Внимание! Вас снимает спутник!

В современном информационном обществе главной продуктивной силой становится переработка и использование информации. Огромные информационные ресурсы и потенциальные возможности влияния на экономическое развитие стран несет в себе технология дистанционного зондирования Земли из космоса.

Из космоса виднее

Как и во многих случаях, технология ДЗЗ сначала применялась в военной сфере — для оперативного наблюдения за необходимыми территориями и в картографии. Сейчас она все больше распространяется на коммерческую сферу.

Международным сообществом признано, что стабильное и безопасное развитие на Земле невозможно без применения космических технологий наблюдения, что указано в специальной резолюции ООН 2002 года. В мире развивается ряд программ по космическому мониторингу Земли (самые известные — GEOSS, GMES). Программы стран, обладающих развитыми космическими технологиями, предусматривают создание разветвленной системы ДЗЗ на основе объединения усилий национальных подсистем сбора и обработки информации о планетарных процессах, механизмах унификации данных и открытого взаимообмена этой информацией.

Украина в своей Национальной космической программе также заявила об участии в европейской программе GMES, предусматривающей создание украинского сегмента GMES в соответствии с европейскими информационными стандартами и критериями получения и распространения данных ДЗЗ об окружающей среде и ее безопасности. Для этого предусматривается привлечение космических и наземных средств, а также научного потенциала отраслевых институтов и университетов.

На орбитах находится уже около полусотни коммерческих или двойного использования искусственных спутников Земли (ИСЗ) разных стран для выполнения задач ДЗЗ, и количество их возрастает. Вносит свой вклад в космический сегмент ДЗЗ и Украина, за годы независимости запустившая три космических аппарата этого класса. В 2008 году запланирован очередной запуск КА «Сечь-2».

Потолкуем?

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — это способ получения информации об объектах, динамических процессах и явлениях на поверхности Земли, в ее недрах и атмосфере путем регистрации отраженного от них или их собственного электромагнитного излучения в различных спектральных диапазонах.

Все больше совершенствуется бортовая аппаратура для съемок поверхности, и на сегодняшний день наибольшая разрешающая способность коммерческих снимков достигает 0,4 м.

Появляются новые технологии управления съемкой (проект EROS) с распределенным доступом к информации, использования малогабаритных микро- и наноспутников, а также группировок взаимозависимых небольших КА численностью в десятки аппаратов.

Проблемы, решаемые с помощью ДЗЗ, чрезвычайно разнообразны и сводятся к информационному обеспечению экономическо-хозяйственной деятельности страны. Сюда входят задачи гидрометеорологии, экологии, мониторинга чрезвычайных ситуаций, большое количество природохозяйственных задач (контроль сельского и лесного хозяйства, промысел морепродуктов, геология и поиск полезных ископаемых, землеустройство, строительство, прокладка транспортных магистралей, картография, создание и обновление геоинформационных систем, гидротехника и мелиорация), океанографические и научные аспекты фундаментального изучения состояния и эволюции Земли как развивающейся целостной экологической системы.

Преимущества технологии ДЗЗ — непрерывность съемок на протяжении жизненного цикла КА, оперативный доступ к любой точке Земли, масштабность исследований без привлечения дополнительного персонала. Эффективность применения такой методики для получения данных на 2—3 порядка выше по сравнению с традиционными наземными методами.

Снимок высокой разрешающей способности из космоса и с Земли одной и той же площадки

Потребителями услуг рынка мониторинга Земли и океана являются государственные ведомства, научно-исследовательские структуры, организации экологического контроля; национальные военные и разведывательные службы; агропромышленные, геологоразведочные, строительные, транспортные, страховые, туристические фирмы; правительственные и военные ведомства тех государств, которые не могут рассчитывать на помощь ведущих космических государств в области космической разведки; общественные организации, средства массовой информации.

Спектр использования данных ДЗЗ в мире непрерывно расширяется, и, скорее всего, эта тенденция сохранится и в будущем.

«Я — Земля!»

Эффективность использования систем ДЗЗ определяется их доступностью. Как следствие появляются массовые пользователи таких снимков и привлекается много творческих коллективов для применения данных для конкретных нужд. Поэтому для широкого внедрения технологий ДЗЗ необходима сеть технических средств приема и оперативного доступа к данным.

Первичным источником данных ДЗЗ на Земле являются антенные станции (АС) приема и обработки информации, снятой бортовой аппаратурой КА. Как правило, с запуском нового космического аппарата создается или модернизируется наземная структура антенных станций, состоящих из крупногабаритных антенн, приемных трактов и систем управления ими. Особенностью таких антенных станций по сравнению с АС для геостационарных спутников являются высокие требования к динамическим характеристикам, связанным с постоянным изменением траектории движения космического аппарата относительно местонахождения станции, что вызвано вращением Земли и относительно большой скоростью движения низкоорбитальных спутников ДЗЗ, время прохождения которых над горизонтом составляет 5—15 минут. Для сопровождения такого спутника довольно массивная АС должна двигаться с большими скоростями и обеспечить при этом малые погрешности отклонения от траектории движения КА, которые составляют единицы угловых минут, причем чем больше антенна, тем меньшие погрешности необходимо обеспечить.

В 2007 году Украина успешно вывела на орбиту спутник ДЗЗ EgyptSat-1, разработанный в Украине по заказу Египта. Для обеспечения его работы изготовлена также наземная станция управления и приема телеметрической информации, а также система управления и приемный тракт станции для приема информации со спутника. Их создавала кафедра приборов и контрольно-измерительных систем Тернопольского государственного технического университета им. Пулюя совместно с Харьковским научно-исследовательским институтом радиотехнических измерений и ГНТП «Техас-К». Разработаны оригинальная конструкция антенной системы с трехосным опорно-поворотным механизмом наведения и система управления ею, обеспечивающая сопровождение любых траекторий КА, в том числе через зенит, относительно местонахождения АС без так называемых «мертвых зон», что было невозможно для классических азимутально-угломестных поворотных устройств АС. Антенная система успешно испытана в Харькове, в Национальном центре управления и испытания космических средств (г. Евпатория), а сейчас смонтирована и испытывается в национальном космическом агентстве Египта (NARSS).

Те же коллективы разработали универсальную приемную станцию на базе антенны ТНА57 с диаметром рефлектора 12 м, которая успешно принимает сейчас изображения с египетского спутника в Центре приема и обработки космической информации и контроля навигационного поля, пока египетская сторона развернет свою наземную инфраструктуру (снимок 2).

В начале третьего тысячелетия у нас есть возможность наблюдать, как космические технологии аккумулируют высочайшие научно-технические достижения, становясь самой мощной движущей силой производства высокотехнологичной продукции в различных отраслях хозяйства.

Сейчас в Тернопольском государственном техническом университете продолжаются работы по созданию более простых (так называемых «персональных») антенных станций ДЗЗ, которые легко могут обслуживаться одним оператором и доступны отдельным творческим коллективам и университетам как инструмент для получения и тематической обработки данных ДЗЗ. А подключение к первичной обработке данных ДЗЗ многих коллективов, формирование информационного сообщества ДЗЗ значительно ускорило бы создание новых программ, алгоритмов, дало бы толчок для расширения использования космической информации в разных отраслях экономики.

Кроме того, творческим коллективом ТДТУ и ГНТП «Техас-К» разработан и введен ряд антенных комплексов с диаметром рефлектора 5,7 м для наведения и приема информации с геостационарных спутников. Такие антенные системы уже эксплуатируются в Украине, в Казахстане и Туркменистане.