Вторая специальность космического центра

kosmos Государственный космический научно-производственный центр
им. М.В. Хруничева хорошо известен не только в России, но и за рубежом. Именно здесь были созданы космические станции “Салют”, “Алмаз”, “Мир”, модули “Заря” и “Звезда” Международной космической станции, ракеты-носители (РН) “Протон” и “Рокот”. Но вскоре у центра появится ещё одна важная “специальность”.

Космическая информация стала использоваться в России с начала 70-х годов. И всё это время геологи, экологи, лесники и исследователи других специальностей мечтали о том, что космическая информация, поступающая в институты, имела высокое разрешение, отражала земную поверхность в разных видах видимого и инфракрасного (ИК) спектра и, главное, оперативно, в течение часов, а не месяцев, попадала к потребителям.И вот, похоже, все их пожелания наконец-то исполнятся. В Центре им. Хруничева разработана и начала осуществляться Программа по дистанционному зондированию Земли. Руководит программой Инесса Глазкова.
– Почему Ваш Центр решил заниматься решением новой, несвойственной ему проблемы – созданием системы дистанционного зондирования Земли?
– Проблема для нас не совсем новая. Наш Центр занимался и продолжает заниматься созданием космических аппаратов (КА) различного класса, и тяжёлого (до нескольких тонн), и лёгкого (до одной тонны). Работы по созданию космических средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) ведутся в Центре с начала 90-х годов.
Накопленный научно-технический задел и опыт, приобретённый при создании КА “Экспресс”, российско-американского КА по программе RAMOS позволил нам приступить к разработке универсальной космической платформы (УКП). На базе этой платформы создаются КА различного назначения. В основе их создания лежит модульный принцип: КА делится на модуль УКП (т.е. модуль служебных систем КА) и модуль целевой аппаратуры. В зависимости от назначения КА модуль целевой аппаратуры может меняться (например, либо это оптико-электронная камера, либо радиолокатор, либо ретранслятор космической связи). Такой принцип значительно уменьшает затраты на создание КА, поскольку модуль служебных систем является практически одинаковым для различных КА.
Мировая тенденция такова, что на рынке средств и данных ДЗЗ, изначально имевших бюджетные источники финансирования, происходит постепенная коммерциализация. Многие фирмы отказываются от проектирования дорогостоящих многоцелевых тяжёлых КА (несколько тонн) и переходят к системам на базе малых космических аппаратов (МКА).
УКП “Яхта” разработана в негерметичном исполнении на основе новых принципов и технических решений, благодаря чему её масса составляет всего 350 кг. Масса модуля целевой аппаратуры колеблется от 300 до 450 кг в зависимости от назначения КА. Учитывая небольшую массу таких КА, их запуски осуществляются на лёгких РН, что примерно в
6 раз сокращает расходы на пусковые услуги.
Создавая новую конкурентоспособную технику, мы не только сохраняем научно-технический потенциал предприятия и наших смежников, но и достойно выступаем на международном рынке.
Россия имеет достаточно большой опыт создания КА ДЗЗ, использования космической информации в различных прикладных областях. Существует единая система “Ресурс”, подразделяющаяся на оперативные КА “Ресурс-О” и “Океан” с передачей информации в реальном масштабе времени и фото КА “Ресурс-Ф”, которые функционируют периодически.
К сожалению, существующая в настоящее время группировка ДЗЗ в России не обеспечивает потребности отечественного рынка ДЗЗ. Федеральная космическая программа предусматривает создание перспективных КА ДЗЗ “Ресурс-Метеор”, “Ресурс-ДК”. Но это перспектива на ближайшие годы.
Сформировавшийся к настоящему моменту рынок дистанционного зондирования Земли имеет следующую структуру: рынок космических аппаратов; рынок материалов дистанционного зондирования Земли, который в свою очередь подразделяется на рынок информационных продуктов и услуг, а также рынок приёмного оборудования и услуг по обработке информации.
В настоящее время распределение долей рынка космической информации ДЗЗ, приходящихся на отдельные космические средства, выглядит следующим образом: ИСЗ “Лэндсат” (США) – 10-20%; ИСЗ “Спот” (Франция) – 25-30%; ИСЗ “Радарсат” (Канада) – 10-15%; ИСЗ ЕРС (Европа) 5-10%; ИСЗ “Адеос” (Япония) – 10-15%; прочие КС – 10-15%.
Объём отечественной космической информации составляет не более нескольких процентов от общего объёма рынка.
Мировой рынок услуг на высокопериодическую ДЗЗ высок, устойчиво растёт, сохраняя тенденцию к дальнейшему ежегодному росту на 20-30%. В условиях быстрорастущего ГИС-сообщества, повышенного и предметного интересов к мировым, федеральным и региональным задачам существуют проблемы распределения данных, связанные с централизацией, доступом к информации и достаточно низкой оперативностью доставки данных конечному потребителю. Развитие технологии создания систем сбора и распространения данных, внедрения региональных систем оперативного доступа, обеспечивающих непосредственный приём информации в пунктах тематической обработки и анализа спутниковых данных, введение в действие современных электронных каталогов, стандартных, совместимых с ГИС-пакетами, форматов хранения и обработки данных, устойчивой и разумной ценовой политики может решить вопросы успешного распространения природно-ресурсной информации.
Быстро развивается рынок геоинформационных систем. Создание средств дистанционного зондирования Земли, способных получать космическую информацию с высокими уровнями периодичности её обновления, позволит существенно увеличить эту область космических услуг.
Создание системы МКА ДЗЗ вместо одного тяжёлого КА значительно увеличивает периодичность наблюдения, комплексно решает задачи исследования суши и воды и даёт больший объём информации, поступающей от различных датчиков.
Учитывая спрос на природно-ресурсную информацию, известные российские космические компании ведут работы по созданию малых КА.
Наш Центр создаёт не отдельные элементы системы ДЗЗ, а полную “цепочку” – от РН до конечной услуги потребителю.
Программа ДЗЗ предусматривает создание: орбитальной группировки МКА ДЗЗ; центра управления полётами КА (ЦУП); центра приёма и предварительной обработки информации (НКПОИ); координационно-аналитического центра (КАЦ); системы связи и передачи данных.
Целью программы является обеспечение природно-ресурсной информацией российских и зарубежных пользователей.
Орбитальная группировка системы ДЗЗ ГКНПЦ имени
М.В. Хруничева предполагает создание 4 типов оптико-электронных и 2 радиолокационных КА.
Запуск первого КА “Монитор-Э” с двумя камерами на борту планируется в первой половине 2002 г. на РН ” Рокот” с космодрома ” Плесецк”. КА “Монитор-Э” будет работать на солнечно-синхронной орбите высотой 550 км. РН “Рокот” также разработана в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева на базе конверсионной ракеты СС-19 (первый пуск её состоялся в мае 2000 г.). КА ” Монитор-Э” является экспериментальным КА (индекс “Э”), поскольку новыми являются и УКП, и камеры для съёмки земной поверхности.
Съёмка КА “Монитор-Э” будет проводиться в двух режимах: трассовая съёмка – когда камера снимает полосу (90 или 160 км) на земной поверхности по ходу движения КА, и маршрутная съёмка – в этом случае КА может отклоняться на угол до 30° от трассы полёта и производить съёмку отдельных участков территории по заказу потребителя. В случае успешной работы экспериментального КА будут выведены в космос и другие КА этой серии.
В настоящее время в Центре ведутся работы по созданию трёх последующих модификаций оптико-электронных КА серии “Монитор”: “Монитор-И”, “Монитор-С” и “Монитор-О”. Индекс ” И” означает “инфракрасный”. Предполагается создание двух КА такого рода, “Монитор-И № 1” с более лучшим, чем у “Монитора-Э”, разрешением – 3 м (панхром) и
6 м (4 многоспектральные зоны от 0,45 до 0,9 мкм) и “Монитор-И № 2” – с тепловым диапазоном.
Информация, полученная с этого КА, имеет большое значение для решения задач температурного картирования, выявления тепловых аномалий, определения состава и свойств горных пород, определения влагосодержания лесных горючих материалов.
Затем предполагается создание стереоскопического аппарата “Монитор-С” для получения стереоизображений земной поверхности и КА ” Монитор-О” высокого разрешения (до 1 м).
На всех типах оптико-электронных КА будет размещена аппаратура распределённого доступа (разрешение 20/40 м) с целью непосредственной передачи этой информации на малые персональные пункты приёма информации (диаметр антенны до 3,5 м), расположенные в регионах. Основная идея такого решения – оперативное доведение информации до потребителя, обеспечение широкого доступа пользователей к информации, поскольку немногие потребители могут позволить себе приобрести дорогостоящие антенные системы с зеркалом большого диаметра (до 9 м), которые требуют не только серьёзной технической подготовки для их размещения, но и постоянной работы дежурных операторских смен. Кроме того, поскольку эта камера будет установлена на всех оптико-электронных КА серии “Монитор”, значительно возрастёт периодичность получения такого рода информации, что является важным для решения многих природно-ресурсных задач.
В дальнейшем планируется расширение орбитальной группировки, её дооснащение радиолокационными КА с диапазонами длин волн 3,5 и
23 см. “Монитор-Р3” будет оснащён радиолокатором с синтезированной апертурой с длиной волны 3,1 см (Х-диапазон) и разрешением 3-5 м и 20/40 и 100 м. “Монитор-Р23” будет оснащён радиолокатором с синтезированной апертурой с длиной волны 23,5 см (L-диапазон) и разрешением 5-10 м и 20/40 и 100 м.
Радиолокационные КА очень важны для России, поскольку территория России покрыта облачностью, и вопрос всепогодного и всесезонного зондирования имеет большое значение для потребителей. С их помощью можно получать данные о поверхности Земли и в облачную погоду, и ночью. Кроме того, радиолокационная информация позволяет оценивать особенности ледяного покрова и загрязнения акваторий.
В настоящее время в ГКНПЦ ведутся проектные работы по созданию КА “Монитор-И № 1” и “Монитор-Р3”, которые, на наш взгляд, являются наиболее интересными для потребителя.
Предлагаемая система ДЗЗ реализует комплексный подход: не только создание космических аппаратов, но и создание наземного сегмента. При этом особое значение уделяется вопросу доведения информации до конечного пользователя.
Наземный сегмент включает: наземный комплекс управления, наземный комплекс приёма и предварительной обработки информации (НКПОИ), координационно-аналитический центр (КАЦ), федеральные и региональные центры приёма (функционально), систему связи и передачи данных. КАЦ, оснащённый современной вычислительной техникой, предназначен для планирования работы целевой аппаратуры, архивирования, каталогизации и обработки информации, получаемой системой КА ДЗЗ.
Все эти центры создаются в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева и будут функционировать к моменту запуска КА “Монитор-Э” (ЦУП будет использоваться и для управления КА космической связи).
Полное развёртывание системы будет обеспечено к 2006 г.
– В каких областях исследования окружающей среды можно использовать получаемую с ваших космических аппаратов информацию?
– Области применения информации с КА серии ” Монитор” можно трактовать достаточно широко. Это картографирование территорий, экологический мониторинг, геологическое картирование и поиски полезных ископаемых, контроль и оценка последствий чрезвычайных ситуаций, гидрология, океанология, сельское хозяйство, лесное хозяйство, контроль ледовой обстановки.
Подавляющее большинство задач решается комплексно, с применением данных различных диапазонов (видимого, ИК, радиолокационного). Поэтому области применения различных спутников “Монитор” перекрываются. В то же время для каждого из них существуют и свои специфические задачи. Например, для КА “Монитор-И № 2” с аппаратурой ИК-диапазона получение информации в интересах определения местоположения лесных пожаров, извержения вулканов, гидрологии и метеорологии. Для радиолокационного КА – получение информации в интересах океанологии, гидрологии, ледовой обстановки, чрезвычайных ситуаций.
Потребителям будут предоставляться продукты, полученные в результате обработки оптической, ИК и радиолокационной информации, стандартного уровня от 1А до 2С, а также мозаики и цифровые карты.
Пространственное разрешение КА серии “Монитор” в отличие от КА “Метеор-3М” и “Ресурс”, также поставляющих оперативную природно-ресурсную информацию, лучше, что позволяет использовать эту информацию при картографировании в более мелких масштабах 1:25 000 – 1:50 000.
– На каком этапе находится сегодня создание системы ДЗЗ, разрабатываемой в Центре им. М.В. Хруничева?
Работы по созданию КА “Монитор-Э” идут в соответствии с нашим графиком. Как уже упоминалось, пуск намечен на март 2002 г. В настоящее время КА проходит испытания. Одновременно ведутся монтажные работы по установке антенного комплекса и отладке программного обеспечения. Что касается центра управления полётом и координационно-аналитического центра, то в настоящее время закуплено всё необходимое оборудование, разрабатывается и отлаживается программное обеспечение.
КАЦ является очень важным элементом системы, поскольку он осуществляет непосредственный контакт с потребителем, сбор и оперативную реализацию поступающих от потребителя заявок. От работы КАЦ зависит экономическая эффективность использования КА. Последнее имеет большое значение, поскольку первый КА “Монитор-Э”, НКПОИ и КАЦ, ракета “Рокот” в обеспечение этого пуска создаются на внебюджетной основе за счёт средств ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, и запуск последующих КА серии “Монитор” будет зависеть от “отдачи” от первого КА и количества заказов на информацию. В настоящее время мы заключили несколько договоров о намерениях на приём нашей информации региональными станциями.
Кроме того, ГКНПЦ имени М.В. Хруничева информировал ведущие российские министерства и ведомства о создании такой системы, и многие из них подтвердили свою заинтересованность в использовании космической информации с КА “Монитор” для решения своих задач. Создание такой системы вызывает также интерес и у зарубежных потребителей.
Беседовал Михаил БУРЛЕШИН.