В мировом частном спутникостроении сегодня наметился очевидный тренд, который можно выразить фразой “снять за сутки”. Сразу несколько молодых компаний, выразили готовность создать недорогие спутниковые группировки, для съемки какого-либо места на Земле один раз в сутки. Многие инвесторы поверили в бизнес-успех такой идеи и компании активно взялись за реализацию. Среди них оказалась и созданная в России «Даурия Аэроспейс»
Прежняя гонка частных спутников дистанционного зондирования Земли велась за разрешающую способность, и она уже уперлась в физические и юридические пределы. Сейчас спутники компании Digital Globe могут увидеть детали на поверхности Земли размером до 30 см. Чтобы снять еще лучше потребуется повторить подвиг создателей телескопа Hubble, и пока на это никто не решился. Кроме того, в США законодательно запрещено гражданское распространение снимков разрешением выше 50 см, а поскольку большинство заказчиков именно оттуда, то никто и не стремится к большей резкости. Детальные снимки городов в Google Maps получены уже аэрофотосъемкой.
Казалось, что развиваться дальше некуда, но тут кто-то предложил: “Давайте снимать чуть хуже, но чаще”. Всерьез взялась за реализацию этой идеи американская компания из Кремниевой долины SkyBox Imaging. В ее планах запуск 24 спутников SkySat, размером со стиральную машинку, которые смогут делать снимки заданных точек на Земле раз в сутки с разрешением около 1 метра. Первый аппарат полетел в декабре 2013 года, второй летит этим летом.
Уникальной способностью этих спутников является возможность видеосъемки длительностью до 90 секунд.
Для наилучшего эффекта, разверните на весь экран.
Первые два аппарата SkyBox сделали сами, а теперь решились сконцентрироваться на управлении и применении результатов съемки. В марте заказ еще на 13 SkySat ушел в спутникостроительную компанию Space Systems/Loral.
Наравне со SkyBox развивался и другой стартап из Сан-Франциско — Planet Labs. Я о них впервые узнал, когда увидел их старый сайт, оформленный снимками с российского аппарата Электро-Л. Поначалу их идея походила на какое-то баловство: запустить на орбиту несколько десятков наноспутников размером 10х10х30 см. Они должны были снимать поверхность Земли с разрешением 5-10 м, и тоже очень часто.
В 2013 году испытания первых аппаратов серии Dowe («Голубь») прошли успешно. Получилось снять как минимум несколько кадров, что подтвердило возможности аппаратов. А в начале 2014 года на МКС отвезли целую голубятню из 28 спутников. И часть из них уже запущена.
Особенность орбиты МКС такова, что станция никогда не пролетает над полюсами, поэтому пока Planet Labs, даже с таким количеством спутников, не может обещать покрытия всей Земли. Но в их планах еще как минимум один запуск на полярную орбиту группы спутников, тогда их возможности станут гораздо шире. Недавно они заявили, что готовы запустить всего 131 спутник, т.е. их аппараты станут самой многочисленной спутниковой группировкой в мире.
В конце апреля 2014 года международная компания «Даурия Аэроспейс«, основанная российскими бизнесменами, заявила свои амбиции на разрешение 22 метра. Цель та же: снять за сутки. Но если SkyBox готово обеспечить ежесуточное обновление снимков какой-то одной или нескольких точек, то «Даурия» претендует на всю сушу. Все материки Земли получится снимать раз в двое суток, а территорию между сороковыми параллелями — каждый день. Эту цель предполагается реализовать группировкой «Даурии» из восьми спутников Perseus-O совместно с испанским космическим аппаратом Deimos 1 компании Elecnor Deimos.
Deimos 1 летает уже пятый год. Компания, создавшая его обладает богатым опытом получения, обработки и коммерциализации данных с него.
Основатель «Даурии Аэроспейс» Михаил Кокорич с габаритным макетом Perseus-O.
Perseus-O разрабатывается и создается силами «Даурии». Он в несколько раз меньше Deimos 1, и конструктивно они никак не связаны. Общее у них только качество получаемых данных. Они снимают в мультиспектральном диапазоне. Фактически это означает, что они делают цветные снимки, но разница между обычными фотоаппаратами и спутниками в том, что последние используют не те цветовые каналы, которые привычны нашим глазам. Вместо красного, зеленого и синего (известный многим RGB) спутники «видят» зеленый, красный и ближний инфракрасный. Это позволяет получать больше информации о поверхности, а значит больше зарабатывать на ней.
Пожар в лесах Калифорнии в 2009 году. Обратите внимание на ярко-розовые прямоугольники полей.
На сегодняшний день разработано множество алгоритмов обработки снимков и получения информации с них. Один из самых наглядных и часто используемых — NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Он основывается на свойстве хлорофилла отражать инфракрасный свет намного сильнее чем видимый. Благодаря ему получается наблюдать тонкую разницу в росте и развитии зеленых насаждений, можно определять признаки нехватки влаги в почве, очаги возможных заражений в полях и лесах. Соответственно любую выявленную проблему можно решить и, тем самым, уберечь от убытков сельскохозяйственные компании и лесные службы. NASA и Геологическое управление США использует индекс NDVI для глобального мониторинга растительности на всей планете.
Что же уникального в спутниках “Даурии Аэроспейс”?
Они маленькие и они дешевые (по космическим меркам). Когда-то сложно было представить, что спутник размером с портфель будет не просто “пищалкой”, а полноценным космическим аппаратом, обладающим практически полным функционалом многотонных спутников.
Perseus-O обладают системой управления, основанной на двигателях-маховиках и магнитных исполнительных органах, которые позволяют не просто смотреть вниз и снимать увиденное, но работать в различных режимах съемки, в том числе под углом к поверхности до 20 градусов. Это обеспечивает возможность покрытия всей поверхности материков Земли за двое суток, а какие-то определенные участки местности можно снимать вплоть до двух раз за сутки. Для точного наведения применяется звездный датчик, который позволяет нацеливать камеры с высокой точностью. Кроме этого есть приемник GPS и несколько солнечных датчиков — они позволяют определять местоположение спутника на орбите и его ориентацию. Высота орбиты предполагается около 600 км. Здесь еще действует тормозящее воздействие атмосферы, поэтому спутники будут постепенно снижаться, и сойдут с орбиты через несколько лет.
Основная полезная нагрузка спутников Perseus-O — это блок камер. Каждая камера снимает в одном цветовом канале. Такое разделение необходимо, как раз для обработки алгоритмом NDVI. Простая цветная матрица с фильтром Байера, как на обычных фотоаппаратах, не обеспечила бы необходимых данных. Разрешение матрицы составляет 70 мегапикселей, что и обеспечивает требуемые характеристики съемки и необходимое разрешение. Оптическая схема рассчитана специалистами “Даурии”, а испанские партнеры подтвердили заявленные характеристики.
Четвертый “глаз” спутника — это рупорная антенна Ка-диапазона, которая позволяет осуществлять сброс данных со скоростью до 40 Мбит/с. Это тоже уникальное решение для спутников такого размера.
19 или 20 июня 2014 года на орбиту отправятся два спутника «Даурии» Perseus-M.
Их функционал отличается от Perseus-O, они не будут снимать Землю, а только определять координаты морских и речных судов при помощи приема сигналов Автоматической идентификационной системы. Однако спутниковая платформа будет использована та же, что и для будущей российско-испанской группировки и летные испытания пройдут многие блоки и системы, сконструированные для Perseus-O. Запуск же первых микроспутников “Даурии” для съемки Земли предполагается в 2015 году. Для их сборки в российском офисе компании в Сколково уже оборудовано чистое помещение требуемого класса чистоты, а на крыше установлена антенна Центра управления полетами.
Мы будем держать в курсе о реализации этого проекта.
