zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Лучший фотоспутник России
zelenyikot
rp_20130731_dubai_uae

Как-то мы обсуждали возможности спутниковой съемки, а сегодня поговорим о российских аппаратах и их способностях. Точнее поговорим об одном, самом-самом, из тех, о которых можно говорить.

Спутник "Ресурс-П" сегодня является самым совершенным средством дистанционного зондирования Земли из российских гражданских космических аппаратов, о которых имеется информация в открытом доступе.

shema

Спутник полетел 12 июля 2013 года, и уже к октябрю подтвердил свою полную функциональность. Занимается он дистанционным зондированием Земли или попросту - съемкой поверхности. Для этой цели он оборудован несколькими приборами, которые позволяют изучать Землю в оптическом и близком к оптическому диапазонах (инфракрасном и ультрафиолетовом).

"Главный калибр" "Ресурса-П" - это телескоп "Геотон-1", который позволяет осуществлять съемку в панхроматическом (черно-белом) диапазоне, с разрешением около 0,9 м.

rp_20131024_las_vegas_usa_geo

Цветная или, как "правильно” говорить, "мультиспектральная" съемка производится с разрешением 3-4 м. Но если сделать кадр одновременно в панхроме и в цвете, то наложив один на другой можно получить цветной снимок однометрового разрешения.

rp_20131110_omaha_nebraska_usa_geo

Габариты спутника, прямо скажем, немалые: почти 8 метров в длину, 3 в ширину, размах панелей солнечных батарей - 13 метров. Ранее я уже рассказывал об американском аппарате SkySat частной компании SkyBox. Так вот его габариты не превышают одного метра по каждой из сторон. Его разрешающая способность точно так же составляет около 90 см.

baef375c-43ab-4437-babc-a904ba975a18-1402460012447

Давайте разберемся, почему отечественный, спутник размером с грузовик "ЗиЛ", а иностранный, с аналогичным качеством съемки, размером с холодильник "ЗиЛ"?

IMG_0677

Для начала надо пояснить: космический аппарат - это не просто фотокамера на орбите. Это сложный комплекс приборов, с автономной энергосистемой, системой терморегуляции, средствами управления и ориентации, и средствами получения, обработки, хранения и передачи данных... Поэтому его габариты и характеристики - это всегда компромисс между желаемым и возможным. К примеру, можно установить на аппарате большой телескоп и матрицу высокого разрешения, но если солнечные батареи не смогут в достаточной мере обеспечивать электропитание, то большую часть времени спутник будет летать в режиме подзарядки аккумуляторов и не сможет заниматься полезной деятельностью. То же самое касается системы передачи данных: чем больше можно затратить электричества на работу радиокомплекса, тем больше информации передаст космический аппарат. Недостаток в скорости передачи данных можно компенсировать большим количеством принимающих станций на Земле и размером антенн. Но это не компенсирует нехватку электроэнергии на борту, и потребует отдельных затрат на расширение сети наземных станций. Впрочем, второй вопрос SkyBox решает просто: продает приемные антенны и оборудование крупным потребителям снимков.

Существенным отличием "Ресурса-П" от американского "конкурента", является площадь солнечных батарей. Они позволяют функционировать нескольким научным приборам на борту, и питают радиокомплекс со скоростью передачи данных до 300 Мбит/с. (Правда по по скорости передачи у SkySat нет данных).

Спутник на низкой околоземной орбите попадает в зону видимости антенн на Земле 3-4 раза в сутки, но возможности устойчивой связи обычно бывают раз-два. Когда спутник поднимается высоко над горизонтом, то можно установить с ним связь и передать снимки.

2ce5798ac7686049ca07420806d7c98e

Сегодня на прием с "Ресурса-П" работает только одна пятиметровая антенна в Научном центре оперативного мониторинга Земли в Москве. Ее хватает, чтобы обеспечивать полноценное функционирование аппарата, т.е. за 1-2 пролета передается вся информация накопленная за день. В случае посторонних помех или плотной облачности, на прием включают семиметровую тарелку. Если московская станция перестает справляться с требуемыми объемами передачи данных, то ей на помощь приходит станция в Красноярске.

И главное отличие гиганта “Ресурс-П” от малыша SkySat - в том, что наш может больше. Хотя разрешение снимков примерно одинаково, “Ресурс-П” захватывает полосу шириной почти в пять раза больше чем у “американца”: 38 км, вместо 8 км. Тут снова надо пояснить, что это за характеристика такая - ширина полосы. Спутники такого типа как “Ресурс-П” или SkySat работают не просто как обычная фотокамера, т.е. они не создают снимки со строго ограниченного размера. Их съемка больше напоминает режим работы простого офисного сканера: спутники движутся по орбите, как сканирующая планка сканера, но их движение вперед ничем не ограничено, поэтому они могли бы создавать полосу, чья длина ограничена только запасом энергии и объемом памяти, а вот ширина этой полосы является важной характеристикой устройства.

2

Еще небольшое отличие - в наборе спектральных фильтров. SkySat имеет стандартный набор: RGB+NiR, т.е. красный, зеленый, синий, фильтры, которые позволяют создавать цветные снимки в видимом диапазоне, плюс ближний инфракрасный, который позволяет вести наблюдение за растительностью. Хлорофилл очень хорошо отражает ближний инфракрасный свет, поэтому этот диапазон используют для контроля зеленых насаждений. Он позволяет создавать вот такие сюрреалистичные картины поверхности Земли:

SkySat1SaudiaArabia (1)

Снимки с российского спутника “Электро-Л” “красные” по той же причине, и этому же режиму мы обязаны давнему мифу про “Марс не красный”, хотя там дело, конечно же, не в хлорофилле.
Помимо четырех вышеперечисленных фильтров, “Ресурс-П” имеет дополнительный “красно-инфракрасный”, хотя, как применяется он, я лично не знаю.

Впрочем “Геотон-1” - это не единственный прибор на борту “Ресурса-П”, и далее всякая конкуренция со SkySat заканчивается. Дополнительный набор приборов позволяет сравнивать “Ресурса-П” только с похожими спутниками NASA, которые не сильно уступают по размерам, например Landsat-8.

Второй научный прибор, которым оборудован аппарат - это КШМСА - комплекс широкозахватной мультиспектральной съемочной аппаратуры. Он состоит из двух камер, одна из которых имеет полосу захвата 97 км и разрешение 12 м (23 м для цвета), а вторая ширину полосы 441 км, и разрешение 60 м (120 для цвета).

rp_20130809_serpukhov_russia_hr

Эти камеры тоже имеют наборы из пяти фильтров, только диапазоны немного отличаются: к красно-зелено-синему добавлены два ближних инфракрасных, с разной длиной волны.

Съемка этими приборами позволяет наблюдать более масштабные объекты или события, например такие как лесные пожары, наводнения, извержения вулканов. Средняя полоса (разрешение 22 метра) позволяет еще проводить анализ развития сельскохозяйственных и лесных насаждений.

rp_20130913_sacramento_usa_hr

С той же целью можно использовать и открытые данные американских Landsat, и коммерческие от спутниковой группировки Disaster monitoring constellation. Для той же задачи сейчас разрабатываются спутники серии Perseus-O компании "Даурия Аэроспейс". Т.е. разрешение 22 метра имеет большую коммерческую привлекательность на международном рынке, и с развитием технологии "точного земледелия" спрос будет только расти.

Третий прибор "Ресурса-П" в полной мере оправдывает название спутнтка. Это комплекс ГСА - аппаратуры гиперспектрального наблюдения. Фактически это спектрометр на орбите, который позволяет определять химический состав геологических пород, воды и сорта растительности на поверхности Земли. Такой прибор мог бы сделать немало для науки на орбите Марса или Луны, а для Земли его возможности имеют прикладное значение.

rp_20130822_petropavlovsk-kamchatsky_russia_hsa

Правда, мне не встречались данные о том, кто и с каким успехом использует ГСА на "Ресурсе-П": может нашли несколько месторождений "золота и бриллиантов", а может сделали пару календарей с красивыми разноцветными фотками.

Если говорить о практическом применении спутника, то здесь больше всего открытой информации по "дальнобойному" "Геотон-1". К примеру, с его помощью искали (но не нашли) пропавший в Индийском океане "Боинг", помогали сербам во время наводнения весной, и панамцам летом...

RP_Shabats_fr1_A_tem_A4

А в целом, иностранная работа "Ресурса-П" проводится в рамках участия России в Международной Хартии по космосу и крупным катастрофам. И можно быть практически уверенным, если где-то в мире произошло масштабное происшествие, то наш аппарат делал снимки и передавал их партнерам по Хартии.

К сожалению, мне не встречалась информация, как применяют данные "Ресурса-П" в России. Остается только надеяться, что этим мощным прибором осуществляется реальная работа, а не только пиар Олимпиады или пионерлагеря.

zelenyikot

promo zelenyikot december 8, 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

Спасибо, очень интересно.

(Deleted comment)
Фотоснимки из космоса - давно освоенная технология, мне же интересно, когда появится видеосъемка в реальном времени с орбиты? Это было бы полезно смотреть пробки, погоду, стихийные бедствия, охранять территорию. А уж военным было бы просто прекрасно - видеть, куда у кого танки поехали.

Ага. Я когда маме показывал гугл мапс в режиме фотографий со спутников, она расстроилась, что это не я управляю спутником и не могу получать фото в реальном времени.

"Но если сделать кадр одновременно в панхроме и в цвете, то наложив один на другой можно получить цветной снимок однометрового разрешения"

"эти хитрож*пые русские!" ©

И не говорите мне, что у наших плохая смекалка!:)

Edited at 2014-11-11 06:27 am (UTC)

То, что разрешение по яркости имеет большее значение, чем разрешение по цвету,- общее место цифрофото.

Вкусное в скайбоксе - это то что снимки доступны простым смертным.

Ну и вроде их идея - крайне дешевый спутник, что позволит достичь цели - несколько обзоров каждого участка земли в сутки.

Спасибо за хороший рассказ!

Спасибо, кот! Как всегда — интересно и познавательно.

А есть какие-нибудь косвенные сведения о секретных спутниках? Какая там разрешающая способность?

Видимо, предел дифракции, то бишь прямо связана с габаритами спутника (диаметром передней линзы).

спасибо, очень увлекательно.


Порадовали.. А то я думал, что наши все еще на пленку снимают... :)

На пленку тоже снимают )

Подскажите, а что на этой сюрреалистичной картине такое? Частенько на гугл картах видел эти круги - но, к своему стыду, не знаю что это.

Edited at 2014-11-11 06:51 am (UTC)

Это поливное насаждение в засушливой местности. Там по кругу радиусом двигается поливальная установка.

Так все-таки - сканер или матрица? :)

В американском - камерка от айфона последнего. В нашем восьмиметровом (автор журнала просто постеснялся написать правду) - полноценная фотолаборатория с двумя членами экипажа: фотографом, снимающим на пленочный Зенит-М, и лаборантом, который проявляет пленку, печатает фотки и отправляет их голубиной почтой на Землю.

Как приятно читать про действительно современный девайс. Особенно на фоне недавних новостей про спутники-шпионы, которые снимают на пленку, а потом отправляют кассеты. Кстати что думаете, это жуткий архаизм, или все-таки более надежное и проверенное решение, чем цифра?

Новые российские "цифровые" спутники-разведчики "Персона" не сильно ненадежны - два из трех запущенных с 2008 года проработали меньше года (при гарантийном сроке в 7 лет). Вот и пускают "пленочные".

У меня сосед работает лесником, и хотя пашут они по планшетам 40 летней давности, но снимки с незаконными вырубками им приходят с министерства в очень хорошем разрешении, вероятно тут и используется "Ресурс-П", а вот что мешает его использовать помощником при таксации лесов, для меня загадка, или давать лесникам имеющиеся снимки сразу, а не только по случаю "незаконок".

Скорее всего "незаконки" снимают по заказу, а мониторинг все территории страны одним спутником не взять. Тут десяток нужен.

Слабо блеснуть знаниями по кейхолам? ))) там поинтереснее с разрешением наверняка.

аватарка - фууууу

?

Log in

No account? Create an account