Российская система ДЗЗ будет развиваться в рамках специализированных по целевому назначению подсистем

0

В настоящее время продолжается наращивание российской орбитальной группировки спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Совершенствуются технические характеристики съемочной аппаратуры. Об этом и о видении других направлений будущего российских космических систем наблюдения Земли мы попросили рассказать заместителя начальника Управления автоматических космических комплексов и систем Федерального космического агентства России Валерия Александровича Заичко.

Редакция: Валерий Александрович, добрый день! Расскажите, пожалуйста, нашим читателям об основных направлениях развития российской орбитальной группировки ДЗЗ.

zaichkoВ. Заичко: Основополагающими документами, определяющими направления развития российской космической системы ДЗЗ, являются: «Концепция развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года», государственная программа «Космическая деятельность Российской Федерации», Федеральная космическая программа (ФКП) России. В соответствии с этими документами отечественная космическая система

ДЗЗ развивается по следующим основным направлениям:

• наращивание количественного и качественного состава российской орбитальной группировки ДЗЗ;

• совершенствование наземной космической инфраструктуры приема, обработки, хранения и распространения данных ДЗЗ;

• создание и развитие приборного ряда целевой аппаратуры для оснащения космических аппаратов (КА) ДЗЗ;

• совершенствование нормативной правовой базы в области ДЗЗ из космоса.

При этом развитие российской орбитальной группировки ДЗЗ направлено на формирование и развертывание до полного состава следующих космических систем (КС):

• гидрометеорологического, океанографического и гелиогеофизического назначения;

• природоресурсного назначения;

• картографического назначения;

• мониторинга чрезвычайных ситуаций.

Структура космической системы гидрометеорологического, океанографического и гелиогеофизического назначения будет представлять собой многоярусную космическую группировку КА. В нее должны входить КА на низких солнечно-синхронных орбитах (нижний ярус), КА на геостационарных орбитах для постоянного метеонаблюдения среднеширотных областей и на высокоэллиптических орбитах (верхний ярус) для квазинепрерывного наблюдения приполярных регионов.

КА метеорологического класса «Метеор М» №1 и №2 уже функционируют в составе космической системы гидрометеорологического назначения нижнего яруса, полный состав которой должен включать четыре КА, включая океанографический. ФКП России предусматривает создание отечественной группировки низкоорбитальных КА гидрометеорологического и океанографического назначения в необходимом составе.

Целевая аппаратура и служебные системы КА «Метеор М» №2, запущенного в 2014 году, были существенно улучшены с учетом результатов летных испытаний и опытной эксплуатации КА «Метеор-М» №1.

В 2015–2016 гг. запланирован запуск серийных КА аналогичного типа «Метеор-М» №2-1 и №2-2. КА «Электро-Л» №1, предназначенный для сбора и ретрансляции метеоинформации, функционирует на геостационарной орбите в точке стояния 76° в.д. КА «Электро-Л» №1 является первым из трех КА космической системы гидро- метеорологического назначения верхнего яруса на геостационарной орбите. В 2014 году завершены работы по созданию КА «Электро-Л» №2 с целевой аппаратурой расширенного состава с учетом результатов летных испытаний и опытной эксплуатации «Электро-Л» №1. Запуск данного КА планируется осуществить в 2015 году.

Полносоставная космическая система верхнего яруса должна обеспечивать потребителей Росгидромета и соответствующие службы Вооруженных Сил Российской Федерации оперативной гидрометеорологической и гелиогеофизической информацией, а также использоваться для мониторинга изменений климата.

В соответствии с ФКП-2015 в 2012 году начались работы по созданию космической системы гидрометеорологического наблюдения на высокоэллиптической орбите для наблюдения в арктическом регионе (космическая система (КС) «Арктика-М»).

В составе системы природоресурсного назначения в настоящее время на орбите функционируют два КА «Ресурс-П» (один из них проходит летные испытания). Космический комплекс «Ресурс-П» предназначен для высокодетального, детального широкополосного и гиперспектрального оптико-электронного наблюдения поверхности Земли.

КА «Ресурс-П» функционирует на круговой солнечно-синхронной орбите со средней высотой 475 км и наклонением 97,276 град.

Оптико-электронная аппаратура, установленная на данном КА, позволяет получать высокодетальные снимки с разрешением 0,7 м с высоты 475 км в панхроматическом диапазоне, в узких спектральных диапазонах с разрешением не хуже 3 м, с шириной полосы захвата 38 км.

Состав целевой аппаратуры КА «Ресурс-П» включает еще два типа съемочной аппаратуры: гиперспектральную съемочную аппаратуру — ГСА (разработка ОАО «КМЗ») и комплекс широкозахватной мультиспектральной съемочной аппаратуры — КШМСА (разработка филиала АО «РКЦ «Прогресс» — НПП «ОПТЭКС»). Полоса захвата гиперспектральной аппаратуры составляет 25 км, а разрешение — около 25 м. КШМСА позволяет вести детальное широкозахватное наблюдение с разрешением 12 м в полосе захвата порядка 100 км и с раз- решением 60 м — в полосе захвата 440 км.

При этом совместно с панхроматическими изображениями обеспечивается возможность одновременной съемки в фиксированных спектральных диапазонах.

Запуск КА «Ресурс-П» №3 запланирован на второе полугодие 2015 года.

С целью развертывания КС картографического назначения в планах Роскосмоса предусмотрено создание специализированного цифрового космического картографического комплекса в составе не менее двух КА, которые смогут обеспечить решение картографических задач.

С 2012 года в рамках создаваемой космической системы мониторинга чрезвычайных ситуаций функционирует КА «Канопус-В» №1.

Таким образом, с учетом запуска в 2014 года КА высокого линейного разрешения «Ресурс-П» №2 на начало 2015 года орбитальная группировка космических аппаратов ДЗЗ, включая космические системы метеонаблюдения и оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, состояла из семи активно функционирующих КА:

• трех КА природоресурсного назначения «Ресурс-П» №1, «Ресурс-П» №2 (проходит летные испытания) и «Ресурс-ДК1» (разработчик АО «РКЦ «Прогресс»);

• трех KA гидрометеорологического назначения в составе одного КА «Метеор-М» №1, «Метеор-М» №2 (завершил летные испытания, разработчик ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ») и одного КА «Электро-Л» №1 (разработчик ФГУП «НПО им. С. А. Лавочкина»);

• одного КА мониторинга чрезвычайных ситуа- ций «Канопус-В» №1 (разработчик ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ»).

В 2015 году планируется расширение орбитальной группировки мониторингового назначения за счет запуска КА типа «Кано- пус-В» с ИК-аппаратурой для контроля пожарной обстановки. На базе этих КА будет сформирована орбитальная группировка не менее чем из четырех КА мониторинга чрезвычайных ситуаций, функционирующая на околокруговых солнечно-синхронных орбитах со средней высотой 600–800 км, которая позволит обеспечить суточную периодичность обновления данных заданных районов территории России и производительность съемки до 8–10 млн кв. км в сутки. Наращивание количественного и качественного состава этих подсистем и является основным направлением развития российской орбитальной группировки ДЗЗ.

Р.: В чем заключаются особенности концепции развития российской космической системы ДЗЗ?

В. З.: Особенности концепции развития российской космической системы ДЗЗ, которая создается за счет государственного бюджета, заключаются, прежде всего, в создании и комплексном использовании многофункциональной космической системы ДЗЗ, которая будет развиваться в рамках специализированных по целевому назначению подсистем, объединенных космическими системами ретрансляции, наземными комплексами приема, обработки и распространения информации и валидационными системами. Кроме этого, концепция развития российской космической системы ДЗЗ направлена на:

• полное обеспечение потребителей Российской Федерации (как государственных, так и всех остальных), данными ДЗЗ из космоса практически во всех диапазонах спектра и на всей территории Российской Федерации, получаемых только с российских КА ДЗЗ;

• поэтапное достижение общемирового уровня пространственного разрешения сканирующих устройств — до 0,3–0,5 м;

• широкое использование геоинформационных сервисов и услуг для повышения оперативности съемки в интересах решения задач мониторинга окружающей среды и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций;

• внедрение технологий гиперспектральной съемки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра с высоким радиометрическим разрешением, на основе которых выявляются разного рода «тонкие» эффекты природных явлений.

Р.: Планируется ли запуск радиолокационных космических аппаратов высокого разрешения?

В. З.: Да, создание и запуск радиолокационных космических аппаратов высокого разрешения предусмотрен проектом ФКП России на 2016–2025 гг.

Предполагается создание и запуск радиолокационного космического комплекса всепогодного круглосуточного наблюдения Земли «КОН- ДОР», который будет оснащен радиолокатором S-диапазона с пространственным разрешением 1–1,8 м при размере кадра 10×10 км в прожекторном режиме и пространственным разрешением 3–7 м при размере кадра 20×50 км — в непрерывном режиме.

Предусмотренный к созданию радиолокационный космический комплекс оперативного всепогодного круглосуточного наблюдения Земли «Обзор-Р» будет оснащен радиолокатором X-диапазона с пространственным разрешением 1 м при размере кадра 10×20 км в прожекторном режиме и полосой обзора 470–750 км.

Р.: Будут ли создаваться отечественные группировки малых спутников мониторингового назначения?

В. З.: Да, в рамках ФКП России на 2016–2025 гг. предусмотрено создание группировки малых КА ДЗЗ мониторинга чрезвычайных ситуаций на основе малого КА «Канопус-В» в составе 4–6 аппаратов.

Р.: Насколько конкурентоспособны российские данные ДЗЗ по сравнению с зарубежными аналогами?

В. З.: Данные, получаемые с геостационарных и средневысотных российских КА ДЗЗ гидрометеорологического назначения, близки по своим характеристикам зарубежным аналогам.

Данные, получаемые с КА «Канопус-В», по своим характеристикам соответствуют данным зарубежных КА ТН-1,2, SPOT и пользуются значительным спросом у российских потребителей.

По ширине захвата (38 км) и составу бортовой целевой аппаратуры зарубежных аналогов российскому КА «Ресурс-П» нет, что обеспечивает его преимущество при решении многих социально-экономических задач, требующих съемки значительных территорий при высоком пространственном разрешении и/ или одновременной съемки различными типами бортовой аппаратуры. В нижеприведенной таблице дается сравнение основных характеристик КА «Ресурс-П» и Pleiades.

Кроме этого, важным моментом, повышающим эффективность целевого применения КА природоресурсного назначения, является их функционирование в составе смешанной многофункциональной орбитальной группировки, осуществляющей съемку земной поверхности по единому замыслу (два КА «Ресурс-П», один КА «Ресурс-ДК», один КА «Канопус-В» и бело- русский КА).

Р.: Планируется ли запуск спутников супер- сверхвысокого разрешения 25–30 см?

В. З.: В рамках ФКП России на 2016-2025 гг. предусмотрено создание КА ДЗЗ сверхвысокого пространственного разрешения.

КК «Ресурс-ПМ» будет оснащен бортовой целевой аппаратурой, обеспечивающей пространственное разрешение менее 40–50 см с высоты орбиты 700 км при точности координатной привязки 2–3 м и многоспектральную съемку в 8-ми каналах. Кроме этого, КА «Ресурс-ПМ» будет оснащен широкозахватной многоспектральной аппаратурой среднего разрешения в полосе 200–300 км и гиперспектральной аппаратурой с числом каналов не менее 200.

Р.: Каковы планы запусков спутников ДЗЗ на ближайшие 1–2 года?

В. З.: В 2015–2016 гг. планируются запуски:

• КА природоресурсного назначения «Ресурс-П» №3;

• КА мониторинга чрезвычайных ситуаций «Канопус-В-ИК»;

• КА гидрометеорологического назначения на геостационарной орбите «Электро-Л» №2 и №3;

• КА гидрометеорологического назначения на средневысотной орбите «Метеор-М» №2-1 и №2-2.

Р.: В чем будет заключаться развитие наземной космической инфраструктуры ДЗЗ, включая комплексы приема и обработки информации и систему распространения данных?

В. З.: В настоящее время российская наземная инфраструктура приема и обработки данных ДЗЗ представляет собой совокупность центров и пунктов приема космической информации, находящихся в ведении различных Федеральных органов исполнительной власти Российской Федерации и организаций. Многие из них предназначены для приема информации только с иностранных КА ДЗЗ низкого разрешения, имеют недостаточное техническое оснащение и оборудованы малоразмерными антеннами и устаревшими приемными станциями, которые не обеспечивают возможность приема полного информационного потока от перспективных российских КА ДЗЗ.

Для функционального объединения центров приема, обработки и распространения косми- ческой информации ведомств, регионов, крупных компаний и учебных заведений, а также их информационных ресурсов в единое геоинформационное пространство в целях максимального удовлетворения пользователей широкого круга потребителей в данных ДДЗЗ, Роскосмос проводит работы по созданию Единой территориально-распределенной информационной системы приема, обработки, хранения и рас- пространения данных ДЗЗ из космоса (ЕТРИС ДЗЗ) в составе:

• главного центра планирования космических съемок, приема, обработки, хранения и распространения космической информации, расположенного в городе Москве (Оператор космических средств ДЗЗ Роскосмоса, Отрадное);

• региональных центров приема, обработки, хранения и распространения космической информации Роскосмоса (Красноярск, Калининград, Самара, Углегорск), Росгидромета (Москва, Новосибирск и Хабаровск), МЧС России (Москва, Красноярск, Владивосток, Вологда) и других ведомств;

• единого банка геоинформационных данных (ЕБГД), включающего межведомственную информационную систему геоинформационных данных (МИС ГД);

• аппаратно-программных средств федерального фонда данных ДЗЗ (АПС ФД ДЗЗ);

• системы обмена данными (СОД);

• геопортала Роскосмоса и региональных геопорталов;

• региональных центров космических услуг (ЦКУ) и научно-образовательных центров космического мониторинга (космических услуг) высших учебных заведений.

Для обеспечения различных потребителей (включая органы федерального, регионального и муниципального управления, хозяйствующие субъекты, Российскую академию наук и вузы) космической информацией ДЗЗ в России запущен в декабре 2010 года и функционирует Геопортал Роскосмоса. Он обеспечивает через Интернет доступ к информации с российских КА ДЗЗ для широкого круга пользователей и дополнительные возможности для авторизованных пользователей.

В планах Роскосмоса предусмотрено дальнейшее развитие существующей наземной космической инфраструктуры приема, обработки, хранения и распространения данных ДЗЗ. Прежде всего, предусматривается создание на базе Оператора космических средств ДЗЗ национального Центра ДЗЗ Российской Федерации, предусматривается также дальнейшее развитие и модернизация центров приема и обработки информации, формирование системы обеспечения данными ДЗЗ потребителей путем дальнейшего развития центров космических услуг с обеспечением удаленного оперативного доступа к фонду данных ДЗЗ, другим ресурсам космической информации.

Важным направлением развития наземных средств является совершенствование технологий и методов обработки данных ДЗЗ, создания продуктов на их основе, а также формирование сервисов и услуг по предоставлению данных ДЗЗ и их тематической обработке.

Дальнейшее развитие ЕТРИС ДЗЗ предполагает следование мировой тенденции построения информационных систем, которые предоставляют не только данные ДЗЗ, но и формируемые на их основе информационные продукты (ЦМР — цифровые модели рельефа, ЦММ — цифровые модели местности, векторные карты, вегетационные индексы и др.)

В настоящее время Роскосмосом совместно с Оператором КС ДЗЗ создана, отлажена и эксплуатируется система обеспечения российских потребителей данными ДЗЗ в оперативном и в плановом режимах, в том числе с использованием Геопортала Роскосмоса. Сервис обеспечивает оперативный доступ, поиск, просмотр характеристик, заказ данных ДЗЗ и продуктов их обработки, а также возможность мониторинга наземных территорий и объектов во времени. В ближайшей перспективе Оператор КС ДЗЗ обеспечит потоковое создание, хранение и предоставление потребителям базовых продуктов ДЗЗ межведомственного использования на основе российских и зарубежных спутниковых данных посредством создания Банка базовых продуктов ДЗЗ межведомственного использования (ввод в эксплуатацию запланирован на 2015 год). Доступ к банку продуктов будет организован через информационный портал в Интернете.

С целью повышения эффективности целевого использования российских средств ДЗЗ предполагается усилить информационную интеграцию всех имеющихся и перспективных геосервисов Оператора (Единый банк геоданных ЕТРИС ДЗЗ, Геопортал Роскосмоса и Банк базовых продуктов), российских ведомственных и региональных, а также международных систем (Copernicus, Комитет по спутникам наблюдения Земли (CEOS), Хартия по Космосу и крупным катастрофам), обеспечить равный доступ конечных пользователей к спутниковой информации и данным наземных наблюдений.

Результаты космической съемки с отечественных КА ДЗЗ поставляются как в виде информационных продуктов в принятых международных уровнях и стандартах обработки (космических изображений, прошедших радиометрическую и геометрическую коррекцию), так и в виде продуктов тематической обработки.

Следует отметить, что одним из основных факторов развития технологий ДЗЗ является поиск и апробация новых научных подходов к решению практических социально-экономических задач. В настоящее время возможностей оптико-электронной аппаратуры ДЗЗ не всегда достаточно для решения узкоспециализированных задач. В связи с этим особое значение приобретают данные гиперспектральной съемки. С 2013 года в рамках специально образованной рабочей группы активно проводятся работы по изучению методов и технологий обработки, а также дальнейшего практического использования гиперспектральных данных КА «Ресурс-П» №1 для решения тематических задач.

Еще одним важным направлением является создание и эксплуатация системы подспутниковых валидационных наблюдений, которая под руководством Роскосмоса начала формироваться в 2010 году. Данная система, в первую очередь, ориентирована на оценку геометрических и радиометрических характеристик данных высокого и сверхвысокого разрешения. Создаваемая система обеспечит опера- тивную оценку основных характеристик целевой аппаратуры существующих и перспективных российских космических средств ДЗЗ видимого, ближнего инфракрасного и радиолокационного диапазонов с целью подтверждения заданным требованиям и выработке рекомендаций по их улучшению.

Р.: Какие работы ведутся в настоящее время по совершенствованию законодательной базы отрасли ДЗЗ?

В. З.: Федеральное космическое агентство уделяет повышенное внимание совершенствованию законодательной базы в области дистанционного зондирования Земли из космоса, которая идет по следующим направлениям:

• снятие избыточных ограничений на распространение данных ДЗЗ из космоса в России;

• внесение изменений и разработка новых законов в области ДЗЗ из космоса;

• формирование стройной системы нормативных правовых документов по ДЗЗ из космоса;

• разработка и выпуск системы стандартов в области ДЗЗ гармонизированных с международными стандартами в этой области.

Р.: Как Вы относитесь к вопросам коммерциализации деятельности в области распространения российских данных ДЗЗ?

В. З.: Роскосмос не только поддерживает вопросы коммерциализации деятельности в области распространения российских данных ДЗЗ, но готов всячески содействовать развитию рынка данных ДЗЗ в России. С этой целью Роскосмосом были организованы круглые столы с участием бизнес-сообщества, занимающегося деятельностью в области ДЗЗ из космоса. С учетом выработанных рекомендаций Роскосмос прорабатывает необходимые мероприятия, в том числе по внесению изменений в нормативно-правовую базу. Кардинальным решением этого вопроса, по мнению Роскосмоса, должна явиться разработка соответствующего законопроекта с участием бизнес-сообщества.

В настоящее время принятие в эксплуатацию космических комплексов «Ресурс-П» и «Канопус-В», а также снятие ограничений на использование данных ДЗЗ из космоса позволит в ближайшее время активизировать коммерциализацию отрасли в России и значительно расширить присутствие российских данных на отечественном и зарубежном рынках данных ДЗЗ

Хотелось бы отметить, что с целью максимального использования мирового опыта в вопросах и применения данных дистанционного зондирования Земли, Роскосомос активно участвует в работе международных организаций.

С августа 2013 года Роскосмос является членом Международной Хартии по космосу и крупным катастрофам — неправительственной международной организации ведущих стран Европы, Америки и Азии с целью поддержки усилий, направленных на оказание помощи государственным организациям и ведомствам, занимающимся оценкой и ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций, вызванных глобальными бедствиями (стихийными/техногенными) с использованием спутниковых данных.

Сфера деятельности Хартии — безвозмездное предоставление данных дистанционного зондирования Земли по районам чрезвычайных ситуаций с космических аппаратов членов Хартии.

В настоящее время Хартия объединяет 15 ведущих мировых космических организаций, которые предоставляют данные ДЗЗ (архивные и оперативные) более чем с 45-ти КА, в том числе радиолокационных.

На базе Оператора космических средств ДЗЗ Роскосмоса — Научного центра оперативного мониторинга Земли ОАО «Российские космические системы» создан и успешно функционирует Центр Роскосмоса по взаимодействию с Международной Хартии по кос- мосу и крупным катастрофам и МЧС России (далее — Центр).

В 2014 году при возникновении чрезвычайных ситуаций Хартия была активирована 41 раз, Центр участвовал в 24-х активациях, в том числе 1 раз в интересах МЧС России и 23 раза в интересах иностранных государств.

Всего в 2014 году для нужд Хартии Центром переданы данные космической съемки по районам чрезвычайных ситуаций общей площадью более 2,5 млн кв. км.

Роскосмос принимает также активное участие в работе Комитета по спутникам наблюдения Земли (CEOS) c 1992 года. Наиболее активно представители Роскосмоса и заинтересованных организаций ракетно-космической промышленности работают в двух рабочих группах CEOS: рабочей группе по калибровке и валидации и рабочей группе по информационным системам и сервисам.

Прорабатываются вопросы участия еще в двух рабочих группах: по наращиванию потенциала доступного использования данных, по стихийным бедствиям.

Активное участие российских представителей в деятельности CEOS позволяет обеспечить российской стороне:

• оперативный доступ к базам данных CEOS;

• эффективное использование опыта зарубежных партнеров;

• условия для эффективного распространения на международном рынке отечественных материалов наблюдения и усиления международного влияния России в области ДЗЗ;

• управление данными ДЗЗ, используемыми для предупреждения и ликвидации последствий природных и техногенных катастроф.

В октябре 2014 года Роскосмос организовал и провел в Москве 38-е международное заседание рабочей группы по информационным системам и сервисам СEOS.

Роскосмос участвует в деятельности Международной группы наблюдения за Землей (GEO — ГНЗ) — основном международном рабочем органе по построению Глобальной системы наблюдения Земли (GEOSS) с момента образования этой организации в 2003 году. В состав ГНЗ входят 94 страны, Еврокомиссия и более 60-ти различных организаций и структур.

Целью участия Роскосмоса в ГНЗ является эффективное комплексное использование информации существующих и перспективных российских и международных систем наблюдения Земли для обеспечения национальных интересов Российской Федерации и мирового сообщества.

Р.: Большое спасибо, Валерий Александрович, за интересное и содержательное интервью.