Украинские системы наблюдения Земли

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

Контрольная работа

По дисциплине «Основы мониторинга»

Тема «Украинские системы наблюдения Земли»

Системы дистанционного зондирования Земли

Дистанционное зондирование Земли обеспечивает уникальные возможности оперативного сбора данных в глобальном масштабе с высоким пространственным, спектральным и временным разрешением, что и определяет большие информационные возможности космических систем, возможность их военного применения и потенциальную экономическую эффективность. Дистанционное зондирование Земли на коммерческой основе превращается по значимости и объему во вторую после спутниковых средств связи область деятельности в космосе.

Видовая информация, поступающая со спутников двойного назначения, существенным образом дополняет данные, необходимые военному руководству для планирования боевых операций и проведения оценки ущерба, нанесенного противнику. Успешное проведение миротворческих операций в Боснии и Руанде, военных операций «Буря в пустыни» в Персидском заливе и «Союзническая сила» в Югославии, антитеррористической операции в Афганистане наглядно продемонстрировало достоинства дистанционного зондирования районов боевых действий, которое осуществлялось с коммерческих спутников. Использование таких спутников, находящихся на разных орбитах, позволяет получать многоспектральное изображение с разрешением на местности до 1 м. Исследованиями в этом направлении занимаются как военные, так и гражданские ведомства.

Новое поколение коммерческих спутников наблюдения может предложить снимки, обладающие многими качествами, необходимыми для поддержки мер, направленных на повышение взаимного доверия, например, более высоким разрешением и своевременностью. Кроме того, эти новые спутники поддерживаются высокоавтоматизированными базами данных и поисковыми системами сети Интернет, что обеспечивает пользователям глобальной системы больше широкий доступ к космическим снимкам.

Ранее запущенные гражданские спутники дистанционного зондирования Земли менее подходят для поддержки мероприятий региональной безопасности. Так, американские КА Landsat главным образом предназначены для получения цифровых многоспектральних изображений поверхности Земли для различных гражданских целей, включая научные исследования, картографию и исследование природных ресурсов. Французская спутниковая система Spot более ориентирована на коммерческие рынки, включая городское планирование и генерирование данных о землепользовании для введения в базы данных географической информационной системы. Военная полезность этих спутников была продемонстрирована во время войны в Персидском заливе и, частично, в Югославии и Афганистане, когда США и их союзники использовали преимущества, которые предоставляла им возможность многоспектральной съемки большого региона для корректировки военных карт и планирования операций. Тем не менее, ни КА Landsat, ни КА Spot не давали снимков с высоким разрешением на местности, необходимым во многих случаях для обеспечения национальной безопасности.

По оценкам зарубежных экспертов вывод на орбиту спутника Ikonos-2 (компания Space Imaging), который состоялся в США в сентябре 1999 года, ознаменовал собою начало нового этапа в космической съемке земной поверхности, который характеризуется получением видовой информации высокой степени разрешения (1 м).

Разработка КА наблюдения Земли для получения видовых и радиолокационных изображений порядка 1-5 м ведутся в США, России, Франции, Индии, Израиле, Канаде, Японии и других странах (см. табл.). Пока еще интерес к таким спутникам, в основным, определяется военным значением космических изображений высокого разрешения. Использование коммерческих спутников наблюдение Земли в военных целях идет или путем долевого участия военных в создании КА двойного назначения, или путем получения информации в ранее установленных объемах после ввода КА в эксплуатацию.

КА дистанционного зондирования Земли высокого разрешения двойного назначения

К основным отличительным особенностям новых коммерческих спутников наблюдения можно отнести следующие: получение изображений с высоким разрешением на местности, что значительно повышает их полезность при выявлении, распознавании и определении координат наземных объектов в интересах боевых действий и международной безопасности; высокая оперативность благодаря снижению времени получения снимков пользователями от нескольких недель до нескольких суток; широкий спектральный диапазон, что предоставляет дополнительные возможности для выявления замаскированных объектов; мировая доступность через сети продажи несекретной видовой информации.

Количество коммерческих спутников наблюдения, которые находятся на орбитах, будет активно увеличиваться. Причинами такого роста является наличие многочисленных коммерческих фирм и правительственных учреждений в разных странах, которые планируют использовать по несколько спутников дистанционного зондирования для того, чтобы увеличить ширину охвата и частоту наблюдения интересующего региона.

Возрастание спроса на видовую информацию дистанционного зондирования Земли с космоса (ДЗЗ) обусловлено, прежде всего, появлением массовых потребителей информации (средние и малые учреждения, высшие и средние учебные заведения, небольшие коллективы исследователей и прочие) и высокопроизводительной персональной вычислительной техники, а также усовершенствованием и распространением сферы применения геоинформационных систем, основным источником исходных данных для которых являются материалы ДЗЗ.

Имея повышенные технические возможности, новые коммерческие спутники наблюдения высокого разрешения представляют собой важный инструмент, позволяющий дипломатам и разработчикам планов обороны использовать видовую информацию для достижения «прозрачности» при оценке ситуации соперников (неприятелей) для избежания возникновения конфликтов и повысить стабильность в регионе. В отличие от военных разведывательных спутников, которые играли ключевую роль во время наблюдения за военными маневрами и выполнением соглашений по ограничению вооружения, видовая информация с коммерческих спутников наблюдения Земли имеет то преимущество, что она несекретна и легко доступна. Поэтому видовую информацию с коммерческих спутников можно свободно распространять в разных странах, в том числе среди соперников (неприятелей), с целью послабления региональных конфликтов.

Снимки, полученные с помощью коммерческих КА дистанционного зондирования Земли, могут быть использованы как для создания высокоточных карт, так и для информационного обеспечения боевых действий. При этом коммерческие спутники могут оказывать поддержку правительственным космическим аппаратам, увеличивая численность их группировки над конкретными районами с целью сокращения времени для повторных пролетов над нужными объектами.

По мнению руководства национальной службы разведки США NRO (National Reconnaissance Office) не важно, с каких источников получены данные: от спутников NRO, воздушных носителей или коммерческих спутников. Если есть способ объединения всех этих данных, позволяющий достичь поставленных целей, которые конкретизируются пользователями и клиентами, и он будет стоить дешевле, чем использование только одного правительственного источника, то такой способ должен быть применен на практике.

Пока еще сложно представить, что коммерческие системы смогли бы заменить такие спутники видовой разведки как КН-11М, разрешающая способность которых на местности составляет 15 см и меньше (в зависимости от атмосферных условий). Несмотря на свою сложность и высокую стоимость, эти спутники обеспечивают возможности наблюдения кризисных зон в разнообразных регионах мира, а также выполняют такую задачу, как нацеливание высокоточного оружия. Кроме того, спутниковые системы NRO имеют самые мощные в мире наземные средства обработки и анализа видовой информации, что имеет очень важное значение для быстрой идентификации конкретных целей, проведения оценки обстановки, а также выработки военно-политических решений.

Вместе с тем космическая видовая информация, полученная с помощью бортовой оптико-электронной аппаратуры коммерческих спутников, может быть полезна картографам, правоохранительным органам, нефтяным компаниям. Она также будет использоваться при городском планировании, устранении последствий природных бедствий и экологических катастроф.

Украинские системы наблюдения Земли

Несмотря на то что экологический и метеорологический контроль осуществляется в первую очередь при помощи наземных станций, число которых в мире приближается к 100 тыс., они могут охватывать только пятую часть поверхности Земли. Выведение в космос спутников открыло перед человечеством большие возможности для наблюдения за планетой. Сейчас примерно 50 спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) разных стран работают в круглосуточном режиме. Их используют не только для составления прогноза погоды, контроля за растениями, ведения сельского хозяйства и поиска полезных ископаемых, но и для предупреждения о природных катаклизмах, стихийных бедствиях, в том числе сезонных - таких как лесные пожары, наводнения, разливы рек и др.

Космические информационные системы выходят на первое место в мире как по массивам получаемой информации, так и по ее важности. Наряду с навигацией и космической связью системы ДЗЗ занимают ведущие позиции на рынке информационных услуг. Именно эта триада определяет место и роль страны в мире при условии развитого и конкурентоспособного хозяйства. США являются безусловным лидером в разработке и использовании спутников ДЗЗ. Франция, Китай, Индия, Россия и Израиль (совместно со Штатами) составляют вторую лидирующую группу стран в этой сфере.

Кроме того, в мире наблюдается тенденция использования систем ДЗЗ на коммерческих условиях, в том числе и для обороны стран. Они изначально имеют двойное назначение: набор оптико-электронных приборов для зондирования Земли почти не отличается от разведывательных систем. Последние, однако, более мощные по разрешающей способности аппаратуры по сравнению с «гражданскими» средствами ДЗЗ. Учтем, что в США есть достаточно фирм, специализирующихся на разработке и изготовлении систем ДЗЗ для коммерческого использования, разрешающая способность аппаратуры которых не превышает 0,25 м. Поэтому МО США заказывает снимки интересующих районов земного шара и покупает их. Это значительно дешевле, чем создавать и запускать разведывательный спутник. Например, вся территория Украины «умещается» на 77 снимках средней величины, стоимость каждого из них - до 9-10 тыс. долл. Американские специалисты, например, охотно продают украинским организациям снимки Киева, сделанные при помощи длиннофокусных фотоаппаратов на спутниках «Быстрая птица».

Поражает фото, на котором отчетливо видны дома, поток автомашин с высоты 350-400 км. Ширина полосы обзора при сканировании суши и водной поверхности - от 600 до 750 км при разрешающей способности аппаратуры от 20 до 0,1 м и меньше. Наличие облачности или съемка в темное время суток не помеха - в этом случае работают радиолокаторы бокового обзора в разных спектрах видимости. В декабре 2004 г. с российского полигона Плесецк украинской ракетой «Циклон-3» (последний ее пуск с этого полигона) были запущены групповым (кластерным) способом два украинских ДЗЗ - «СІЧ-1М» и «Микроспутник МС-1ТК». Не все сложилось удачно при выводе их на орбиту, но положительные результаты работы этих аппаратов налицо.

Спутники ДЗЗ

Информация, поступающая с них, может быть использована для решения ряда задач. Например, в этом году легко предположить подтопление отдельных районов городов, наводнение. Сход лавин в горах Крыма и Карпатах прогнозируется в их среднегодовом значении. Космические информационные системы своевременно уведомляют об этом аналитические службы Национального космического агентства Украины, правительство, МЧС и др. для своевременного принятия мер. Спутники ДЗЗ позволяют получать сведения с поля боевых действий вплоть до вооружения солдат в окопах, а также контролировать состояние газо- и нефтепроводов, продуктопроводов, обстановку в северо-западной части Черного и Азовского морей или любом другом регионе планеты в целях обеспечения морской и речной навигации. С помощью ДЗЗ производят разведку нефти на шельфе Черного моря, полезных ископаемых, определяют запасы воды, в том числе в пустынных местностях, обнаруживают разливы нефти, контролируют состояние городского хозяйства.

Аппаратура спутника ДЗЗ оперативно, в масштабе реального времени определяет все незаконно возводимые сооружения, в том числе и малые архитектурные формы - например, газетные киоски. Они позволяют получать данные для составления цифровых карт местности, о количестве вырубленных деревьев и определять, не нарушаются ли разрешенные площади вырубки. Просто определять грузовые потоки автомобильного, речного, железнодорожного и авиационного транспорта (и регулировать), а также единичного транспорта и даже перемещения отдельно взятого человека.

Появляется возможность осуществлять контроль над хранящимися на открытых складах боеприпасами, которых в Украине огромное количество, мониторинг тепловых и атомных электростанций, мест открытых разработок руд, застроек в курортных зонах и прибрежных местностях Черного и Азовского морей, природных заповедниках.

Космические перспективы

Мы умели создавать собственные спутники дистанционного зондирования Земли - «Океан-О», «СІЧ1», «СІЧ-1М», «Микроспутник МС1ТК», в ближайшем будущем - «СІЧ2 и 3». Практически все страны предпринимают технические меры по определению не только своего будущего урожая, но и основных зернопроизводящих стран. Это позволяет заранее определять цену на зерно, объемы закупок с учетом жесткой конкуренции между крупными зернотрейдерами.

Кабмин сможет прогнозировать будущий урожай. А поскольку спутники ДЗЗ двойного назначения, то силовые ведомства получат необходимую информацию, на основе которой Президент будет принимать взвешенные решения. Не зря глава НКАУ Юрий Алексеев инициировал рассылку писем во все ведомства Украины с просьбой сообщить, что они хотят получить от применения космических средств.

МЧС попросит данные со спутников ДЗЗ о состоянии снегов в Карпатах или грунтов вдоль трубопроводов (газопроводов). А Минздрав - предоставить сведения для составления программ помощи населению благодаря медицинским спутникам, как это делает Индия, например. Французы уже начали обращаться в свой центр управления в Тулузе, имеющий более 100 спутников, с просьбами определить, оживут ли их виноградники весной после таких холодов. В период космического полета Леонида Каденюка 20 тыс. украинских детей приняли активное участие в экспериментах по изучению биологии из космоса. Тогда резко повысилась успеваемость школьников по этому предмету.

За прошедший год Украина обеспечила ракетоносителями собственного производства 13 процентов мирового рынка пусковых услуг

В настоящее время страна расширяет свое участие в рынке производства спутников самого разнообразного назначения и принимает участие в международных космических проектах. Таким образом, будут удовлетворены потребности Украины в космической информации.

На сегодняшний день Украина принимает активное участие в создании Европейской навигационной системы «Галилео», в глобальной системе наблюдения Земли GEOSS и многих других. Начаты работы по участию предприятий и научных учреждений в осуществлении вместе с НАСА долгосрочных межпланетных миссий.

Список использованной литературы

1. Аванпроект составной части космической системы оптико-электронного наблюдения Земли «Січ-2». ПЗ. Кн. 1. - Днепропетровск: ГП «Днепрокосмос», 2000. - 345 с.

2. Применение космической съемки при урегулировании территориальных споров на островах Спратли / Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале государств-участников СНГ и технических средствах их выявления. Серия: Технические средства разведывательных служб капиталистических государств // ЕИБ ВИНИТИ. - 2000. - №12. - С. 13-18.

3. Коммерциализация космических систем дистанционного зондирования / Научно-технический бюллетень №33 (Обзор по материалам печати). - Евпатория: ОНИИР, 2000. - С. 23-27.

4. Индия создает космическую разведку / Научно-технический бюллетень №35 (Обзор по материалам печати). - Евпатория: ОНИИР

5. http://www.2000.net.ua

6. http://www.ufo.com.ua

7. http://www.google.com