Спутник WorldView: полувоенный, полугражданский

Сегодня, 18 сентября 2007 года, с авиабазы Ванденберг (штат Калифорния) с помощью ракеты-носителя Delta 2 block 7920 осуществлен запуск нового спутника дистанционного зондирования Земли WorldView, построенного по заказу компании-оператора DigitalGlobe. Спутник предназначен для выполнения коммерческих и государственных заказов по съемке поверхности Земли с пространственным разрешением 0,5 метра.

Тактико-технические характеристики спутника: пространственное разрешение снимков, точность их геопривязки и общая производительность системы - качественно отличают его от аппаратов ДДЗ предыдущих поколений.

WorldView: полувоенный, полугражданский

Спутник WorldView разработан компаниями Ball Aerospace (платформа, интеграция), Eastman Kodak (оптическая камера) и BAE Systems (система обработки) за 4 года. Он стал первым в США аппаратом, изначально создававшимся как аппарат двойного назначения.

В сентябре 2003 года компания-оператор DigitalGlobe получила от национального управления геопространсвтенной разведки NGA первый трехлетний контракт NextView стоимостью $530 млн. на создание спутника двойного назначения.

До сих пор разведывательное сообщество США не участвовало в финансировании коммерческих программ космической съемки Земли. Но политика изменилась, когда в апреле 2003 года президент США подписал директиву по государственной политике в области ДЗЗ U. S. Commercial Remote Sensing Space Policy, предписывающую государственным органам максимально использовать возможности национальных коммерческих систем ДЗЗ.

В результате заключения двух контрактов NextView (второй – на постройку спутника GeoEye) разведывательное сообщество инвестировало средства в создание двух суперспутников и получило доступ к съемочным ресурсам коммерческих аппаратов по фиксированным ценам ниже рыночных.

Одновременно компания DigitalGlobe (оператор спутника QuickBird), создавшая сеть дистрибьюторов по всему миру, будет использовать свою долю ресурса бортовой аппаратуры WorldView-1 в коммерческих целях.

С помощью нового спутника компания планирует укрепить свои позиции на рынке в конкурентной борьбе с американской фирмой GeoEye (оператор спутника Ikonos) и зарубежными операторами спутников высокодетальной съемки: CARTOSAT-2 (Индия), KOMPSAT-2 (Корея), EROS B (Израиль) и «Ресурс-ДК1» (Россия).

Три преимущества - детальность, точность и производительность

Новый спутник WorldView создан с использованием технологий военной видовой разведки и оснащен зеркальным оптическим телескопом с апертурой диаметром 60 см. Основная характеристика съемочной аппаратуры – детальность изображения определяется величиной пространственного разрешения, которое составляет 0,5 м при съемке в надир и 0,55 м при отклонении телескопа в строну на угол до 20 градусов.

Разрешение самого детального коммерческого спутника на сегодняшний день (QuickBird) составляет в надире 0,6 м. По ширине кадра на местности - 17,6 км новый спутник уступает только российскому «Ресурсу-ДК» и другим аппаратам со значительно худшим разрешением. В качестве недостатка WorldView-1 можно указать отсутствие спектральных каналов съемки и формирование только панхроматических (черно-белых) изображений.

О технологической сложности и возможности аппаратуры можно косвенно судить по массе спутника. По сравнению с предшественником — спутником QuickBird-2 — масса нового аппарата выросла с 1028 кг до 2500 кг, но все равно меньше, чем у «Ресурс-ДК» (почти 6 т).

При отклонении телескопа от направления в надир на 40 градусов возможна съемка в полосе шириной 858 км с ухудшением разрешения до 1 м (при этом можно сократить период повторной съемки до 1,7 суток).

Высокое качество снимков обеспечивается совершенной конструкцией телескопа и применением многошаговой ПЗС-матрицы с временной задержкой накопления от 8 до 64 крат, что позволяет улучшить контрастность изображений и снимать в условиях низкой освещенности – например, в высоких широтах.

Другое преимущество WorldView-1 — высокая точность координатной привязки изображений, которая достигается обеспечением высокой стабильности космической платформы и повышенной точностью навигационно-угловых определений.

Координатная точность привязки изображений WorldView составит 3,0 – 7,6 м (величина круговой ошибки СЕ 90) без учета рельефа и угла отклонения от надира (по спецификации требовалось 12,2 м). При использовании наземных контрольных точек точность составит уже 2 м. Планируемая координатная точность позволит без использования наземных контрольных точек создавать геопорталы, эквивалентные продуктам предыдущего поколения – картам и ГИС - масштаба 1:10000.

Третья особенность WorldView – обеспечение высокой производительности съемки (в 3,5 раза больше, чем у QuickBird) благодаря применению в системе ориентации гироскопов с управляемым моментом (Control Momentum Gyros), которые позволяют в 2 раза увеличить скорость перенацеливания телескопа на объекты съемки (до 4,5 градусов/с).

В результате увеличивается число съемок на одном витке, возможны двунаправленное сканирование, быстрое перенацеливание с объекта на объект, съемки маршрутов сложной конфигурации – например, вдоль береговой линии или линии фронта. Размеры одного района съемки могут достигать 60 х 110 км в монорежиме и 30 х 110 км в режиме стереосъемки.

В результате суточная расчетная производительность спутника составит 500 тыс. кв. км. снимков с полуметровым разрешением. Изображения будут записываться в бортовой регистратор ёмкостью 2,2 терабита и передаваться на Землю по радиолинии со скоростью 800 Мбит/с. Расчетный срок эксплуатации спутника - 7 лет.

Последствия для рынка геоданных

О перспективах использования снимков с полуметровым разрешением можно судить по успеху геопортала Google Maps/Google Earth, в котором используются в больших количествах снимки QuickBird.

В 2008 году к спутнику WorldView должен присоединиться еще более совершенный спутник GeoEye-1. Появление больших объемов высокодетальной спутниковой информации будет способствовать дальнейшему развитию различных направлений неогеографии: 3-мерному моделированию процессов, прогнозированию рисков на основе пространственных моделей, появлению новых картографических геопорталов.

В случае создания отлаженной инфраструктуры заказа и получения продуктов, спутник WorldView сможет потеснить конкурентов на рынке аэрокосмической съемки. Средства воздушного базирования вынуждены будут развиваться в направлении специализированных лидарных сервисов или более дешевых услуг по съемке с помощью беспилотных летательных аппаратов.

Перспективы

Понимая, что панхроматические снимки WorldView будут проигрывать по потребительским свойствам цветной продукции перспективного спутника GeoEye-1 (запуск ожидается в начале 2008 года), компания DigitalGlobe объявила о планах запуска в 2008 году более совершенного спутника WorldView-2 массой 2,8 т, который финансируется уже за счет средств частных инвесторов.

Спутник будет оборудован крупногабаритным телескопом с апертурой диаметром 110 см для съемки с разрешением 0,45 м в панхроматическом режиме и разрешением 1,8 м в мультиспектральном режиме в 8 спектральных каналах. Размер кадра на местности при съемке в надир — 16,4 км. Спутник WorldView-2 предполагается вывести на более высокую солнечно-синхронную орбиту высотой 770 км, что обеспечит лучшие возможности для стереосъемки.

О планах Роскосмоса по участию в мировой конкуренции высокодетальных суперспутников сложно судить из-за отсутствия официальных материалов. Как уже писалось, конкурс на перспективный спутник «Ресурс-П» практически превратился в проект «Ресурс-ДК2».

Перспективный спутник будет способен поставить на рынок востребованные продукты только в случае вывода на типовую солнечно-синхронную круговую орбиту, откуда он будет снимать с разрешением лучше 1 метра в черно-белом режиме и лучше 3 метров в спектральных зонах. Причем для формирования цветного изображения необходимо передать с борта на Землю все четыре канала данных, а не 3 из 4.

Конкурентная борьба в области детальных и более качественных изображений, развернувшаяся между ведущими операторами и поставщиками данных, в любом случае способствует развитию мирового рынка космической геоинформатики.

Алексей Андронов / R&D.CNews