Как-то мы обсуждали возможности спутниковой съемки, а сегодня поговорим о российских аппаратах и их способностях. Точнее поговорим об одном, самом-самом, из тех, о которых можно говорить.
Спутник «Ресурс-П» сегодня является самым совершенным средством дистанционного зондирования Земли из российских гражданских космических аппаратов, о которых имеется информация в открытом доступе.
Спутник полетел 12 июля 2013 года, и уже к октябрю подтвердил свою полную функциональность. Занимается он дистанционным зондированием Земли или попросту — съемкой поверхности. Для этой цели он оборудован несколькими приборами, которые позволяют изучать Землю в оптическом и близком к оптическому диапазонах (инфракрасном и ультрафиолетовом).
«Главный калибр» «Ресурса-П» — это телескоп «Геотон-1», который позволяет осуществлять съемку в панхроматическом (черно-белом) диапазоне, с разрешением около 0,9 м.
Цветная или, как «правильно” говорить, «мультиспектральная» съемка производится с разрешением 3-4 м. Но если сделать кадр одновременно в панхроме и в цвете, то наложив один на другой можно получить цветной снимок однометрового разрешения.
Габариты спутника, прямо скажем, немалые: почти 8 метров в длину, 3 в ширину, размах панелей солнечных батарей — 13 метров. Ранее я уже рассказывал об американском аппарате SkySat частной компании SkyBox. Так вот его габариты не превышают одного метра по каждой из сторон. Его разрешающая способность точно так же составляет около 90 см.
Давайте разберемся, почему отечественный, спутник размером с грузовик «ЗиЛ», а иностранный, с аналогичным качеством съемки, размером с холодильник «ЗиЛ»?
Для начала надо пояснить: космический аппарат — это не просто фотокамера на орбите. Это сложный комплекс приборов, с автономной энергосистемой, системой терморегуляции, средствами управления и ориентации, и средствами получения, обработки, хранения и передачи данных… Поэтому его габариты и характеристики — это всегда компромисс между желаемым и возможным. К примеру, можно установить на аппарате большой телескоп и матрицу высокого разрешения, но если солнечные батареи не смогут в достаточной мере обеспечивать электропитание, то большую часть времени спутник будет летать в режиме подзарядки аккумуляторов и не сможет заниматься полезной деятельностью. То же самое касается системы передачи данных: чем больше можно затратить электричества на работу радиокомплекса, тем больше информации передаст космический аппарат. Недостаток в скорости передачи данных можно компенсировать большим количеством принимающих станций на Земле и размером антенн. Но это не компенсирует нехватку электроэнергии на борту, и потребует отдельных затрат на расширение сети наземных станций. Впрочем, второй вопрос SkyBox решает просто: продает приемные антенны и оборудование крупным потребителям снимков.
Существенным отличием «Ресурса-П» от американского «конкурента», является площадь солнечных батарей. Они позволяют функционировать нескольким научным приборам на борту, и питают радиокомплекс со скоростью передачи данных до 300 Мбит/с. (Правда по по скорости передачи у SkySat нет данных).
Спутник на низкой околоземной орбите попадает в зону видимости антенн на Земле 3-4 раза в сутки, но возможности устойчивой связи обычно бывают раз-два. Когда спутник поднимается высоко над горизонтом, то можно установить с ним связь и передать снимки.
Сегодня на прием с «Ресурса-П» работает только одна пятиметровая антенна в Научном центре оперативного мониторинга Земли в Москве. Ее хватает, чтобы обеспечивать полноценное функционирование аппарата, т.е. за 1-2 пролета передается вся информация накопленная за день. В случае посторонних помех или плотной облачности, на прием включают семиметровую тарелку. Если московская станция перестает справляться с требуемыми объемами передачи данных, то ей на помощь приходит станция в Красноярске.
И главное отличие гиганта “Ресурс-П” от малыша SkySat — в том, что наш может больше. Хотя разрешение снимков примерно одинаково, “Ресурс-П” захватывает полосу шириной почти в пять раза больше чем у “американца”: 38 км, вместо 8 км. Тут снова надо пояснить, что это за характеристика такая — ширина полосы. Спутники такого типа как “Ресурс-П” или SkySat работают не просто как обычная фотокамера, т.е. они не создают снимки со строго ограниченного размера. Их съемка больше напоминает режим работы простого офисного сканера: спутники движутся по орбите, как сканирующая планка сканера, но их движение вперед ничем не ограничено, поэтому они могли бы создавать полосу, чья длина ограничена только запасом энергии и объемом памяти, а вот ширина этой полосы является важной характеристикой устройства.
Еще небольшое отличие — в наборе спектральных фильтров. SkySat имеет стандартный набор: RGB+NiR, т.е. красный, зеленый, синий, фильтры, которые позволяют создавать цветные снимки в видимом диапазоне, плюс ближний инфракрасный, который позволяет вести наблюдение за растительностью. Хлорофилл очень хорошо отражает ближний инфракрасный свет, поэтому этот диапазон используют для контроля зеленых насаждений. Он позволяет создавать вот такие сюрреалистичные картины поверхности Земли:
Снимки с российского спутника “Электро-Л” “красные” по той же причине, и этому же режиму мы обязаны давнему мифу про “Марс не красный”, хотя там дело, конечно же, не в хлорофилле.
Помимо четырех вышеперечисленных фильтров, “Ресурс-П” имеет дополнительный “красно-инфракрасный”, хотя, как применяется он, я лично не знаю.
Впрочем “Геотон-1” — это не единственный прибор на борту “Ресурса-П”, и далее всякая конкуренция со SkySat заканчивается. Дополнительный набор приборов позволяет сравнивать “Ресурса-П” только с похожими спутниками NASA, которые не сильно уступают по размерам, например Landsat-8.
Второй научный прибор, которым оборудован аппарат — это КШМСА — комплекс широкозахватной мультиспектральной съемочной аппаратуры. Он состоит из двух камер, одна из которых имеет полосу захвата 97 км и разрешение 12 м (23 м для цвета), а вторая ширину полосы 441 км, и разрешение 60 м (120 для цвета).
Эти камеры тоже имеют наборы из пяти фильтров, только диапазоны немного отличаются: к красно-зелено-синему добавлены два ближних инфракрасных, с разной длиной волны.
Съемка этими приборами позволяет наблюдать более масштабные объекты или события, например такие как лесные пожары, наводнения, извержения вулканов. Средняя полоса (разрешение 22 метра) позволяет еще проводить анализ развития сельскохозяйственных и лесных насаждений.
С той же целью можно использовать и открытые данные американских Landsat, и коммерческие от спутниковой группировки Disaster monitoring constellation. Для той же задачи сейчас разрабатываются спутники серии Perseus-O компании «Даурия Аэроспейс». Т.е. разрешение 22 метра имеет большую коммерческую привлекательность на международном рынке, и с развитием технологии «точного земледелия» спрос будет только расти.
Третий прибор «Ресурса-П» в полной мере оправдывает название спутнтка. Это комплекс ГСА — аппаратуры гиперспектрального наблюдения. Фактически это спектрометр на орбите, который позволяет определять химический состав геологических пород, воды и сорта растительности на поверхности Земли. Такой прибор мог бы сделать немало для науки на орбите Марса или Луны, а для Земли его возможности имеют прикладное значение.
Правда, мне не встречались данные о том, кто и с каким успехом использует ГСА на «Ресурсе-П»: может нашли несколько месторождений «золота и бриллиантов», а может сделали пару календарей с красивыми разноцветными фотками.
Если говорить о практическом применении спутника, то здесь больше всего открытой информации по «дальнобойному» «Геотон-1». К примеру, с его помощью искали (но не нашли) пропавший в Индийском океане «Боинг», помогали сербам во время наводнения весной, и панамцам летом…
А в целом, иностранная работа «Ресурса-П» проводится в рамках участия России в Международной Хартии по космосу и крупным катастрофам. И можно быть практически уверенным, если где-то в мире произошло масштабное происшествие, то наш аппарат делал снимки и передавал их партнерам по Хартии.
К сожалению, мне не встречалась информация, как применяют данные «Ресурса-П» в России. Остается только надеяться, что этим мощным прибором осуществляется реальная работа, а не только пиар Олимпиады или пионерлагеря.
