Космическое зондирование Земли: итоги 2008

2008 год стал рекордным по числу запущенных в мире спутников съемки Земли за последнее десятилетие.

В течение прошедшего года 8 стран запустили 21 спутник с аппаратурой съемки Земли различного назначения, в том числе 2 метеорологических (таблица 1). Для сравнения, в 2000-2006 годах на орбиту ежегодно выводилось по 10-16 спутников аналогичного типа, а в 2007 году – 19 аппаратов).

В настоящий обзор включены только спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), позволяющие получать изображения поверхности Земли из космоса с пространственным разрешением от низкого (1-4 км) до сверхвысокого (лучше 1 метра). Не учтены спутники ДЗЗ, предназначенные для исследования атмосферы и океанов, автоматические зонды с камерами съемки поверхности Луны и микроспутники для орбитальной инспекции.

По числу новых спутников съемки Земли безусловными лидерами стали Германия и Китай. Список стран-обладателей запущенных в 2008 году спутников в порядке убывания их числа выглядит следующим образом:

• Германия (7 спутников),
• Китай (6, в том числе 2 метеоспутника);
• Индия и Россия (по 2),
• Израиль, США, Италия и Таиланд (все по 1 спутнику).

Как и в 2007 году Китай и страны Европы активнее других стран развивали национальные системы ДЗЗ. Впервые собственным спутником ДЗЗ THEOS обзавелся Таиланд (догнав таким образом Россию по числу действующих гражданских аппаратов съемки Земли).

По предназначению запущенные аппараты разделились следующим образом:

• гражданские, коммерческие и двойного назначения – 14 (Германия – 5, Китай – 4, Индия – 2, Италия, США, Таиланд – по 1);
• видовая космичеcкая разведка – 7 КА (Россия, Китай, Германия – по 2, Израиль - 1).

На протяжении трех последних лет наблюдается увеличение числа запусков спутников с бортовыми радиолокаторами. В 2008 году не менее 4 новых аппаратов (все военные и двойного назначения) оснащены радиолокаторами с синтезированием апертуры (РСА), что позволяет при любой погоде и освещенности получать изображения с пространственным разрешением менее 1 метра, сравнимые по качеству с высокодетальные оптическими снимками.

В 2008 году на орбиту выведены также 2 метеорологических спутника, все принадлежат метеослужбе Китая.

2008 год - год строительства орбитальных систем ДЗЗ

Для космического зондирования Земли 2008 год стал годом интенсивного строительства орбитальных систем спутников ДЗЗ. Лидирующие позиции опять у Германии и Китая.

Бундесвер после запуска очередных двух спутников SAR Lupe-4, -5 ввел в оперативную эксплуатацию 5-спутниковую систему видовой всепогодной разведки (все спутники запущены российскими ракетами), а германская компания RapidEye AG в результате одного кластерного запуска развернула на орбите коммерческую систему из 5 миниспутников для агробизнеса и страхования.

Система RapidEye обеспечивает возможность съемки любого района на Земле в течение суток, повторной съемки того же района на следующие сутки и полного покрытия съемками сельскохозяйственных угодий Европы или Северной Америки в течение 5 суток. Суммарная расчетная производительность системы – 4,5 млн. кв. км в сутки.

Китай, запустив 2 спутника HJ-1A и HJ-1B (ХуаньЦзин - "Окружающая среда") с оптической аппаратурой, приступил к первому этапу создания космической системы «2+1» для мониторинга ЧС. В 2009 году к системе присоединиться радиолокационный спутник HJ-1C.

В полном составе система уже под индексом «4+4» будет состоять из 8 спутников с оптической аппаратурой и РСА, что позволит снимать районы бедствий и катастроф как минимум 1-2 раза в сутки.

Пекин продолжил также создание многоспутниковой системы видовой оптической и радиолокационной разведки на базе спутников серии Yaogan.

Италия запустила третий спутник COSMO-3 в будущей 4-х спутниковой системе оперативного мониторинга Земли COSMO-SkyMed, которая в 2010 году сможет обеспечивать съемку любого района Земли в течение 12 часов после получения заказа.

Новые многоспутниковые системы устраняют недостатки одиночных космических аппаратов, обеспечивая более высокую производительность съемки, глобальный контроль с минимальным временем реакции и с высокой частотой просмотра любого региона Земли.

Тенденции развития рынка космической геоинформатики

Наибольшим спросом на рынке в 2008 году пользовались данные высокого и сверхвысокого пространственного разрешения американских спутников QuickBird, Ikonos, WorldView-1, а также спутников ДЗЗ Франции, Индии, Израиля и Канады.

Основным двигателем рынка сверхвысокого разрешения является конкуренция компаний DigitalGlobe (спутники QuickBird, WorldView-1) и GeoEye (Ikonos, GeoEye-1). Массовый пользователь получил удобный и быстрый доступ к высокодетальным снимкам благодаря быстрому развитию неогеографии.

Исключительную роль в этом играет конкуренция двух ИТ-гигантов: Google и Microsoft, а также других компаний, развивающих технологии комплексного представления пространственной (а теперь уже и четырёхмерной пространственно-временной) информации различной природы в единой глобальной среде - так называемых геопорталах, или геоинтерфейсах.

Компании DigitalGlobe и GeoEye при финансовой господдержке запустили спутники второго поколения WorldView-1 (2007 г.) и GeoEye-1 (2008 г.). Спутники отличаются резко возросшей производительностью.

Производительность этих спутников составляет 700-750 тыс. кв.км/сутки и в 3,5 раза превышает производительность ранее запущенных спутников Ikonos и QuickBird (200-210 тыс. кв.км/сутки).

В результате по опубликованным данным, за 2008 год один лишь спутник WorldView-1 отснял только по России около 20% территории страны c разрешением 50 см, в то время, как остальные зарубежные спутники метрового разрешения вместе взятые – около 5%.

Результаты работы спутника WorldView-1 за первый год эксплуатации оказались столь впечатляющими, что конгресс США в сентябре 2008 года закрыл финансирование разработки аналогичной по возможностям альтернативной военной системы видовой разведки BASIC (Broad Area Space-Based Imagery Collection), которая ранее была одобрена Пентагоном. Гражданский аппарат справляется с этим не хуже, к тому же "позирующая" сторона зачастую еще и оплачивает издержки.

Два секретных спутника BASIC стоимостью $1,7 млрд. с пространственным разрешением около 40 см планировалось вывести на орбиту в 2012 году. Компании-операторы сумели убедить конгресс, что эксплуатация спутников двойного назначения WorldView-1 и GeoEye-1 в интересах силовых ведомств обойдется гораздо дешевле при аналогичных технических характеристиках продуктов (суммарная стоимость двух аппаратов составила около $1 млрд.).

Компания GeoEye имеет шансы в наступившем году захватить лидерство на рынке, начав поставки цветных снимков полуметрового разрешения GeoEye-1 (WorldView-1 работает только в панхроматическом режиме) с очень точной геопривязкой (около 3 м CE90%).

Ожидается появление изображений GeoEye-1 в открытом доступе в популярных геосервисах Google Maps/Earth, но из-за проблем с системой наведения ввод спутника в оперативную эксплуатацию задерживается на неопределённый срок. Ранее эксперты отмечали заметный хроматизм на первых представленных снимках; как бы то ни было, компания предоставляет только загрублённые версии изображений, закрыв доступ к снимкам полуметрового разрешения.

Компания DigitalGlobe не сдаётся. В 2009 году она намерена нанести конкуренту контрудар, выведя на орбиту ещё один спутник нового поколения WorldView-2 с производительностью до 950 тыс. кв. км/сутки, который будет поставлять цветные изображения в 8 спектральных каналах.

До этого спутники ДДЗ сверхвысокого разрешения – Ikonos, QuickBird, GeoEye-1 - вели съёмку, как правило, лишь в панхроматическом и 4 стандартных спектральных каналах – ближнем ИК, красном, зелёном и синем. Из этого ряда выделяется разве что российский "Ресурс-ДК" - синего канала на нём вообще нет.

Компания GeoEye, в свою очередь, объявила о начале проектирования спутника GeoEye-2 c небывалым для рынка космической информации пространственным разрешением 25 см (пока такие снимки получают только с помощью средств военной видовой разведки и аэросъемки).

Из новых спутников, запущенных в 2008 году (таблица 2), ощутимое влияние на рынок могут оказать также Cartosat-2 (Индия) и THEOS (Таиланд). Государственный оператор намерен вернуть часть инвестиций в программу за счет активной продажи снимков THEOS за рубеж (спутник снимает территорию Таиланда только на 1-2 витках из 14 ежесуточных).

Аналогичной политики придерживается Тайвань, предоставляя ресурсы своего спутника Formosat-2 зарубежным заказчикам.

Несмотря на появление на рынке изображений РСА метрового разрешения от TerraSAR-X и RADARSAT-2, оперативные информационные сервисы и приложения на основе информации РСА развиваются медленнее, чем ожидалось. В России самыми оперативными программами радиолокационного мониторинга по-прежнему остаются спутники RADARSAT-1 и ENVISAT-1.

Запуски спутников ДЗЗ в России

Описание вклада России в развитие орбитальной группировки ДЗЗ в 2008 году много места не займет. Два новых российских спутника относятся к оборонным программам видовой разведки.

По данным печати, один из них - фотоспутник типа "Кобальт" - новым можно назвать условно, примерно как ВАЗ пятой модели в экспозиции современного автосалона. Все ранее заявленные на 2008 год запуски спутников "Метеор-М" №1, "Кондор-Э" и "Электро-Л" опять благополучно перекочевали на 2009 год, оставив крупнейшую по площади страну с единственным действующим гражданским спутником "Ресурс-ДК1". Отметим, что на 2009 год заявлены также запуски спутников-близнецов "Канопус-В" и "БелКа-2".

Спорадические сообщения о приеме изображений с борта "Монитор-Э" - первого опыта использования негерметичной платформы "Яхта" - вызывали неподдельное радостное удивление у специалистов (он, оказывается, ещё "дышит"). Однако сами эти изображения в нашу эпоху - скорее курьез, чем товар.

Отсрочка запусков спутников ДЗЗ в России приводит к тому, что аналогичные по составу и возможностям эксплуатационные системы ДЗЗ могут быть созданы лишь лет через 5, что закладывает отставание в технологиях и экономическом развитии.

Отечественный рынок данных ДЗЗ

Положительным итогом года стало дальнейшее развитие наземного сегмента обработки данных "Ресурс-ДК" - введены новые приемные станции в России и даже в Армении. Но массовый спрос на продукты "Ресурс-ДК" в стране по-прежнему ограничен неудобным для клиентов сервисом.

Например, только в России заявки на съемку собирают за год, а для получения геокодированных продуктов "Ресурс-ДК" клиент должен приходить «со своей картой». Зарубежные поставщики принимают заявки на съемку без годовых планов и предоставляют геокодированные продукты по территории России без карты заказчика с точностью геопривязки порядка несколько метров.

Выходит, что ограничения доступа к геоданным России ущемляют прежде всего отечественных потребителей, за рубежом нашу страну - далеко не только территорию. но именно страну - знают лучше нас.

При существующих условиях маркетинг продуктов "Ресурс-ДК" за рубежом практически не ведется, поэтому доля России на мировом рынке ДЗЗ близка к нулю.

На отечественном рынке система "Ресурс-ДК" ориентирована на приоритетное обслуживание крупных федеральных ведомств и органов государственной власти. Данные об объемах продаж и коммерческих итогах эксплуатации системы не опубликованы.

При существующем порядке развитие отечественного рынка определяется успехами зарубежных программ ДЗЗ, которые являются более производительными, а геопродукты – доступнее, качественнее и поставляются быстрее.

Россия: парадоксы рынка пусковых услуг

Доходность таких пусковых услуг невелика по сравнению с прибыльными запусками спутников связи на геостационар.

В итоге Россия предоставляет пусковые услуги, запуская зарубежные спутники ДЗЗ, а затем закупает готовые изображения этих спутников, хотя коммерчески выгоднее закупать ресурсы спутников по схеме «пусковые услуги в обмен на бортовой ресурс».

Схема «запуск в обмен на ресурсы» обладает одним безусловным преимуществом для современного рынка России – бортовой ресурс спутника в виде геопродуктов влияет самым непосредственным образом на развитие нашей страны, его очень трудно использовать «нецелевым» образом.

Другим рычагом развития рынка данных ДЗЗ в России мог бы стать принцип бесплатного доступа к информации госбюджетных систем ДЗЗ. Опыт Китая и Бразилии показал, что бесплатное распространение данных программы CBERS своим потребителям оказывает положительный эффект на развитие национальной экономики и прикладных приложений (природопользование, картография, кадастр и др.).

В 2009 году Геологическая служба США открывает бесплатный доступ к новым и архивным геоданным программы LANDSAT уже для всех потребителей в мире.

Россия имеет возможность организовать бесплатный доступ для российских клиентов к данным сканеров среднего и низкого разрешения бюджетного перспективного спутника Метеор-М №1 (запуск запланирован на 2009 год).

Положительный эффект от такого решения сказался бы на самых различных отраслях экономики и деятельности, прежде всего в науке и образовании, сельском хозяйстве, океанологии, охране окружающей среды, геологоразведке и др.

Итоги

Ведущие страны мира в прошедшем году стремились преобразовать «количественное преимущество в качественное», создавая многоспутниковые орбитальные системы ДЗЗ, которые будут поставлять большие объемы геоданных быстрее и с высокой частотой обзора.

По опубликованным планам, в 2009 году может быть запущено примерно 28 спутников с аппаратурой съемки Земли из космоса, в том числе 6 метеоспутников (таблица 3).

Алексей Кучейко / R&D.CNews

Текущая информация о развитии систем и технологий дистанционного зондирования Земли, их представления и использования при решении разнообразных прикладных задач, будет регулярно публиковаться на портале Исследования и разработки – R&D.CNews.

21-24 апреля 2009 года в Москве в рамках X Юбилейного международного форума и выставки «Высокие технологии XXI века» пройдут вторая международная выставка и конференция «Неогеография XXI-2009». На выставке и конференции будут представлены важнейшие результаты отечественных и зарубежных разработчиков, специализирующихся на создании данных дистанционного зондирования и обеспечении эффективной работы с ними.

Портал Исследования и разработки – R&D.CNews является Генеральным информационным спонсором Форума и выставки «Неогеография XXI-2009» и будет подробно освещать ход подготовки к ним, а также итоги их работы.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 1. Запуски спутников съемки Земли и метеорологических КА в 2008 году

Приложение 2. Запуски спутников съемки Земли и метеорологических КА в 2008 году

Приложение 3. Планируемые запуски спутников съемки Земли и метеорологических КА в 2009 году