Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

«Обилие долгостроя при скромных результатах на орбите»

Текущее состояние дистанционного зондирования Земли из космоса в России и за рубежом

Алексей Кучейко 27.02.2013, 18:53
В 2012 году Россия запустила 3 спутника для дистанционного зондирования Земли iStockPhoto
В 2012 году Россия запустила 3 спутника для дистанционного зондирования Земли

Россия осталась единственным в мире оператором космических спутников с пленочной фотоаппаратурой. О текущем состоянии дистанционного зондирования Земли в России и за рубежом рассказывает в своей лекции на «Газете.Ru» кандидат технических наук, заместитель генерального директора ИТЦ СКАНЭКС Алексей Кучейко.

В 2012 году на орбиты вокруг Земли запущены 24 гражданских, коммерческих и военных космических аппарата (КА) для съемки Земли, принадлежащие 13 странам и организациям. Бесспорным лидером по числу запущенных национальных КА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) четвертый раз с 2007 года становится Китай (8 спутников), с большим отрывом опередивший Россию (3 КА), Францию (2 КА), метеорологическую организацию Eumetsat (2 метеоспутника) и еще 9 стран, запустивших по одному спутнику. За прошедшие годы лидерство Китая по годовым темпам запусков КА ДЗЗ оспаривали лишь США (2009) и Германия (2008). Впервые в число стран — операторов национальных средств ДЗЗ вошла Венесуэла, для которой Китай создал и запустил первый КА VRSS-1 «Франсиско де Миранда». В декабре 2012 года КНДР формально вошла в клуб «космических держав», запустив свой спутник собственной ракетой-носителем с национального полигона. Несмотря на официальные заявления об успешной работе спутника КМС-3-2 с аппаратурой съемки Земли низкого разрешения, признаков его функционирования на орбите не было отмечено, и северокорейский запуск в статистике не учтен. Отметим, что в данной выборке учтены гражданские, коммерческие и военные спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с оптико-электронной и радиолокационной аппаратурой, позволяющей получать изображения Земли с пространственным разрешением от низкого (1–4 км) до сверхвысокого (<1 м).

По общему числу запусков спутников с аппаратурой съемки Земли результаты 2012 года (24 КА) оказались рекордными за последние 12 лет.

В 2000–2007 годах темп запусков спутников ДЗЗ составлял в среднем по 10–19 спутников, в 2008-м – 21, в 2009-м – 22, в 2010-м – 14 и в 2011-м – 23 КА. По типу съемочной аппаратуры подавляющее число аппаратов (21 КА) оснащены оптической аппаратурой съемки Земли, а три спутника (США, Индии и Китая) — радиолокаторами с синтезированной апертурой.

По назначению и решаемым задачам новые спутники ДЗЗ в 2012 году распределены следующим образом:
— 17 КА гражданских (в том числе научных и экспериментальных) и двойного назначения Китая, России, Франции, Ирана, Индии, Японии, Кореи, Белоруссии, Германии, Венесуэлы;
— четыре военных КА видовой разведки Китая, США, России и Турции;
— три метеорологических КА Китая и европейской организации Eumetsat.

Из числа 17 новых КА, гражданских, коммерческих и двойного назначения, шесть спутников относятся к экспериментальным и научным. На мировом и российском рынке геоданных могут быть доступны продукты только девяти спутников, среди них ZY-3 и TH-1-02 (Китай), RISAT-1 (Индия), «Канопус-В» (Россия), «БелКА» (Беларусь), SPOT 6 и Pleiades-1В (Франция), Kompsat-3 (Корея) и Gokturk-2 (Турция). Учитывая производительность аппаратуры, качество продуктов и наличие глобальной дистрибьюторской сети, наибольшее влияние на мировой рынок ДЗЗ в ближайшие годы могут оказать спутники SPOT 6, Pleiades-1B и Kompsat-3. Планы распространения данных двух спутников VRSS-1 (Венесуэла) и HJ-1C (Китай) пока неизвестны.

Интересно отметить, что из 24 запущенных КА съемки Земли 23 изготовлены на средства госбюджета или организаций, только один спутник — SPOT 6 — относится к коммерческим, созданным полностью на средства европейской аэрокосмической компании EADS Astrium.

В последние годы ежегодно запускаются три-пять образовательных нано- и микроспутников с камерами ДЗЗ. Лидерами в этом направлении выступают университеты Японии, США, Китая, что является результатом целенаправленной государственной политики развития космических технологий со стороны национальных министерств и космических агентств. В 2012 году на орбиту запущены пять наноспутников Японии и Румынии, а также российский микроспутник МиР «Юбилейный-2», созданный в Сибирском аэрокосмическом университете, г. Красноярск. Японские кубсаты были доставлены на МКС и «отстреляны» от станции 4 октября. С точки зрения отработки передовых технологий интерес представляет наноспутник We-Wish с микрокамерой, работающей в длинноволновой части ИК-спектра. Перечисленные спутники не включены в общую статистику запусков, так как обладают малым сроком активного существования и не оказывают влияния на мировой рынок геоинформатики (также в выборке не учитывались спутники ДЗЗ для исследований атмосферы, океанов и льда, не формирующие изображений поверхности Земли, автоматические зонды с аппаратурой съемки поверхности Луны и планет и военные космические аппараты, запущенные по секретным программам).

В последние годы в области видовой космической разведки стали популярными варианты двойного применения ресурсов спутников (обычно с аппаратурой метрового и субметрового разрешения) в интересах оборонных и гражданских ведомств. В 2012 году на орбиты выведены четыре таких спутника – для Китая, Франции, Кореи и Турции. Многоцелевое использование ресурсов спутников высокодетальной съемки дает более высокий экономический эффект по сравнению с узковедомственными специализированными системами.

Всего в конце 2012 года 32 страны и организации являлись операторами примерно 170 КА с аппаратурой съемки Земли, включая метеоспутники.

Однако к числу ведущих держав в области ДЗЗ можно отнести лишь 12–14 стран, которые являются операторами национальных систем съемки Земли численностью от >30 до 2–4 КА, среди них (в порядке убывания числа КА) США, Китай, Индия, Германия, Япония, Франция, Израиль, Россия, Италия, Великобритания, Канада, организации Eumetsat и Европейское космическое агентство ESA.

Крупнейшими по численности, типам КА и решаемым задачам являются системы ДЗЗ США, стран Европы, Китая и Индии. Страны Европы объединили усилия в области космической метеорологии (организация Eumetsat) и научно-прикладных программ съемки Земли (космическое агентство ESA), но одновременно продолжают развивать национальные специализированные сегменты, ориентированные на решение наиболее актуальных прикладных задач.

В России после кризисных годов спутниковая группировка ДЗЗ создается практически заново.

Ниже приведем информацию по отдельным странам.

Китай

Китай запустил в 2012 году 8 КА в целях поддержания и расширения состава национальных систем видовой космической разведки, картографии, метеонаблюдения и мониторинга ЧС:
— два КА видовой разведки — «Яогань-14» и «Яогань-15»;
— два картографических спутника со стереокамерами «Цзыюянь-3», «Тяньхуэй 1-02»;
— один геостационарный метеоспутник «Фэнюнь-2F» (FY-2F, Фэн Юнь – «ветер и облака»);
— два экспериментальных КА «Шицзянь-9А» и «Шицзянь-9В»;
— один КА мониторинга ЧС с радиолокатором «Хуаньцзин-1С» (HJ-1C).

К основным итогам 2012 года для Китая можно отнести успешный запуск на низкую орбиту высотой 470 км КА видовой разведки «Яогань-14», который, по данным западных аналитиков, является аппаратом видовой космической разведки нового поколения, оснащенным оптоэлектронной системой субметрового пространственного разрешения.

Важным результатом является развертывание национальной космической картографической системы на базе спутников с многокамерными оптоэлектронными стереосистемами двух типов: гражданских КА «Цзыюань-3» (ZY-3, в переводе «ресурс») и двух военных КА «Тяньхуэй 1-01» (запущен в 2010 году) и «Тяньхуэй 1-02» (ТН, в переводе «небесный художник»). Интересно отметить, что в 2012 году китайская компания впервые начала распространять на мировом рынке продукты военных «картографов» ТН-1.

Другим значимым результатом стало завершение развертывания системы мониторинга ЧС в трехспутниковом составе — 2+1 — в результате успешного запуска КА с радиолокатором HJ-1C, который дополнит два ранее запущенных КА HJ-1A/-1B с оптической аппаратурой видимого и инфракрасного диапазона.

Нельзя не отметить активную деятельность Китая по предоставлению на рынке развивающихся стран комплексных услуг по разработке «под ключ» спутниковых систем ДЗЗ и их запуску.

В 2012 году запущен изготовленный Китаем для Венесуэлы первый национальный спутник VRSS-1, часть ресурсов которого Пекин будет использовать для съемки своей территории в обмен на аналогичное использование ресурсов китайских спутников. Китай подписал контракты на создание аналогичных систем ДЗЗ для Туркмении, Азербайджана и Пакистана.

Можно ожидать, что в ближайшие годы Китай продолжит усилия по созданию многокомпонентной национальной системы ДЗЗ и продвижению своих технологий и услуг на рынки развивающихся стран. Следует отметить, что Китай закупает в значительных объемах также космическую информацию западных компаний — операторов систем ДЗЗ, характеристики которых пока превосходят китайские аналоги.

США

Соединенные Штаты, при относительно невысоких годовых темпах запусков КА съемки Земли, тем не менее остаются мировым лидером в отрасли, что объясняется большой продолжительностью орбитальной эксплуатации (7–10 лет и более) и высоким качеством поставляемых геоинформационных продуктов. В США созданы и эксплуатируются три системы сбора, обработки и распространения ДЗЗ: открытая федеральная гражданская, закрытая федеральная в интересах национальной разведки, коммерческая система двойного назначения. В состав открытой федеральной гражданской системы входят гражданские КА ДЗЗ, созданные на средства госбюджета по программам EOS, Landsat, POES (NOAA) и GOES.

Информация с гражданских бюджетных спутников распространяется на весь мир бесплатно на недискриминационной основе.

Абсолютный рекорд космического долголетия (почти 28 лет) установил спутник Landsat-5, эксплуатация которого была прекращена в декабре 2012 года, накануне старта нового аппарата LDCM (Landsat-8). Изображения, собранные по программе Landsat с 1972 года, распространяются через веб-порталы геологической службы США USGS. Аналогичная политика свободного доступа сохранится и после начала эксплуатации нового КА Landsat-8 в 2013 году.

В 2012 году продолжались орбитальные испытания запущенного в 2011 году экспериментального метеоспутника Suomi NPP, специалисты NASA и NOAA выполняли калибровку радиометра VIIRS и разрабатывали алгоритмы обработки, которые доступны сообществу операторов станций приема информации Suomi NPP. На основе спутника Suomi NPP продолжается разработка перспективных метеоспутников JPSS-1/-2, которые после 2017 года заменят на орбите NOAA-19 и Suomi NPP.

Закрытая федеральная система видовой космической разведки (ВКР) создана в интересах разведывательного сообщества и оборонных ведомств на средства госбюджета по закрытым статьям. В 2012 году в США был выведен на орбиту высотой 1077/1099 км с обратным наклонением новый секретный КА, получивший в сообществе астрономов-любителей условное наименование FIA Radar-2. Многокомпонентная система ВКР США состоит из подсистемы радиолокационной разведки (два новых КА FIA-Radar-1/-2 и КА с радиолокаторами старой серии Lacrosse) и подсистемы оптоэлектронной разведки сверхвысокого разрешения с КА KH-12, с крупноразмерными оптическими телескопами. Кроме того, в состав ВКР могут входить секретные компоненты и подсистема тактической ВКР для наблюдения за объектами в кризисных зонах, в том числе в Африке, Иране, на Среднем, Ближнем и Дальнем Востоке и в КНДР, по оперативным заказам передовых командований. В составе системы тактической ВКР применяются миниспутники Tacsat-3 (эксплуатация прекращена в 2012 году), ORS-1, а также может быть использована аппаратура, устанавливаемая в грузовом отсеке секретных беспилотных минишаттлов OTV (Operation Test Vehicle), созданных по секретной программе Х-37В. В 2012 году завершил рекордный по длительности полет челнок по программе OTV-2 и запущен корабль OTV-3.

В целях увеличения производительности системы ВКР осуществляется закупка ресурсов коммерческих спутников двойного назначения, создаваемых по требованиям управления геопространственной разведки NGA (программа Enhanced View). В 2009 году конгресс США одобрил «решение 2+2», предусматривающее закупку двух новых секретных (exquisite) КА и ресурсов двух новых КА у коммерческих операторов.

Локомотивами развития современного рынка спутниковых геоданных являются коммерческая система ДЗЗ двойного назначения (по сути, форма частно-государственного партнерства) двух компаний GeoEye (GE) и DigitalGlobe (DG), которым принадлежат пять спутников субметрового разрешения (0,41 м – 0,8 м) и более 60% мирового рынка. Управление геопространственной разведки США NGA служит крупнейшим источником финансирования коммерческой отрасли ДЗЗ, закупая по программе EnhancedView более 50% ресурсов коммерческих спутников. Обе компании при поддержке NGA разрабатывают спутники третьего поколения GeoEye-2 и WorldView-3 с разрешением 25–30 см (вторая пара КА в «решении 2+2»), которые должны быть запущены в 2013–2014 годах.

В 2012 году администрация президента Обамы начала крупные сокращения бюджетных расходов, под которые попала программа EnhancedView.

Последствиями преимущественной ориентации коммерческих компаний-операторов на оборонный рынок стало решение о слиянии двух компаний в одну DigitalGlobe, которая по обороту стала самой крупной в мире компанией — поставщиком геоданных от пяти КА субметрового разрешения. Производство двух новых спутников будет продолжено, но планы запуска в 2013 году КА GeoEye-2 пока отложены и будут уточняться в зависимости от конъюнктуры рынка и планов закупок управления NGA. Очевидно, сокращение бюджета программы EnhancedView привело к трансформации «решения 2+2» в более скромный «вариант 2+1». Образование одного оператора коммерческих спутников в США позволит ему успешнее конкурировать на мировом рынке с французской компанией Astrium GEO — новым мировым поставщиком продуктов полуметрового разрешения.

Европа

В апреле 2012 года внезапно прекратил работу европейский КА ENVISAT — крупнейший в мире восьмитонный гражданский спутник ДЗЗ, оснащенный радиолокатором ASAR и девятью датчиками. Космическое агентство ESA предполагало использовать ветерана ENVISAT (запущен в 2002 году) до 2014 года. В связи с возникшим дефицитом радарной информации агентство ESA начало закупать у Канады ресурсы спутников RADARSAT-1/-2 для сервисов контроля морской обстановки и ускорило изготовление КА Sentinel-1, который планируется запустить в 2013 году. Sentinel-1 станет первым в серии перспективных европейских спутников пяти типов с различными датчиками, предназначенными для сбора информации в интересах как научных исследований, так и для прикладных применений в рамках программы информационных сервисов GMES.

Наиболее значимых успехов в 2012 году среди стран Европы достигла Франция, запустив новые спутники SPOT 6 (пространственное разрешение 1,5 м) и Pleiades-1B (разрешение до 0,5 м). В результате на орбите сформирована система из 4 КА Pleiades-1A/1B, SPOT 5/6, которая позволяет выполнять съемку любого района Земли в течение суток.

В результате Франция сможет нарушить американскую монополию на поставку цветных продуктов полуметрового разрешения. Система из четырех спутников тщательно проработана и оптимизирована по затратам.

Спутники двойного назначения Pleiades изготовлены на средства госбюджета, оператором системы является космическое агентство CNES, а КА SPOT 6 и однотипный SPOT 7 (запуск в 2014 году) изготовлены на средства компании EADS Astrium.

Стоит также отметить, что в связи с запусками новых спутников в начале 2013 года прекращена эксплуатация КА SPOT 4, который был запущен в 1998 году и проработал на орбите почти 15 лет. Спутник был уведен с рабочей орбиты с исправной бортовой аппаратурой съемки, но на последних запасах топлива, в соответствии с политикой минимизации объектов космического мусора.

В 2012 году российской ракетой был запущен экспериментальный мини-спутник Германии TET-1, с оптическими камерами видимого и инфракрасного спектра, для отработки технологий обнаружения пожаров из космоса.

Япония

Япония осуществила первый в своей истории коммерческий запуск ракеты-носителя Н-2, в результате которого на орбиту выведены научно-исследовательский спутник GCOM-W и корейский КА с ОЭС субметрового разрешения Kompsat-3 (Arirang-3). Научный КА GCOM-W1 (Global Change Observation Mission — миссия по наблюдению за глобальными изменениями) предназначен для наблюдения океана с помощью сканирующего СВЧ-радиометра AMRS2 с пространственным разрешением 5…50 км. После запуска спутник получил наименование Shizuku (в переводе «капля») и занял свое место в составе так называемого дневного орбитального поезда (A-Train) – группы спутников ДЗЗ Aura, Calipso, Cloudsat и Aqua для квазиодновременных измерений параметров атмосферы, суши и океана. Прибор AMRS2 позволит продолжить изучение явлений Эль-Ниньо, Ла-Нинья и сезонных изменений ледового покрова полюсов.

В начале 2013 года Япония запустит два спутника видовой разведки: IGS Radar-4 с РСА и экспериментальный КА IGS Optical-5 Demo c ОЭС субметрового разрешения. На 2013 год запланированы также запуски гражданского КА ALOS-2 с радиолокатором и коммерческого спутника ASNARO с оптоэлектронной системой субметрового разрешения.

Индия

Индийская космическая группировка ДЗЗ пополнилась вторым радиолокационным спутником RISAT-1 с многофункциональным радиолокатором С-диапазона частот (5,35 ГГц). Бортовой радиолокатор RISAT-1 обеспечит съемку Земли в пяти различных режимах, с максимальным разрешением 1–3 м в ширине 10 км и обзорную съемку с разрешением 50 м в полосе шириной 240 км. Всего в составе национальной группировки ДЗЗ насчитывается 12 спутников: TES, Resouresat-1, -2, Cartosat-1, -2, -2A, -2B, IMS-1, Megha-Tropiques, Oceansat-2, RISAT-1, -2, а также два спутника с метеоаппаратурой на ГСО.

Корея

Республика Корея в 2012 году пополнила национальную космическую группировку съемки Земли третьим спутником. Новый КА двойного назначения Kompsat-3 разработан при содействии EADS Astrium и обеспечивает съемку с разрешением до 0,7 м в панхроматическом режиме и 2,8 м в мультиспектральном режиме. В результате в системе ДЗЗ Кореи используются три спутника разного типа: геостационарный КА COMS с мультиспектральными датчиками съемки Земли с разрешением 350 м; Kompsat-2 (класса IKONOS) с аппаратурой метрового разрешения и новый Kompsat-3 с оптической аппаратурой субметрового разрешения.

Корея последовательно создает национальную систему видовой космической разведки, в состав которой в ближайший год войдут спутники Kompsat-3A с оптической аппаратурой инфракрасного диапазона для ночной детальной съемки и Kompsat-5 с РСА метрового разрешения. В перспективе будет создана система из четырех корейских спутников оперативного видового наблюдения с оптическими и радарными спутниками высокого и сверхвысокого разрешения.

Россия

В 2012 году, впервые за многие годы, в России запущены три спутника с аппаратурой съемки Земли: короткоживущий КА детальной фоторазведки «Космос-2480» типа «Кобальт-М» (Россия осталась единственным в мире оператором спутников с пленочной фотоаппаратурой); долгожданный мини-спутник детальной съемки Земли «Канопус-В» и экспериментальный научный мини-спутник «Зонд-ПП».

Долгожданным успехом отечественной программы ДЗЗ стал ввод в эксплуатацию КА «Канопус-В» вместе с однотипным КА «БелКА» Республики Беларусь. Несмотря на сравнительно ограниченную производительность съемочной аппаратуры, спутники продемонстрировали высокое качество снимков с разрешением до 2,1 м в панхроматическом канале камеры ПСС (полоса 23 км) и 10 м в четырех спектральных каналах видимого и ближнего ИК диапазонов камеры МСС (полоса захвата 20 км).

В групповом запуске вместе с КА «Канопус-В» на орбиту выведен научный КА «Зонд-ПП» на базе мини-платформы «Карат» НПО имени С. А. Лавочкина. Экспериментальный спутник оснащен радиометром L-диапазона, созданным в Институте радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, мультиспектральной камерой и первым отечественным гиперспектрометром ГСК для съемки в 150 спектральных каналах (разработчик — компания «Лептон»). Детальное описание оптической аппаратуры в открытой печати отсутствует, но были опубликованы принятые со спутника изображения. Для сравнения, гражданские гиперспектрометры уже работают на спутниках ЕО-1 (США) с 2000 года, Proba-1 (Европа) с 2001-го, HJ-1A (Китай) и IMS-1 (Индия) с 2008-го.

В 2012 году Роскосмос провел конкурс на создание новой системы, четырехспутниковой, оперативного оптического мониторинга Земли «Обзор-О», победителем которого стал Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева. Стоимость контракта – 4,66 млрд рублей. Запуск первого КА «Обзор-О» с оптико-электронной аппаратурой мультиспектральной съемки Земли с разрешением 7 м планируется осуществить до 2015 года. По описанию, проектируемая система близка по характеристикам к многоспутниковой системе RapidEye. В декабре 2012 года объявлен конкурс на новую систему радиолокационного мониторинга «Обзор-Р» стоимостью 3,6 млрд рублей, а перед этим была закрыта аналогичная программа «Аркон-2М». Продолжается разработка спутников ДЗЗ в составе систем «Арктика» и «Картограф».

Закрытие старых и появление новых программ ДЗЗ, обилие перспективных проектов долгостроя при достаточно скромных пока результатах на орбите – все эти процессы не лучшим образом характеризуют состояние современной отрасли ДЗЗ России.

Планы на 2013 год
Наиболее значимыми событиями для мирового рынка геоданных могут стать уже осуществленный запуск КА Landsat-8 (США) и перспективных спутников Sentinel-1 (ESA), SEOSAT (Испания), ALOS-2 и ASNARO (Япония). В опубликованных в печати на 2013 год планах упоминаются не менее шести гражданских отечественных спутников — «Ресурс-П» №1 и №2, «Канопус-СТ», «Электро-Л» №2, «Кондор-Э», «Метеор-М» №2. Наиболее совершенными из них являются спутники «Ресурс-П».