Европейская программа gmes и перспективная группировка спутников дзз sentinel

      Комментарии к записи Европейская программа gmes и перспективная группировка спутников дзз sentinel отключены

Европейская программа gmes и перспективная группировка спутников дзз sentinel

Б.А. Дворкин

ВВЕДЕНИЕ

Мониторинг внешней среды имеет наиболее значимое значение Сейчас для обеспечения надёжного и комфортного проживания людей.  Он разрешает осознать, как изменяется отечественная планета и ее климат, какую роль в этих трансформациях играются человеческие и техногенные факторы.

В 1998 г. для обеспечения безграничного мониторинга внешней среды руководящими органами ЕС было издано постановление о развертывании программы GMES (Global Monitoring for Environment and Security), которая обязана осуществляться под руководством Европейской комиссии в партнерстве с Космическим агентством ЕС (European Space Agency, ESA) и Европейским агентством по окружающей среде (European Environment Agency, EEA). Являясь на сегодня самая масштабной программой наблюдения Почвы, GMES  обеспечит национальные органы и других пользователей точной, современной и дешёвой информацией для улучшения контроля трансформаций внешней среды, понимания обстоятельств трансформации климата, обеспечения других жизни задач и безопасности людей.

Ввод в воздействие программы GMES  будет осуществляться в три этапа:

  • 2008– 2010 гг.: начало работы предварительных (пилотных) сервисов GMES.
  • 2011–2013 гг.: начало функционирования большинства сервисов GMES.
  • С 2014 г.: работа полностью всех сервисов GMES.

На практике, GMES будет складываться из сложного комплекса совокупностей наблюдения: спутников дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ), наземных станций, морских судов, атмосферных зондов т. д.

КОСМИЧЕСКИЙ КОМПОНЕТ GMES

Европейское агентство по окружающей среде (EEA) опирается на эти, полученные от множества источников наблюдений на суше, море либо в воздухе.  Эти сведенья поступают от европейских и неевропейских организаций. GMES обеспечит единую совокупность, которая разрешит свести это многообразие информации с данными, приобретаемыми с космических аппаратов, обеспечив множество тематических информационных сервисов, призванных оказать помощь в ответе задач улучшения внешней среды и условий судьбы, гуманитарных неприятностей, и для помощи принятия политических ответов в интересах более устойчивого развития общества.

Будущий успех GMES базируется на прекрасно продуманном космическом компоненте, которому мы и уделим главное внимание в этом обзоре.

GMES будет опираться на два типа совокупностей ДЗЗ: спутники Sentinel, специально предназначенные для программы GMES (их оператором будет  ESA), и национальные (либо интернациональные)  спутниковые совокупности  ДЗЗ, включенные в так именуемые миссии содействия GMES (GMES Contributing Missions; GCMs).  В космический компонент GMES войдет единый наземный сегмент, при помощи  которого будет обеспечиваться вольный доступ к сервисам GMES.

Наименование спутников Sentinel символично — его возможно перевести с английского языка как «Страж», что идеально раскрывает сущность данной совокупности, специально предназначенной для  обеспечения программы надёжного и комфортного проживания людей. Запуск спутников Sentinel начнется с 2013 г. Они будут вести съемки с применением разных разработок, к примеру, посредством радаров и оптико-электронных мультиспектральных сенсоров.

Для реализации программы GMES под неспециализированным управлением  ESA ведется разработка пяти типов спутников ДЗЗ Sentinel, любой из которых будет осуществлять определенную миссию, связанную с мониторингом Почвы.

Любая миссия Sentinel будет включать в себя группировку из двух спутников для обеспечения ускорения и наилучшего охвата территории повторных съемок, что послужит полноте и повышению надёжности данных для GMES.

Sentinel-1

Миссия Sentinel-1 будет воображать собой группировку из двух радарных спутников  (рис. 1) на полярной орбите, оснащенных  радаром с синтезированной апертурой (SAR) для съемок в С-диапазоне.

Рис. 1. Спутник Sentinel-1

Съемки радарных спутников Sentinel-1 не будут зависеть от погоды и времени дней.  Первый спутник миссии планируется запустить в 2013 г., а второй — в 2016 г. Предназначенная специально для программы GMES, миссия Sentinel-1 продолжит радарные съемки С-диапазона, начатые и продолжаемые спутниковыми совокупностями ERS-1, ERS-2, Envisat (оператор ESA) и RADARSAT-1,2 (оператор — компания MDA, Канада).

Радар SAR будет трудиться в двух главных режимах: Interferometric Wide Swath и Wave.  Первый имеет ширину полосы охвата 250 км и пространственное разрешение 5х20 м.  Эти два режима удовлетворят большая часть требований, предусмотренных сервисами GMES.  Два вторых режима (Stripmap, Extra Wide Swath) являются дополнительными.

Группировка Sentinel-1, как ожидается, будет снабжать съемками всю территорию Европы, Канады, и главные морские судоходные  дороги каждые 1–3 дня, независимо от погодных условий.  Радарные эти будут поставляться в течение часа по окончании проведения съемки — это громадный ход вперед если сравнивать с существующими радарными спутниковыми совокупностями.

Миссия будет снабжать многие сервисы GMES, к примеру, мониторинг покрытых льдом арктических морей, картографирование ледовых полей, мониторинг нефтяных разливов  и обнаружение судов для обеспечения безопасности, мониторинг подвижек земной поверхности, картографирование лесов, внутренних вод и земель, помощь гуманитарных управления и операций кризисными обстановками.

Миссия Sentinel-1 с выговором на надежность, стабильность работы, глобальное покрытие съемками, обеспечение стремительной поставки данных, как ожидается, будет содействовать формированию новых разработок для удовлетворения возрастающих потребностей программы GMES.

Работа над созданием спутников Sentinel-1 на данный момент осуществляется консорциумом во главе с компанией Thales Alenia Space Italy в качестве главного подрядчика, Astrium Germany (радар C-SAR), Astrium UK (электронное оборудование).

В табл. 1,2 приведены главные характеристики спутников Sentinel-1.

Таблица 1

Главные характеристики спутника Sentinel-1

Даты запуска спутников (планируемые): 2013 г. (Sentinel-1A), 2016 г. (Sentinel-1B)
Стартовая площадка: космодром Куру (Франция)
Средство выведения: РН «Альянс» (Российская Федерация)
Разработчики: Thales Alenia Space Italy (Италия), EADS Astrium GmbH (Германия), Astrium UK (Англия)
Оператор: Европейское космичекое агентство
Масса, кг 2280
Орбита Тип Полярная солнечно-синхронная
Высота, км 693
Расчетный срок функционирования, лет 7

Таблица 2

Главные характеристики съемочной аппаратуры Sentinel-1

Спектральный диапазон С-диапазон
Периодичность съемки, дни 1-3
Режим Номинальное пространственное разрешение, м Ширина полосы съемки, км

250

20?20

 Поляризация
Interferometric Wide Swath 5?20 250 Двойная (по выбору — HH/HV либо VV/VH)
Extra Wide Swath 20?40 400
Stripmap 5х5 80
Wave 20?5 20?20 Одинарная (по выбору — VV либо HH)

Sentinel-2

Пара спутников Sentinel-2 (рис. 2) будет регулярно поставлять космические снимки большого разрешения на всю Почву, снабжая непрерывность получения данных с подобными чертями как в программах SPOT и Landsat.

Рис. 2. Спутник Sentinel-2

Sentinel-2 будет оснащен оптико-электронным мультиспектральным сенсором для съемок с разрешением от 10 до 60 м в видимой, ближней инфракрасной (VNIR) и коротковолновой инфракрасной (SWIR) территориях спектра, включающих в себя 13 спектральных каналов, что гарантирует отображение различий в состоянии растительности, среди них и временные трансформации,  и сводит к минимуму влияние на уровень качества съемки воздуха.

Орбита высотой в среднем 785 км, наличие в миссии двух спутников, разрешит проводить повторные съемки каждые 5 дней на экваторе и каждые 2-3 дня в средних широтах.  Первый спутник планируется запустить в 2013 г.

Повышение ширины полосы обзора наровне с высокой повторяемостью съемок разрешит отслеживать скоро изменяющиеся процессы, к примеру, изменение характера растительности в течение вегетационного периода.

Эти Sentinel-2 будут снабжать сервисы GMES, связанные, к примеру, с управлением земельными ресурсами, лесным хозяйством и сельскохозяйственным производством, и мониторингом стихийных гуманитарных операций и бедствий.

Уникальность миссии Sentinel-2 связана с сочетанием громадного территориального охвата, нередких повторных съемок, и, как следствие,  систематическим получением  полного покрытия всего мира мультиспектральной съемкой  большого разрешения.

В табл. 3,4 приведены главные характеристики спутников Sentinel-2.

Таблица 3

Главные характеристики спутника Sentinel-2 

Даты запуска спутников (планируемые): 2013 г. (Sentinel-2A), 2015 г. (Sentinel-2B)
Стартовая площадка: космодром Куру (Франция)
Средство выведения: РН «Рокот» (Российская Федерация)
Разработчик: EADS Astrium Satellites (Франция)
Оператор: Европейское космичекое агентство
Масса, кг 1100
Орбита Тип Солнечно-синхронная
Высота, км 785
Расчетный срок функционирования, лет 7

Таблица 4

Главные характеристики съемочной аппаратуры Sentinel-2

Режим съемки VNIR SWIR
Спектральные каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 8a 9 10 11 12
Спектральный диапазон, мкм 0,44 0,49 0,56 0,66 0,70 0,74 0,78 0,84 0,86 0,94 1,38 1,61 2,19
Пространственное разрешение (в надире), м 60 10 10 10 20 20 20 10 20 60 60 20 20
Ширина полосы съемки, км 290
Периодичность съемки, дни От 5 (на экваторе) до 2–3 (в средних широтах)

Sentinel-3

Главной целью миссии Sentinel-3 есть наблюдение за топографией поверхности океана, температурой поверхности моря и суши, цветом океана и суши с надёжности степени и высокой точности для помощи совокупностей прогнозирования состояния океана, и для мониторинга внешней среды и климата.

Рис. 3. Спутник Sentinel-3

Sentinel-3 — наследник прекрасно себя зарекомендовавших спутников ERS-2 и Envisat.  Его инновационное оборудование включает в себя:

  • SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) — аналог радиометра AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer), которым оснащен спутник Он  измеряет температуры с точностью не хуже 0,3 К и имеет улучшенные характеристики если сравнивать с AATSR, среди них и по учету атмосферной коррекции.  SLSTR будет проводить измерения в 9 спектральных и дополнительных 2 каналах , оптимизированных для мониторинга пожаров.  Пространственное разрешение в видимой и инфракрасной коротковолновой территории спектра 500 м, а в тепловых инфракрасных каналах — 1 км.
  • OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) — аналог спектрометра MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer), которым оснащен спутник   Число спектральных каналов в OLCI  увеличено с 15 до 21,  конструкция прибора оптимизирована для минимизации влияния солнечных лучей, пространственное разрешение — 300 м. OLCI — новое поколение инструментов для  измерения параметров океанов и суши.  Полосы охвата OCLI и SLSTR (в надире) всецело перекрываются.
  • Двухчастотный (Ku и С-диапазон) радар SRAL (Synthetic Aperture Radar Altimeter) базируется на разработках для спутниковой совокупности CryoSat и обеспечит измерения с разрешением ~ 300 м в режиме SAR на протяжении маршрута. Он будет поставлять правильные информацию о топографии поверхности океана, каковые имеют значительное значение для мониторинга климата и океанографических задач.  SRAL кроме этого будет осуществлять правильные измерения топографии морского льда, ледовых щитов и т. д.

Пара спутников Sentinel-3 будет иметь высокую повторяемость съемок: менее двух дней для OLCI и менее одного дня для SLSTR на экваторе.  Орбиты спутников (815 км)  обеспечат получение полного пакета топографических данных каждые 27 дней.

Запуск первого спутника миссии Sentinel-3 запланирован на 2013 г., сразу же по окончании Sentinel-2, что обеспечит исполнение предусмотренных программой GMES соответствующих сервисов. Спутник Sentinel-3B планируется запустить в 2018 г.

Эти, приобретаемые фактически в настоящем режиме времени, будут употребляться для прогнозирования океанических процессов, картографирования морских льдов. Спутники обеспечат информацией работы, замечающие за экологическим состоянием морей, и нуждающиеся в правильных и своевременных информации о состоянии поверхности океанов, а также о температуре воды, океанических экосистемах, качестве воды и мониторинге загрязнения внешней среды.  Сервисы GMES, которые связаны с наблюдением за земной поверхностью, кроме этого будут получать полезную информацию со спутников  Sentinel-3, связанную с мониторингом трансформаций земной поверхности, лесного покрова, качества земли, обнаружением природных пожаров.

Sentinel-4 и Sentinel-5

Миссии Sentinel-4 и Sentinel-5 предназначены для обеспечения данными о составе воздуха соответствующих сервисов GMES.  Обе миссии будут реализовываться на платформе метеорологических спутников, оператором которых есть Европейская организация спутниковой метеорологии EUMETSAT.

Установленное на геостационарном спутнике MTG (Meteosat Third Generation) -Sounder (MTG-S) оборудование миссии Sentinel-4 будет складываться из спектрометра  UVN (Ultraviolet Visible Near-infrared) и теплового сенсора IRS (InfraRed Sounder). По окончании его вывода и запуска на орбиту, миссия Sentinel-4 будет кроме этого оперировать данными с сенсора FCI (Flexible Combined Imager), установленном на спутнике MTG-Imager (MTG-I).

Первый спутник MTG-S планируется запустить в 2019 г., а первый спутник MTG-I в 2017 г.

Оборудование миссии Sentinel-5 будет складываться из спектрометра  UVNS (Ultraviolet Visible Near-infrared Shortwave) , теплового сенсора Eumetsat IRS, камер  VII (Visible Infrared Imager) и 3MI (Multi-viewing Multi-channel Multi-polarization Imager). Им будет оснащен спутник MetOp Second Generation, что будет пребывать на полярной орбите.

Первый спутник MetOp Second Generation предполагается запустить в 2020 г.

Дабы избежать перерывов в поставке данных по наблюдению за воздухом по окончанию программы Envisat и до начала миссии Sentinel-5 планируется запуск спутника-предвестника в 2014 г.  — совместной инициативой ESA и Нидерландов. Спутник будет оснащен спектрометром UVNS (TROPOMI).

Сервисы, поддерживаемые миссиями  Sentinel-4 и Sentinel-5, будут включать мониторинг качества воздуха, солнечной радиации и стратосферного озона, и мониторинг трансформаций климата.

Наземный сегмент космического компонента GMES

Наземный сегмент GMES обеспечит доступ к данным Sentinel.  Он кроме этого будет взаимодействовать с миссиями содействия для координации потока данных.

Наземный сегмент будет включать в себя центр своевременного управления спутниками  Sentinel и средства для обработки данных и создания производных продуктов для программы GMES. Особый документ (Data Access Portfolio) определяет все комплекты данных и продуктов, и условия доступа к ним, такие как порядок, уровень обработки, время поставки, лицензирование, в соответствии с которыми эти сведенья доступны для применения.

Для доступа к данным космического компонента GMES создан особый сайт.

МИССИИ СОДЕЙСТВИЯ GMES 

Как уже упоминалось выше, GMES будет опираться не только на спутники Sentinel, но и на спутниковые совокупности  ДЗЗ, включенные в миссии содействия GMES.

До момента запуска спутников Sentinel, миссии содействия играются решающую роль в обеспечении сервисов программы GMES данными ДЗЗ. Но, кроме того тогда, в то время, когда спутники Sentinel начнут функционировать, миссии содействия будут так же, как и прежде нужны для обеспечения безграничной полноты данных.

На данный момент имеется около 30 функционирующих либо планируемых к  запуску спутников и спутниковых совокупностей, составляющих миссии содействия GMES.  К ним относятся космические аппараты, находящиеся в собствености конкретно ESA, странам-участникам ESA, вторым государствам, метеоспутники EUMETSAT и др. Представим краткий обзор спутников, эти с которых употребляются сервисами GMES.

Оптические спутники

Оптико-электронные совокупности способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом, ближнем инфракрасном диапазонах. В таких совокупностях излучение попадает на соответсвующие датчики, генерирующие, электрические сигналы в зависимости от интенсивности излучения. Для получения изображения нужно объединить много одноэлементных датчиков либо сканировать цель одним датчиком.

Устройство для того чтобы типа именуется прибором с зарядовой связью (ПЗС).

Оптико-электронные сенсоры — самый распространенные инструменты, применяемые для ДЗЗ.  Они, в большинстве случаев, выполняют съемку в надире с разрешением от 0,5 до 300 м и с полосой обзора шириной от десятков до сотен километров.

Оптические съемки  используются для ответа задач в различных областях, таких как сельское хозяйство, градостроительное планирование, ландшафтное картографирование, оценка ущерба, связанного с страшными природными явлениями.  Они, но, вероятны лишь в безоблачную погоду и в дневное время суток.

Эти смогут быть использованы для анализа широкого диапазона параметров, а также температуры поверхности океанов и суши, морских льдов и снежного покрова, облачности.  Они являются серьёзным источником информации о растительности и ее сезонных трансформациях, что принципиально важно для раннего районов предупреждения и выявления засухи о вероятном происхождении голода.

Миссии содействия GMES включают в себя следующие спутники с оптико-электронными сенсорами.

ERS-2/ATSR-2 (ESA). Спутниковая совокупность ERS разрабатывалась ESA В первую очередь 1980-х гг. На спутнике ERS-1 было установлено 5, на спутнике ERS-2 — 6 разнообразных инструментов ДЗЗ, включая оптические ультрафиолетовые и инфракрасные сканеры, радарные альтиметры и др. Запущенный в 1995 г. спутник ERS-2 оснащен, в т. ч., инструментом ATSR (Along Track Scanning Radiometer), что включает в себя сверхвысокочастотный зонд и инфракрасный радиометр.

  ATSR употребляется для измерения верхней поверхности границы и температуры океана туч, мониторинга растительности.  Ширина полосы съемки — 500 км, пространственное разрешение 1 км. Эксплуатация спутника была прекращена в июле 2011 г., исходя из этого для потребностей GMES будут употребляться лишь архивные эти.

Envisat / MERIS, AATSR (ESA). Запущенный в 2002 г., спутник Envisat — это самый громадный спутник ДЗЗ из всех когда-либо созданных (его масса образовывает 8211 кг).  Спутник есть многоцелевым — на нем установлено 9 разнообразных инструментов ДЗЗ, включая оптические сканеры, ультрафиолетовые и инфракрасные спектрометры, радарный альтиметр и т. д. Спектрометр MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) ведет съемку в 15 спектральных каналах с пространственным разрешением 300 м. Он покрывает съемкой всю Почву каждые 3 дня.

Envisat кроме этого оснащен прибором AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer), ведущим съемку с шириной полосы  500 км и разрешением 1 км.  AATSR был намерено создан для измерения температуры поверхности моря.

RapidEye (Германия). Группировка из пяти мини-спутников RapidEye, запущенная в 2008 г., предназначена для ответа мониторинговых задач во многих отраслях.

Параметры спутников (высокое пространственное разрешение, пять спектральных каналов, хорошие геометрические и радиометрические характеристики, возможность ежесуточных повторных съемок) особенно подходят для применения данных в сельском и лесном хозяйстве, нефтегазовом комплексе, энергетике, телекоммуникации, тематическом и особом картографировании, экологии и охране внешней среды, управлении чрезвычайными обстановками. Съемка земной поверхности ведется в пяти каналах.

Неповторимым для спутников большого разрешения есть канал red-edge (конечный красный), что оптимально подходит для измерения и наблюдения трансформаций состояния растительного покрова. Группировка снабжает ежедневное покрытие съемками площадь в 4 млн кв. км. Периодичность съемки одного и того же района Почвы — 24 часа. Пространственное разрешение снимков — 6,5 м (по окончании обработки — 5 м).

Ширина полосы съемки — 77 км.

SPOT (Франция). Спутниковая совокупность наблюдения за поверхностью Почвы SPOT (Satellite Pour L’Observation de la Terre) начала съемки в 1986 г.  Последний спутник серии, SPOT-5, был запущен в 2002 г.  Он оснащен двумя камерами большого разрешения, разрешающими приобретать панхроматические изображения с разрешением 5 м (в режиме SuperMode — до 2,5 м) и мультиспектральные — с разрешением 10 м; ширина полосы съемки 60 км. Помимо этого, на SPOT-5 установлена камера Vegetation 2, разрешающая приобретать фактически каждый день снимки всей поверхности Почвы с разрешением 1 км.

Prisma (Швеция) — совокупность наблюдения Почвы из двух мини-спутников (Tango и Mango), запущенных в 2010 г., с инновационными оптико-электронными устройствами, включающими в себя гиперспектральный сенсор (пространственное разрешение 20–30 м) и панхроматическую камеру (разрешение 2,5–5 м).  Ширина полосы съемки 30–60 км.

DMC (Disaster Monitoring Constellation) является группировкой спутников, предназначенных для своевременной оптической мультиспектральной съемки районов стихийных бедствий для коммерческого использования и государственных агентств. Создание группировки  DMC началось в 2001 г., первым в 2002 г. был запущен спутник Alsat-1 (Алжир). На данный момент на орбите функционирует 6 спутников, которыми владел Алжиру, Англии,  Испании, Нигерии и Китаю.

Все спутники находятся на солнечно-синхронной орбите для обеспечения ежедневных глобальных покрытий съемками. Спутники Alsat-1, Bejing-1 (Китай), Nigeriasat-1 (Нигерия) и UK-DMC  (Англия, запущенные в 2002–2005 гг., имеют пространственное разрешение 32 м и ширину полосы съемки шириной 600 км.

  Второе поколение спутников — UK-DMC-2 (Англия), Deimos-1 (Испания), Nigeriasat-2 (Нигерия) — были запущены в 2009–2011 гг., их пространственное разрешение улучшилось до 22 м. Спутник Nigeriasat-X (Нигерия), запущенный в августе 2011 г., принадлежит к третьему поколению спутников DMC. Он ведет съемку с разрешением 2,5 м в панхроматическом и 5 м в мультиспектральном режимах; шириной полосы съемки — 20 км.

Proba—V (ESA). Мини-спутник  Proba-V, запуск которого запланирован на 2012 г., будет оснащен камерой Vegetation, подобной  установленной на спутнике SPOT.  Он будет иметь более высокое, чем у спутников SPOT-4 и  SPOT-5  разрешение — 300 м (вместо 1000 м) и ширину полосы съемки 2250 км.

Deimos-2 (Испания). Спутник ДЗЗ большого разрешения запланирован к запуску в 2013 г. Он будет иметь разрешение 1 м (в панхроматическом режиме) и 4 м (в мультиспектральном);  ширина полосы съемки — 12 км.

SEOSat—Ingenio (Испания).  Спутник класса SPOT SEOSat-Ingenio планируется запустить в 2013 г. Он будет передавать снимки с разрешением 2,5 в панхроматическом режиме и 10 м — в мультиспектральном.  Ширина полосы съемки соответственно — 30 и 60 км.

EnMAP (Германия). Планируемый к запуску в 2012 г., спутник EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) рекомендован для гиперспектральной съемки с шириной полосы обзора 30 км, пространственным разрешением 30 м, отклонением от надира 30° для ускорения повторных съемок (4 дня).

HiROS (Германия). Группировка спутников HiROS будет складываться из трех космических аппаратов, планируемых к  запуску в 2013 г.  Эти будут иметь разрешение  0,5 м в панхроматическом режиме и 2 м — в мультиспектральном, ширина полосы съемки —12 км.  Группировка HiROS будет иметь высокую повторяемость съемок.

Pleiades (Франция). Программа Pleiades High Resolution включает в себя два спутника нового поколения очень высокого пространственного разрешения Pleiades-1 и Pleiades-2 с однообразными характеристиками (пространственное разрешение 0,5 м в панхроматическом режиме и 2 м — в мультиспектральном; ширина полосы съемки 20 км). Спутники будут синхронизированы на одной орбите так, дабы иметь возможность обеспечить ежедневную съемку одного и того участка земной поверхности.

Применяя космические разработки нового поколения, такие, как оптико-волоконные совокупности гиростабилизации, космические аппараты  Pleiades-1 и  Pleiades-2 будут владеть беспрецедентной маневренностью. Они смогут проводить съемку в любом месте 800-километровой полосы меньше чем за 25 секунд с точностью геопозиционирования меньше трех метров (CE90) без применения наземных опорных точек и 1 м — с применением наземных точек. Pleiades-1 запланирован к запуску в 2011 г., Pleiades-2 — в 2012 г.

VEN?S (Франция/Израиль). Спутник VEN?S (Vegetation and Environment monitoring on a New Micro-Satellite) разрабатывается в кооперации между Францией и Израилем для наблюдения за растительным покровом с применением мультиспектрального сенсора большого разрешения с 12 каналами.  Запуск спутника запланирован на 2013 г.

Радарные спутники

Радарная космическая съемка выполняется в ультракоротковолновой (сверхвысокочастотной) области радиоволн, подразделяемой на X-, C-, и L-диапазоны. Радиолокатор направляет луч электромагнитных импульсов на объект. Часть импульсов отражается от объекта, и датчик измеряет как характеристики отраженного сигнала, так и расстояние до объекта.

Все современные космические радарные совокупности — это радиолокаторы с синтезированной апертурой  (SAR).

Радар с синтезированной апертурой (SAR) может обеспечить круглосуточную съемку Почвы.  Помимо этого, облака, осадки и туман не имеют значительного влияния в микроволновом диапазоне, так что изображения смогут быть взяты независимо от погодных условий, что есть неоспоримым преимуществом при проведении съемок в полярных широтах, районах наводнений и других стихийных бедствий.

Оперативность есть одним из главных преимуществ радарных совокупностей ДЗЗ. Кроме этого направляться подчернуть, что радарные эти являются источником неповторимой информации о подстилающей поверхности — они разрешают определять мельчайшие вертикальные смещения (впредь до нескольких миллиметров).

Миссии содействия GMES включают в себя следующие радарные спутники.

ERS-2/SAR (ESA). Радар  с синтезированной апертурой (SAR), установленный на спутнике,  ведет съемки  в С-диапазоне в двух режимах.  Главный режим (AMI-SAR Image Mode) имеет ширину съемки 100 км и пространственное разрешение 25 м.  Как уже было отмечено выше, эксплуатация спутника была прекращена в июле 2011 г.

Envisat/ASAR (ESA). Одним из инструментов, которым оснащен спутник, есть ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar), что трудится в C-диапазоне в четырех режимах (Image, Wave, Wide Swath и Global Monitoring). Разрешающая свойство в первых двух режимах образовывает примерно 30 м.  В режиме WideSwath она образовывает 150 м, а в режиме Global Monitoring — 1000 м.

TerraSAR-X,  TanDEM-X (Германия). Спутники TerraSAR-X (запущен в 2007 г.)  и TanDEM-X (запущен в 2010 г.) оснащены новейшими радарами с синтезированной апертурой, разрешающими делать съемку земной поверхности с высоким пространственным разрешением (до 1 м). Они трудятся синхронно; согласно данным, взятым с них, будет создана глобальная цифровая модель рельефа и местности, беспрецедентная по точности и площади покрытия. Съемки ведутся в Х-диапазоне в разных режимах с разрешением от 1 до 16 м.

COSMO—SkyMed (Италия). Серия спутников двойного назначения COSMO-SkyMed 1–4 (Constellation of Small Satellites for Mediterranean basin Observation — Созвездие малых спутников для наблюдения за Средиземноморским бассейном) создана Итальянским космическим агентством (ASI) совместно с Минобороны Италии. Все спутники группировки оснащены радаром с синтезированной апертурой, разрешающим делать интерферометрическую съемку земной поверхности с высоким пространственным разрешением в X-диапазоне.

  Спутники были запущены в 2007–2010 гг.  Они ведут съемку в разных режимах с разрешением от 1 (режим Spotlight ) до 100 (режим ScanSAR Hugeregion) м. Параметры спутников COSMO-SkyMed (возможность всепогодных и независящих от освещённости и облачности повторных съемок с частотой до нескольких раз в день, высокое пространственное разрешение, одно- и двух- поляризационный режимы и т.д.) оптимизированы для ответа задач космического мониторинга в нефтегазовой и горнодобывающей отраслях, в сельском и лесном хозяйстве, и для мониторинга судоходства, ледовой обстановки и нефтеразливов в акваториях.

RADARSAT-2 (Канада). Спутник был запущен в 2007 г. как продолжение миссии RADARSAT-1.  Он оснащен радаром бокового обзора с синтезированной апертурой, владеющим, как и спутник RADARSAT-1, неповторимыми возможностями трансформации ширины пространственного разрешения и полосы съёмки.

Съемка земной поверхности проводиться в С-диапазоне длин волн (5,6 см), с изменяемой поляризацией излучения (HH, VH, HV, VV), в диапазоне съемочных углов от 10? до 60?.  Спутник трудится в нескольких режимах с разрешением от 3 до 100 м и шириной полосы съемки от 20 до 500 км. Продолжением проекта RADARSAT будет группировка RADARSAT Constellation Mission (RCM) , складывающаяся из трех спутников,  каковые планируются к запуску в 2014 г.  Спутники будут иметь пара режимов съемки,  с чертями, подобными RADARSAT-2.

SeoSAR (Испания). Планируемый к запуску в 2012 г. SeoSAR — первый испанский радарный спутник для съемок с высоким разрешением в Х-диапазоне.  Он будет трудиться в трех режимах с разрешение от 1, 3 и 18 м.

Спутники для альтиметрических измерений

Радарные альтиметры предоставляют точные информацию о высоте спутника над поверхностью океана методом измерения временного промежутка между приёмом и передачей весьма маленьких электромагнитных импульсов.

Альтиметрические измерения разрешают получить данные о топографии поверхности океана, распространении морских льдов и высоте больших айсбергов над уровнем моря, и о топографии ледовых поверхностей, а также рельефе дна моря.

Следующие спутники миссии содействия GMES, оснащенные альтиметрами, будут дополнять  миссию Sentinel-3.

Envisat/Radar Altimeter-2 (ESA). Радарный альтиметр (Radar Altimeter-2 либо RA-2), которым оснащен  спутник, есть улучшенной версией инструментов, установленных  на космических аппаратах ERS-1 и ERS-2.  С 800-километровой высокой полярной орбиты он отправляет на Землю 1800 импульсов в секунду, фиксируя, время возврата сигналов с точностью до наносекунд, измеряя так правильное расстояние до поверхности планеты.

CryoSat (ESA). С высоты чуть более 700 км спутник снабжает правильные информацию об трансформации толщины льда на широтах до 88°. Радарный альтиметр способен определять толщину подвижных льдов и смотреть за трансформациями огромных ледяных покровов на суше, в особенности за их кромкой, в районах образуются айсберги.

Jason-2 (OSTM)/Jason-3 (США/Франция). Запущенный в 2008 г., интернациональный спутник миссии OSTM (Ocean Surface Topography Mission) Jason-2  продолжает постоянное измерение топографии поверхности океана, начатое в 1992 г. совместной миссией агентств NASA (США)  и CNES (Франция) Topex / Poseideon и продолженной в 2001 году спутником Jason-1.

Jason-2 проводит измерение, с точностью до нескольких сантиметров каждые 10 дней, для определения  перемещения весов воды и среднего уровня  океана для целей прогнозирования погоды, океанографии и мониторинга климата. Продолжением миссии Jason-2 будет спутник Jason-3, что запланирован к запуску в 2013 г.  Это — итог тесной кооперации  между космическими агентствами CNES, NASA и метеорологическими организациями EUMETSAT (Европа) и NOAA (США).

  Спутник будет оснащен тем же точным альтиметрическим оборудованием, что и его предшественники.  Специально для программы GMES в 2017 г. запланирован запуск следующего спутника миссии Jason-CS.

SARAL/AltiKa (Франция/Индия). Альтиметр Ка-диапазона AltiKa — основной инструмент спутника, станет первым океанографическим альтиметром, трудящимся на таковой высокой частоте.  Вместе с Jason-2, Envisat и Sentinel-3, спутник будет помогать обеспечению данными прогнозирования погоды и оперативной океанографии.  Запуск спутника запланирован в 2011 г.

Спутники для атмосферных наблюдений

Одна из самые известных и созданных  сфер  применения данных  ДЗЗ — это  прогноз погоды.  На протяжении многих лет, практически в настоящем режиме времени космические снимки метеорологических спутников были основной составляющей ежедневных бюллетеней погоды.

Для измерения параметров воздуха Почвы употребляются  различные методы и многочисленные приборы.  Эти используются для ответа широкого круга задач, таких как своевременная метеорология, мониторинг извержения вулканов, прогноз качества воздуха, изучения климата и помощь принятия политических ответов, которые связаны с трансформациями климата.

Следующие спутники миссии содействия GMES оснащенные инструментами для атмосферных наблюдений, будут дополнять  миссии Sentinel-4 и Sentinel-5.

Envisat (ESA). В составе оборудования спутника имеется три прибора, предназначенных для мониторинга воздуха: GOMOS (спектрометр со средним разрешением; прежде всего рекомендован для измерения уровня стратосферного озона), MIPAS (фурье-спектрометр для получения информации о составе газов в верхних слоях и средних воздуха) и SCIAMACHY (спектрометр с целью проведения глобальных измерений малых газовых примесей в стратосфере и тропосфере).

MSG (ESA/EUMETSAT). Meteosat Second Generation (MSG) — наследник успешной миссии первого поколения геостационарных метеорологических спутников Meteosat. В 2002 г. к трудящимся на орбите спутникам Meteosat присоединился первый спутник MSG, что взял имя Meteosat-8.  Второй спутник серии MSG (Meteosat-9) был запущен в 2005 г. Эти спутники, и еще два рассчетных,  будут обеспечивать непрерывность метеонаблюдений в скором времени.

Программа будет кроме этого продолжена миссией  Meteosat Third Generation (MTG), первый спутник которой планируется запустить в 2017 году.

MetOp (ESA/EUMETSAT). Программа MetOp (Meteorological Operational)  есть европейским вкладом в обеспечении метеорологическими данными с полярной орбиты для климатических исследований и прогноза погоды. Спутник MetOp-А был запущен в 2006 г., на 2012 г. запланирован запуск MetOp-B, и вдобавок позднее — MetOp-C.

Calipso (США/Франция). Запущенный в 2006 г. спутник есть частью программы NASA Earth System Science Pathfinder. Он оснащен лидаром с ортогональной поляризацией, широкоугольной камерой и инфракрасным радиометром большого разрешения для аэрозолей и наблюдения облаков в воздухе.

Merlin (Германия/Франция). Запуск спутника запланирован на 2014 г. Он рекомендован для измерения концентрации метана в воздухе.  Инструментом для этого послужит двухволновый лазер, разработка которого велась 10 лет.

СЕРВИСЫ ПРОГРАММЫ GMES

Мониторинговый потенциал программы GMES будет употребляться как в общеевропейских заинтересованностях, так и в интересах всего интернационального сообщества.

GMES будет предоставлять данные для разных областей деятельности, таких как прогнозирование качества воздуха, предупреждение о наводнениях, раннее обнаружение вероятной опустынивания и засухи, раннего предупреждения о жёстких погодных условиях, обнаружение нефтяных пятен и предсказание их дрейфа, уровень качества морской воды, прогноз урожая, мониторинг лесов, трансформации в землепользовании, сельское хозяйства, гуманитарные операции и продовольственная безопасность — вот лишь кое-какие из них.

Целый информационный поток программы GMES возможно поделить на шесть главных групп: мониторинг океанов, мониторинг суши, мониторинг воздуха, обеспечение мероприятий по ликвидации последствий ЧС, обеспечение безопасности, наблюдения за трансформацией климата. В соответствии с этим возможно выделить шесть групп сервисов, каковые будет снабжать программа GMES:

  • Сервисы, относящиеся к морской среде: морская безопасность, морской транспорт, обнаружение нефтяных пятен, определение качества воды, наблюдение и прогноз погоды за окружающей средой в полярных регионах.
  • Сервисы, относящиеся к суше: мониторинг водных ресурсов, продовольственной безопасности и сельского хозяйства, трансформаций землепользования, лесов, качества земель, охрана природы и городское планирование.
  • Сервисы, которые связаны с наблюдением за воздухом: прогнозирование качества уровня и мониторинг воздуха ультрафиолетовой радиации, мониторинг парниковых газов и климатических трансформаций.
  • Сервисы, которые связаны с мониторингом ЧС, окажут помощь смягчению последствий природных и техногенных трагедий, таких как наводнения, землетрясения и лесные пожары, и будут помогать проведению гуманитарных операций.
  • Сервисы, относящиеся к безопасности, будут оказывать помощь упрочнениям по поддержанию мира, наблюдению за морским пространством и пограничному контролю.
  • Сервисы для мониторинга трансформаций климата пересекаются со всеми вышеперечисленными сферами.

В каждом сервисе будет предлагаться комплект данных и производных продуктов, предназначенных для удовлетворения потребностей конкретных групп пользователей на транснациональном, национальном, региональном и местном уровне. Все сервисы будут функционировать полностью к 2014 г.

Мониторинг мирового океана

Океаны играются важную роль в формировании климата Почвы, владеют богатыми запасами биологических ресурсов и нужных ископаемых, имеют громадное значение для интернациональных перевозок.

Пилотным проектом GMES есть  MyOcean. Его продукты базируются на применении моделей мирового океана и европейских морских информации и бассейнов, приобретаемой посредством  спутников ДЗЗ либо наземных наблюдений.  Это — информацию об уровне моря, морских течениях, ветрах, температуре поверхности моря, солености, морских льдах и т. д. Сервис снабжает все области, относящиеся к морской тематике: безопасность, ресурсы, экология, климат.

В 2010–2011 гг. в рамках GMES начали реализовываться следующие сервисы:

  • AquaMar (Marine Water Quality Information Services) — информация о качестве морской воды.
  • ASIMUTH (Applied Simulations and Integrated Modelling for the Understanding of Toxic Algal Blooms) — моделирование распространения вредоносных цветения и водорослей воды.
  • CoBIOS (Coastal Biomass Observatory Services) — наблюдение за биомассой в прибрежных территориях.
  • FIELD AC (Fluxes, Interactions and Environment at the Land-Ocean Boundary) — наблюдение за приливами и другими природными явлениями в прибрежных океанических территориях.
  • OPERR (Operational Pan-European River Runoff) — моделирование речных бассейнов Европы.
  • SeaU (Multisensor Satellite Technologies for Oil Pollution Monitoring and Source Identification) — мониторинг нефтяных загрязнений с применением мультиспектральных данных ДЗЗ.
  • SIDARUS (Sea Ice Downstream Services for Arctic and Antarctic Users and Stakeholders) — наблюдение за морскими льдами Антарктики и Арктики

В возможности планируется еще последовательность сервисов, среди которых MAIRES (Monitoring Arctic Land and Sea Ice using Russian and European Satellites) — мониторинг  арктических льдов согласно данным российских и европейских спутников ДЗЗ.

Мониторинг суши

Пилотным проектом GMES в области мониторинга суши есть картографический сервис  geoland2,  что снабжает пользователей геоинформацией  разного масштаба: от  глобального охвата до локального.  Главным продуктом сервиса являются карты  землепользования, биофизических и вегетационных  параметров растительности, ее сезонных трансформаций.  Сервис рекомендован для  территориального  планирования, сельского и лесного хозяйства, водного хозяйства и др.

В ближайших замыслах запуск следующих проектов:

  • EUFODOS (European Forest Downstream Services-Improved Information on Forest Structure and Damages) — обеспечение данными о состоянии лесов.
  • PanGeo — обеспечение доступа к геологической информации.
  • CryoLand — наблюдение за ледниками и снежным покровом суши.
  • FreshMon (High Resolution Freshwater Monitoring) — мониторинг пресной воды.

Имеется кроме этого пять проектов, каковые переросли в сервисы: ISAC (сельское хозяйств), BIO_SOS и MS.MONINA (сохранение биоразнообразия), ReCover и REDDAF (вырубка лесов).

Планируется запуск сервиса HELM для мониторинга земель и два вторых проекта в рамках интернационального сотрудничества по вырубкам лесов —  REDD—FLAME и REDDINESS.

Мониторинг воздуха

прогнозирование и Мониторинг качества воздуха над Европой имеет серьёзное значение для условий и здоровья судьбы людей.

Пилотным проектом GMES в области мониторинга воздуха есть сервис  MACC (Monitoring Atmospheric Composition and Climate).

Он направлен на накопление информации о глобальных атмосферных составляющих, нужных для мониторинга климата (к примеру, концентрация в воздухе углекислого газа, метана, аэрозолей и озона), о качестве воздуха, ультрафиолетовой радиации (на базе глобальных информации об озоновом концентрации и слой аэрозоля).

В 2010 г. начал реализовываться проект Pasadoble, что направлен на развитие местного и регионального наблюдения за качеством воздуха.

Управление чрезвычайными обстановками

Пилотным проектом GMES в области управления чрезвычайными обстановками есть сервис  SAFER (Safety and Fitness Electronic Records), что направлен на упрочнение потенциала Европы в плане мониторинга чрезвычайных ситуации, вызванных погодными явлениями, такими как ураганы, наводнения и природные пожары, и природными катаклизмами, такими как землетрясения, цунами, извержения вулканов, оползни и проседания, экологическими антропогенными трагедиями такими, как разливы нефти. SAFER будет кроме этого предоставлять данные для ответа гуманитарных трагедий. Сервис снабжает доступ к продуктам, включая необработанные космические снимки, для любой географической территории в мире, информацию о ситуации, предшествовавшей стихийным бедствиям и своевременные эти  о ситуации сразу после стихийных бедствий в течение 24 часов по окончании события.

С 2010 г. начали работату сервисы, которые связаны с обеспечением информацией о стихийных бедствиях заинтересованных пользователей:

  • EVOSS (European Volcano Observatory Space Service) — наблюдение за вулканами из космоса.
  • DORIS (Ground Deformation Risk Scenarios) — наблюдение за деформациями земной коры.
  • SubCoast — наблюдение за опускание берегов по всей Европе.

До конца 2012 г. будет реализовываться проект  Terrafirma.  Он дополняет вышеперечисленные сервисы, предоставляя ЧС-агентствам, береговым, ЖД и дорожным работам помощь в ходе оценки рисков и смягчения последствий стихийных бедствий, с применением последних достижений науки и техники для измерения подвижек земной поверхности по радарным спутниковым данным.

Обеспечение безопасности

Сервисы GMES, которые связаны с безопасностью, находятся на довольно ранней стадии формирования, но имеются кое-какие общеевропейские и национальные проекты, каковые охватывают такие нюансы, как охрана морских и сухопутных границ, гуманитарные операции по оказанию помощи, раннее предотвращение и предупреждение конфликтных обстановок.

Пилотным проектом GMES в области обеспечения безопасности есть сервис  G—MOSAIC, предназначенный для принятия политических ответов в  следующих областях:

  • морская охрана — включает в себя наблюдение за морскими границами в Европе, безопасность на море, нелегальной иммиграцией и незаконной работорговлей ;
  • пограничный контроль — включает в себя наблюдение за сухопутными границам и критически ответственными объектами инфраструктуры, такими как трубопроводы;
  • помощь внешнеполитических

Европейский спутник будет наблюдать за поверхностью Земли (новости)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: