 : Schéma du satellite Ressource-P.
Crédit : RKTs-Progress.

Ils évoluent sur des orbites quasi circulaires et quasi héliosynchrones à 475km d'altitude inclinées à 97,276°, avec une période orbitale de 93,917'. La trace du satellite est décalée de 23,48° à chaque orbite, et le même point est revisité tous les trois jours.

Fig. 1.2 : Différentes vues du satellite Ressource-P.
Crédit : RKTs-Progress.

Entreprise Ville Contribution
Roscosmos Moscou Propriétaire
RKTs-Progress Samara Maîtrise d'œuvre
TsNIIMach (TsUP) Koroliov Contrôle du satellite
KB KhimMach Koroliov ODU
NII KP Saint-Pétersbourg Gyrodines 14M533
NPO Elak Zelenograd Ordinateur Saliout-5M
NII Soubmikron Zelenograd Ordinateur de secours (14M828 ?)
?   IUS VOA (14M531)
IKI Moscou BOKZ-M60
NPP ELAR Saint-Pétersbourg Capteurs CCD Sfera-1000 du BOKZ-M60
Capteurs CCD du Sangour-1U
Capteurs CCD Kadr-RP du SPPI-GSA
?   Capteurs infrarouge
RIRV Saint-Pétersbourg Boîtier Vektor
NII TP Moscou Système Komparouss A2-05
Système VRL
Usine Zverev Krasnogorsk Système Gueoton-L1
Système GSA
GOI Vavilov Saint-Pétersbourg Objectif Aktinyi-4AG
LZOS Lytkarino Miroir de l'Aktinyi-4AG
Objectifs du KChMSA
NPP OPTEKS Samara Système Sangour-1U
Système SPPI-GSA
Système KChMSA
LOMO Saint-Pétersbourg Filtres des capteurs CCD du Sangour-1U

2. La plate-forme

Dérivée de celle des satellites militaires Yantar, elle est équipée d'un ensemble moteurs (ODU) fourni par le KB KhimMach et de deux panneaux solaires de 5003mm de longueur, pour une largeur de 4500mm.

L'orientation pour les prises de vue est réalisée avec le système gyroscopique (« gyrodines ») 14M533, fourni par le NII KP de Saint-Pétersbourg. Il offre un moment cinétique de 250N.m.s et un moment de force de 37,5N.m. Sa masse est de 49kg [11]. Le mouvement est donné par six gyrodines avec une vitesse angulaire maximale de 2°/s [4].

L'ordinateur de bord de type Saliout-5M est fourni par NPO Elak [4]. Un second ordinateur, en réserve du premier, est fourni par le NII Soubmikron [14]. La documentation officielle parle également d'un ordinateur 14M828, mais il s'agit probablement du nom de code de l'ordinateur fourni par Soubmikron.

Fig. 2.1 : L'ordinateur Saliout-5M.
Crédit : RKTs-Progress.

L'ordinateur utilise les informations de plusieurs capteurs et commande les gyroscopes 14M533 en conséquence. Ces capteurs sont :

  1. deux capteurs de vitesse angulaire à fibre optique avec accéléromètres (IUS VOA) 14M531,

  2. quatre capteurs stellaires BOKZ-M60 fournis par l'Institut de Recherches Spatiales. L'objectif Astrar-1 a une focale de 60mm, et ses capteurs CCD de type Sfera-1000 sont fournis par NPP ELAR [15].

  3. deux capteurs infrarouges (verticale locale).

Fig. 2.2 : Le capteur stellaire BOKZ-M60 et son capteur CCD Sfera-1000.
Crédit : RAN.

Fig. 2.3 : Deux capteurs BOKZ-M60 et le 14M531 sur le satellite Ressource-P n°2.
Crédit : RKTs-Progress.

La synchronisation des commandes est assurée par le boîtier de synchronisation (BSKVU) Vektor (14M829), fourni par le RIRV de Saint-Pétersbourg, qui se synchronise sur le signal GLONASS [4].

La commande du satellite est assurée depuis le Centre de Contrôle des Vols (TsUP) du TsNIIMach, à Koroliov, via le système Komparouss A2-05, fourni par le NII TP. Le système se met en service automatiquement à chaque fois que le satellite entre dans une zone de visibilité radio. Il permet également de recevoir la télémesure du satellite [16].

Fig. 2.4 : Le boîtier et l'antenne du système Komparouss A2-05.
Crédit : NII TP.

Fig. 2.5 : Le système de stockage de la télémétrie de Komparouss A2-05.
MAKS-2015. Crédit : Nicolas PILLET.

3. La charge utile

La charge utile des satellites Ressource-P est constituée de trois systèmes d'imagerie et du système de transmission VRL.

3.1. Le système d'imagerie Gueoton-L1

Le système Gueoton-L1 est fourni par l'usine Zverev de Krasnogorsk, dans la Région de Moscou. Son objectif Aktinyi-4AG de 310kg, fourni par l'Institut National d'Optique Vavilov, a une focale de 4000mm et un diamètre de 500mm (ouverture de 1:8) [1]. Le miroir est fourni par l'usine LZOS de Lytkarino [5].

Fig. 3.1.1 : Le système d'imagerie Gueoton-L1.
Crédit : Контенант №03-2014.

Le Gueoton-L1, d'une masse totale de 880kg, a une fauchée de 38,5km, et il est capable d'observer selon deux modes : panchromatique et multispectral. Son rapport signal à bruit est supérieur à 200. Il a une longueur de 4,9m et un diamètre maximal de 2,2m [7].

En mode panchromatique, il capte la lumière visible dans la bande 0,58-0,80µm [2] et offre une résolution de 71cm [6]. En mode multispectral, il capte la lumière dans sept bandes (cf. tableau 3.1.1), allant du bleu au proche infrarouge [2], et offre une résolution de 2,4 mètres [4][7].

Fig. 3.1.2 : Le système d'imagerie Gueoton-L1.
MAKS-2013. Crédit : Nicolas PILLET.

Le système de conversion et de transmission des images (SPPI) Sangour-1U est fourni par NPP OPTEKS, filiale de RKTs-Progress. Il utilise trois capteurs CCD, qui fonctionnent en décalage temporel et intégration (en Anglais TDI, pour Time Delay and Integration, et en Russe ВЗН, pour Временная задержка накопления).

Fig. 3.1.3 : Le système Sangour-1U.
MAKS-2013. Crédit : Nicolas PILLET.

Les matrices des capteurs CCD sont constituées de cellules élémentaires fournies par l'entreprise NPP ELAR. Il y a en tout trois capteurs CCD dans le système Sangour-1U, chacun d'eux étant capable de capter et de convertir la lumière dans une certaine bande spectrale [6] :

  1. le capteur OEP-PKh-1, avec des cellules élémentaires de type Krouiz-6, est utilisé pour le fonctionnement en mode panchromatique, et également pour l'une des sept bandes du mode multispectral,

  2. les capteurs OEP-MS-2 et OEP-MS-3, avec des cellules élémentaires de type Krouiz-Ts-B, fonctionnent en multispectral. Ils sont chacun capables de capter et de convertir la lumière dans trois bandes distinctes, grâce à des filtres fournis par le LOMO.

Tableau 3.1.1 : Bandes spectrales du système Gueoton-L1 en mode multispectral [2].
Couleur Bande spectrale Capteur CCD
Bleu 0,45-0,52µm OEP-MS-2
Vert 0,52-0,60µm OEP-MS-3
Rouge 0,61-0,68µm OEP-MS-3
0,67-0,70µm OEP-MS-2
Proche infrarouge 0,70-0,73µm OEP-MS-2
0,72-0,80µm OEP-MS-3
0,80-0,90µm OEP-PKh-1

Fig. 3.1.4 : Préparation du Gueoton-L1 chez LZOS.
Crédit : DR.

Fig. 3.1.5 : L'objectif Aktinyi 4AG.
Crédit : GOI Vavilov.

3.2. Le système d'imagerie hyperspectral GSA

Le système GSA (Гиперспектральная аппаратура) est fourni par l'usine Zverev de Krasnogorsk, tout comme le Gueoton-L1. Il est constitué d'un système optique et d'un système de conversion et de transmission des images, appelé SPPI-GSA.

Le système optique du GSA est constitué de trois objectifs : OI, VD1 et VD2. Le premier est tourné en direction de la surface terrestre, et les deux autres lui sont perpendiculaires. La lumière entre dans le GSA par l'objectif OI, qui a une focale de 285mm et une ouverture de 1:3,2. Il est constitué de trois ensembles de trois lentilles chacun [9].

Fig. 3.2.1 : Le système hyperspectral GSA.
Crédit : DR.

Fig. 3.2.2 : Schéma de l'objectif OI du GSA.
Crédit : KOUCHNARIOV.

La lumière arrive ensuite sur un prisme, qui l'envoie sur les objectifs VD1 et VD2. Ils ont tous les deux une focale de 270mm et une ouverture de 1:3,2. Le premier capte la bande 0,40-0,65µm, et le second la bande 0,63-1,0µm [8][9].

Fig. 3.2.3 : Essais du système hyperspectral GSA.
Crédit : DR.

Le GSA observe la Terre avec une fauchée de 30km et une résolution de 30m. Chacun de ses objectifs VD1 et VD2 capte 68 bandes spectrales distinctes, avec une précision de 5 à 10nm [2].

Le SPPI-GSA, fourni par NPP OPTEKS, comporte deux capteurs CCD (OEP-GSA-1 pour le canal VD1, et OEP-GSA-2 pour le canal VD2), fournis par NPP ELAR. Les cellules élémentaires des matrices 1024x128 ont un format 18x18µm [2]. Les capteurs CCD sont de type Kadr-RP [8].

Fig. 3.2.4 : Le capteur Kadr-RP.
Crédit : NPP OPTEKS.

3.3. Le système d'imagerie à grand champ KChMSA

Le complexe d'imagerie multispectrale à grand champ KChMSA (Комплекс Широкозахватной Мультиспектральной Аппаратуры) regroupe deux systèmes : le ChMSA-VR à haute résolution, et le ChMSA-SR à résolution moyenne.

Il est fourni par NPP OPTEKS, filiale de RKTs-Progress, et les deux objectifs P-200 et TM-40 sont fabriqués par LZOS [10]. Le KChMSA a une masse de 19kg et consomme jusqu'à 41W [11].

Fig. 3.3.1 : Le complexe KChMSA, avec ses deux objectifs.
Crédit : DR.

L'objectif P-200 du ChMSA à haute résolution a une focale de 200mm, une ouverture de 1:5,4 et un angle de champ de 12°. Il offre une fauchée de 97,2km et peut observer soit en panchromatique, avec une résolution de 12m, soit en multispectral avec une résolution de 23,8m [2].

Fig. 3.3.2 : Le ChMSA-VR et son objectif P-200.
Crédit : DR.

L'objectif TM-40 du ChMSA à résolution moyenne a une focale de 40mm, une ouverture de 1:5,4 et un angle de champ de 54°. Il offre une fauchée de 441,7km et peut observer soit en panchromatique avec une résolution de 59m, soit en multispectral avec une résolution de 118m [2].

Fig. 3.3.3 : Le ChMSA-SR.
Crédit : DR.

Que ce soit pour le ChMSA-SR ou le ChMSA-VR, les observations en panchromatique se font dans la bande 0,415-0,7µm. Le mode multispectral des deux objectifs offre quatre bandes : le bleu (0,415-0,508µm), le vert (0,512-0,58µm), le rouge (0,602-0,7µm) et le proche infrarouge (0,72-0,9µm) [2].

Le KChMSA a volé sur les satellites Ressource-P n°1, n°2 et n°3. Pour les Ressource-P n°4 et n°5, NPP OPTEKS envisage une version modernisée KChMSA-2 dotée d'objectifs supplémentaires [11].

Fig. 3.3.4 : Préparation des objectifs P-200 et TM-40 chez LZOS.
Crédit : LZOS.

Fig. 3.3.5 : Le projet KChMSA-2.
Crédit : BAKLANOV.

3.4. Le système de transmission VRL

Le système de transmission à grande vitesse VRL (Высокоскоростная Радиолиния) est fourni par le NII TP de Moscou. Le VRL (14V122) permet d'envoyer au sol les images numérisées des trois systèmes d'imagerie avec un débit de 300Mbit/s [13].

Fig. 3.4.1 : L'antenne, le disque dur et l'émetteur radio du VRL.
Crédit : NII TP.

La transmission des données peut se faire soit en temps réel, si le satellite survole une zone de réception lors de la prise de vue, soit en temps différé. Dans ce cas, les informations sont stockées dans une mémoire, puis transmises lors du prochain passage au-dessus des stations de réception.

Grâce à l'utilisation de la fibre optique, le VRL de Ressource-P a une vitesse quatre fois supérieure à sa version précédente, embarquée sur Ressource-DK1 [16]. Il y a deux antennes VRL, qui sont placées de part et d'autre du Gueoton-L1.

Fig. 3.4.2 : Le disque de stockage EA247 du NII TP (16Go),
peut-être celui utilisé par Ressource-P.
MAKS-2015. Crédit : Nicolas PILLET.

4. L'expérience Nuklon

A partir de 2005, le KB Arsenal commence le développement, avec l'Institut de Physique Nucléaire (NII YaF) de l'Université Lomonossov, de l'instrument Nouklon, destiné à l'étude des rayons cosmiques. L'idée est de faire voler Noukon en charge additionnelle sur un satellite du KB Arsenal [17].

Fig. 4.1 : Le projet Nouklon, tel qu'il est vu en 2005.
Crédit : KB Arsenal.

En 2009, Roscosmos attribue 50M₽ pour développer le petit satellite Koronass-Nouklon. Celui-ci doit permettre de faire voler l'instrument Nouklon indépendamment. En mars 2012, ce sont 753M₽ supplémentaires qui sont injectés dans le projet.

Mais en novembre 2012, le Programme Spatial Fédéral pour la décennie 2006-2015 (FKP-2015) est révisé, et le projet Koronass-Nouklon est abandonné. Toutefois, l'instrument Nouklon du NII YaF est maintenu, et il redevient une charge additionnelle. Il volera ainsi à bord du deuxième satellite Ressource-P.

Fig. 4.2 : L'instrument Nouklon.
Crédit : NII YaF.

Nouklon a une masse de 36kg. Son container étanche et thermorégulé est fourni par le KB Arsenal. Nouklon est constitué de trois instruments de mesure :

  1. le système de mesure de charge SIZ (Система Измерения заряда) du NII YaF,

  2. le système de mesure énergétique SIE (Система Измерения Энергии) du NII YaF,

  3. le calorimètre à micro-ionisation MIK (Микроионизационный калориметр) du NII YaF,

Les données de ces trois instruments sont enregistrées dans le bloc mémoire BZU (Бортовое запоминающее устройство), fourni par NPP SAIT, qui les transmet à la Terre via le système VRL.

Les mesures des trois instruments sont déclenchées par le scintillateur SSBT (Система сцинтилляционного быстрого триггера), fourni par le OIYaI, quand il détecte des rayons cosmiques jugés intéressants. L'ensemble de tous les systèmes de Nouklon est contrôlé par le boîtier électronique BSE (Блок служебной электроники), développé par le NII YaF, et qui possède une alimentation électrique fournie par NPO Avtomatiki.

Fig. 4.3 : Positionnement de Nouklon sur Ressource-P n°2.
Crédit : NII YaF.

5. Le magnétomètre Chtil-M

Les trois premiers satellites Ressource-P sont équipés du magnétomètre Chtil-M. Fourni par l'Université aérospatiale de Samara (SGAU), il permet de mesurer le champ magnétique autour du satellite. Le but est de mieux comprendre certains phénomènes afin d'améliorer la durée de vie des engins spatiaux.

Fig. 5.1 : Le magnétomètre Chtil-M.
Crédit : SGAU.

Bibliographie

[1] TOUPIKOV, V., Аппаратура наблюдения Земли, présentation du GOI Vavilov
[2] CHOUMIEÏKO, V., Результаты эксплуатации и планы использования нового российского КА ДЗЗ «Ресурс-П» в интересах решения социально-экономических задач
[3] ZAÏTCHKO, V., Российская космическая система ДЗЗ: состояние и перспективы развития
[4] KIRILINE, A., Космическое аппаратостроение, 2011, pp. 75-82
[5] Note explicative du bilan financier de LZOS pour l'année 2009
[6] BAKLANOV, A., Конструктивные особенности оптико-электронных преобразователей СППИ «Сангур-IV» на основе фотоприёмников ПЗС ВЗН для космического аппарата «Ресурс-П», publié dans le rapport de la conférence de Moscou sur l'observation de la Terre du VNIIEM de 2015
[7] TARASSOV, A., Космическая аппаратура ОАО "Красногорския Завод им. С.А. Зверева. Опыт создания и перспективы развития, Kontenant n°04-2014
[8] BAKLANOV, A., Система приема и преобразования информации для гиперспектральной съемочной аппаратуры (СППИ-ГСА), publié dans le rapport de la conférence de Krasnogorsk sur les instruments hyperspectraux de 2013
[9] KOUCHNARIOV, K., Апохроматические объективы для гиперспектральной аппаратуры, publié dans le rapport de la conférence de Krasnogorsk sur les instruments hyperspectraux de 2013
[10] BAKLANOV, A., КШМСА – комплекс широкозахватной мультиспектральной съёмочной аппаратуры космического аппарата «Ресурс-П», Kontenant n°04-2014
[11] BAKLANOV, A., Широкозахватная мультиспектральная съёмочная аппаратура и направления её модернизации, publié dans le rapport de la conférence de Moscou sur l'observation de la Terre du VNIIEM de 2015
[12] MKRTYTCHIANN, A., Унифицированный ряд силовых гироскопических комплексов для систем управления ориентацией космических аппаратов дистанционного зондирования земли, publié dans le rapport de la conférence de Moscou sur l'observation de la Terre du VNIIEM de 2014
[13] Brochure du NII TP distribuée au MAKS-2013
[14] "Субмикрон": Зеленоградский бортовой компьютер летит в космос, sur le site zelenograd.ru
[15] Contrat du 18.02.2014 pour la fourniture des capteurs CCD des BOKZ de Ressource-P n°3
[16] Разработки ОАО «НИИ ТП» для космического комплекса «Ресурс-П», sur le site du NII TP
[17] Brochure du KB Arsenal distribuée au MAKS-2005


Dernière mise à jour : 24 janvier 2016