Перспективные технологии выведут мониторинг поверхности земли из космоса на совершенно новый уровень

      Комментарии к записи Перспективные технологии выведут мониторинг поверхности земли из космоса на совершенно новый уровень отключены

Перспективные технологии выведут мониторинг поверхности земли из космоса на совершенно новый уровень

В. А. Лопота, А. В. Вовк, Г. А. Донцов, В. В. Рыжков, Ю. П. Улыбышев, С. Ф. Певцов

Главная масса спутников дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) с детальным уровнем разрешения, применяемых для наблюдения антропогенных объектов на поверхности Почвы, традиционно обосновалась на орбитах с высотами от 400 до 800 км. Главное объяснение этому подходу – возможность успехи субметрового и метрового разрешения приобретаемых снимков при довольно маленьких габаритно-массовых чертях оптико-электронной спутника и съёмочной аппаратуры в целом, что разрешает применять для запуска довольно недорогие средства выведения легкого класса.

Но применение таких спутников имеет значительный недочёт — малую полосу обзора и захвата при съемке и, как следствие, оперативности значения доставки и малые производительности информации на Землю. Для устранения указанного его последствий и недостатка требуется создание многоспутниковых орбитальных группировок.

Несложным на первый взгляд ответом указанной неприятности напрашивается повышение высоты орбиты спутника, к примеру до значения геостационарной орбиты. Но, для сохранения наряду с этим аналогичного уровня разрешения снимков для того чтобы спутника, при применении классических разработок, потребуются намного большие габаритно-массовые характеристики оптико-электронной спутника и съёмочной аппаратуры в целом, что, фактически, и не разрешало раньше без шуток разглядывать данный вариант ответа.

Рис. 1. Область съемки спутника на ГСО в летний период в зависимости от его высоты над местным горизонтом

Как раз исходя из этого на данный момент на геостационарных орбитах функционируют спутники наблюдения с разрешением ~250 м и более, применяемые по большей части для изучения глобальных природных процессов.

Но последние успехи в области разработок,  используемых при создании съемочной аппаратуры и спутников дистанционного зондирования поверхности Почвы, разрешают высказать предположение, что в самое ближайшее время пространственное разрешение высокоорбитальных спутников ДЗЗ возможно значительно улучшено. Наряду с этим возможно обеспечена и приемлемая масса съемочной спутника и аппаратуры в целом.

Преимущества же спутника, трудящегося на высокой геосинхронной орбите, неоспоримы: своевременный глобальный обзор больших территорий и возможность фактически постоянного долгого наблюдения интересующих объектов. Создание совокупностей ДЗЗ со детальным уровнем и средним разрешения расположенных на высоких (к примеру, геостационарной) орбитах предоставит совсем неповторимые возможности.

Вопрос создания таких высокоорбитальных совокупностей ДЗЗ прорабатывается на Западе довольно давно, но переход от теоретических изучений к практической реализации случился сравнительно не так давно и связан он с удачами в освоении следующих главных разработок, определяющих возможность реализации поставленной задачи:

  • Разработки производства сверхоблегченных зеркал громадного диаметра с высокой точностью воспроизведения и обработки поверхности из современных материалов типа карбида кремния.
  • стабилизации положения и Высокоточные системы управления космичекого аппарата (КА) в пространстве, и  компенсации вибраций и оптические способы стабилизации и смещений изображения конкретно на протяжении экспозиции.
  • Значительные удачи в построении многоэлементных матричных фотоприемников, методов бортовой и наземной цифровой обработки изображений, и  хранения и систем передачи больших количеств информации.

Так в 2011 г. корпорацией EADS Astrium на Парижском авиасалоне был  представлен инновационный проект GO-3S создания совокупности наблюдения Почвы с геостационарной орбиты, снабжающий получение информации в настоящем времени. Спутник, оснащенный телескопом с зеркалом диаметром 4,2 м, обязан обеспечить получение изображений с разрешением ~3 м и частотой один кадр в секунду.

Группировка из четырех таких спутников разрешит вести круглосуточное наблюдение в настоящем времени фактически всей поверхности Почвы в режиме видеосъемки.

На начальной стадии EADS Astrium рассчитывает к 2018 г. вывести на геостационарную орбиту  КА GEO-Oculus с оптико-электронной аппаратурой, имеющей диаметр главного зеркала телескопа 1,5 м и возможностью наблюдения поверхности Почвы с разрешением 10 м на пиксел в панхроматическом и 30 м – в многозональном каналах и предназначенной для постоянного Северной территории Африки и мониторинга Европы.

Подобные системы разрабатываются кроме этого Агентством DARPA в Соединенных Штатах и совместно Агентством передовых оборонных разработок и Космическим агентством в Индии.

Потому, что с геостационарной орбиты наилучшее разрешение достигается недалеко от экватора и ухудшается при наблюдении объектов, расположенных на высоких широтах, для съемки объектов в России применение ГСО  есть не совсем оптимальным.

В ОАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева ведутся проектные работы по созданию КА ДЗЗ с применением высокоэллиптических орбит типа «Молния», каковые характеризуются углом критического наклонения i = 63,4° либо i = 116,6° и размещением апогея орбиты в полушарии с областью наблюдения.

Рис. 2. Область съемки спутника на ВЭО в летний период в зависимости от его высоты над местным горизонтом

Период обращения КА на таковой орбите равен 12 часам, наряду с этим продолжительность нахождения КА на  рабочем участке  орбиты в области апогея (диапазон высот от 30 до 40 тысяч км) образовывает приблизительно 6 часов. Тем самым возможности по действенному применению КА для съемки значительно повышаются.

Посредством двух КА, расположенных на высокоэллиптических орбитах, возможно реализовать в течение яркого времени дней ежедневный своевременный мониторинг объектов на всей территории РФ в настоящем времени фактически в режиме видеосъемки, в отличие от низких орбит, где для реализации таковой периодичности обзора потребуется намного большее количество космических аппаратов.

На начальной стадии предполагается выстроить совокупность наблюдения с апертурой 1,5?2,2 м и достигнуть величины разрешения около 8-10 м в панхроматическом канале видимого диапазона спектра, на втором этапе  планируется расширить апертуру головного зеркала до 3,5-4 м и взять наряду с этим разрешение в панхроматическом канале около 3?4 м. Ведутся работы и по реализации  многозональной съемки .

Возможность многократного получения в течение дня снимков интересующих объектов со детальным уровнем и средним разрешения коренным образом поменяет саму разработку применения космической информации. Особенно востребованной она будет  при ответе следующих задач, требующих высокой оперативности:

  • Обнаружение фактов и высоко периодический контроль ЧС, а также очагов наводнений и возгораний, и катастроф и аварий на транспорте.
  • Мониторинг нефте- и газопроводов на предмет  аварийных разливов и утечек  при транспортировке углеводородного горючего.
  • Ответ своевременных задач  периодического  экологического мониторинга на глобальном и местном уровнях районов добычи нужных ископаемых, слежение  за распространением загрязнений в воздухе, на поверхности суши и  водной среде.
  • периодический мониторинг  и  Контроль площадей  водного,  лесного и сельского хозяйства, получение  динамики трансформации растительного покрова, развития эрозионных и других процессов деградации природной среды;  ответ задач административно-контрольного характера по обнаружению несанкционированных посевов наркорастительности.
  • Информационное обеспечение региональных центров управления своевременной текущей информацией по разным направлениям хозяйственной деятельности в социальной экономике и промышленности; деятельности по землеустройству, прокладке транспортных магистралей, постройке промышленных объектов и градостроительству, оперативному обновлению и составлению кадастров населенных пунктов, земельных и иных природных ресурсов.
  • Гидрометеорологический мониторинг  о снежно-ледовом и облачном покровах, интенсивности и зонах осадков, мониторинг паводкоопасных районов, широкомасштабных и страшных процессов в воздухе и на поверхности Почвы.
  • обновление и Создание многих общегеографических и тематических картографических материалов, а также своевременное обновление карт для применения в совокупностях ГЛОНАСС–GPS.
  • Ответ своевременных задач Минобороны России и других силовых ведомств.

Создание сегмента высокоорбитальной спутниковой совокупности фактически постоянного своевременного наблюдения Почвы со детальным уровнем и  средним разрешения снизит зависимость от зарубежных источников данных и обеспечит коммерческие сети распространения информации  своевременными отечественными  материалами.

Земля В Космосе. Документальный Фильм: Земля Косм


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: