Реферат: Концепция развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года

Федеральное космическое агентство


УТВЕРЖДАЮ
Руководитель Федерального

космического агентства

____________________А.Н. Перминов

«_____»______________2006 г.

КОНЦЕПЦИЯ
развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период

до 2025 года




СОГЛАСОВАНО

СОГЛАСОВАНО

Заместитель министра Министерства по чрезвычайным ситуациям РФ

Заместитель руководителя Федерального космического агентства

______________Ю.Л. Воробьёв

«_____»________2006 г.

______________Ю.И. Носенко

«_____»_______________2006 г.

СОГЛАСОВАНО

Заместитель министра Министерства природы РФ

СОГЛАСОВАНО

Начальник Сводного управления

организации космической деятельности


______________А.А. Тёмкин

«_____»________2006 г.

______________В.А. Давыдов

«_____»________2006 г.

СОГЛАСОВАНО

Заместитель министра Министерства транспорта РФ

СОГЛАСОВАНО

Начальник Управления автоматических космических комплексов и систем управления

______________С.А. Аристов

«_____»________2006 г.

_______________^ А.Е. Шилов

«_____»________2006 г.

СОГЛАСОВАНО

Заместитель министра Министерства сельского хозяйства РФ

СОГЛАСОВАНО

Генеральный директор Федерального государственного унитарного предприятия

______________С.Г. Митин

«_____»________2006 г.

«Центральный научно-исследовательский институт машиностроения»

СОГЛАСОВАНО

Заместитель министра Министерства экономического развития РФ

______________^ Н.А. Анфимов

«_____»________2006 г.

______________А.В. Шаронов

«_____»________2006 г.




СОГЛАСОВАНО

Заместитель Руководителя Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды




______________В.Н. Дядюченко

«_____»________2006 г.




Москва

2006 г.
Содержание












стр.

1. 

Введение………………………………………………......………….

4

2.

Задачи ДЗЗ и требования к космической информации (КИ) для их решения


7




2.1.
^ Общая характеристика состава задач и областей применения КИ ДЗЗ

7




2.2.

Анализ требований к КИ ДЗЗ

9

3.

Тенденции развития космических средств и технологий ДЗЗ

14

4. 

Современные условия и особенности развития российской космической системы ДЗЗ


16

5.

Состав и основные направления развития космических комплексов и подсистем российской КС ДЗЗ


18




5.1.

Современное состояние орбитальной группировки КА ДЗЗ

18




5.2.
Требуемый состав космических комплексов и подсистем
19




5.3.

Гидрометеорологические космические системы на основе средневысотных полярно-орбитальных и геостационарных метеоспутников



20




5.4.

Система оперативного оптико-электронного наблюдения

22




5.5.

Космический комплекс всепогодного радиофизического наблюдения Мирового океана


23




5.6.

Космический комплекс высокодетального радиолокационного наблюдения


24




5.7.

Космическая система малых спутников для мониторинга ЧС и предвестников землетрясений


25




5.8.

Перспективные системы микроспутников для высокооперативного обнаружения очагов лесных пожаров, стихийных гидрометеорологических явлений и других наиболее динамичных ЧС



26




5.9.

Перспективный космический комплекс для фундаментального научного изучения Земли


28




5.10

Космический комплекс картографического назначения

29




5.11

Этапы создания и развития космических комплексов и систем ДЗЗ в период до 2025 года


30

6.
^ Проблемы развития российской космической системы ДЗЗ
32




6.1

Создание и поддержание опережающего задела бортовых приборов ДЗЗ


32




6.2.

Калибровка приборов и валидация космических данных ДЗЗ


33




6.3.

Использование КА двойного применения

34




6.4.

Ретрансляция КИ ДЗЗ через геостационарные спутники

36

7.
Развитие наземного комплекса приема, обработки, хранения и распространения КИ ДЗЗ в виде Единой территориально распределенной системы дистанционного зондирования (ЕТРИС ДЗ)


38




7.1.

Требования и правила работы ЕТРИС ДЗ

38




7.2.

Обслуживание потребителей КИ ДЗЗ в рамках ЕТРИС ДЗ

39




7.3.

Концепция смешанного использования государственных центров и малых приемных станций в рамках ЕТРИС ДЗ


40

8.
^ Развитие международного сотрудничества в области создания и использования КА ДЗЗ и космических данных

41



Приложение 1.








Приложение 2.




1. ВВЕДЕНИЕ

Создание и развитие космических средств и технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) является уже в настоящее время одним из важнейших направлений применения космической техники для социально-экономических и научных целей. В мире уже успешно эксплуатируются десятки космических аппаратов (КА) ДЗЗ. В различных стадиях разработки находятся от 200 до 300 новых проектов по реализации перспективных возможностей наблюдения и съемки Земли из космоса. Наблюдается быстрый прогресс в области повышения технического уровня космических аппаратов и сокращения затрат на их создание и эксплуатацию. Это обеспечивается за счет применения новых конструкционных материалов и методов проектирования, минимизации массогабаритных характеристик, разработки унифицированных орбитальных платформ, «интеллектуализации» бортовых функций на основе современных компьютерных средств и технологий, перспективных возможностей формирования многоспутниковых «кластерных» космических систем из разнотипных КА ДЗЗ.

Многообразие решаемых прикладных и научных задач ДЗЗ, непрерывное расширение состава и рост информационных характеристик бортовых съемочных и зондирующих приборов, развитие новых технологий интерпретации и использования получаемых космических данных, стремительный процесс технического совершенствования и удешевления КА ДЗЗ, а также набирающая темпы интенсификация международного сотрудничества по созданию глобальных систем наблюдения Земли дают все основания прогнозировать, что в период до 2025 года космические средства ДЗЗ станут наиболее приоритетным и эффективным классом космических аппаратов гражданского назначения как за рубежом, так и в нашей стране.

Однако сейчас российская космонавтика, в целом, и космическая техника ДЗЗ, в частности, переживают сложный период в своей истории. Многолетнее недофинансирование разработки и создания новых КА ДЗЗ, являвшееся неизбежным следствием трудного перехода от советской экономики времен существования СССР к современному рыночному производству со значительным ослаблением роли и возможностей государства по поддержке развития высокозатратных общенациональных отраслей, включая космонавтику, привело к длительным перерывам и даже прекращению постоянного функционирования ряда штатных космических систем и комплексов ДЗЗ. В частности, это можно констатировать для геостационарных метеоспутников, систем оперативного наблюдения Мирового океана, систем исследования природных ресурсов Земли, космических комплексов фотографического наблюдения для целей картографии. Такое положение, т.е. нынешняя недостаточность орбитальной группировки (ОГ) российских КА ДЗЗ, является далее нетерпимой, так как может привести к развитию и закреплению необратимой зависимости от зарубежных средств ДЗЗ. Кроме того, слабость ОГ ДЗЗ препятствует получению ощутимого экономического эффекта от внедрения российских космических данных ДЗЗ в практику деятельности многочисленных хозяйственных отраслей нашей страны, в той или иной мере нуждающихся в информации о состоянии и процессах на земной поверхности в глобальном, региональном и локальном масштабах.

Учитывая сказанное, российское Федеральное космическое агентство начало целенаправленную работу по восстановлению ОГ ДЗЗ в ближайшие годы и дальнейшему ее развитию в период до 2025 года. Это необходимо для максимального удовлетворения потребностей национальной экономики и обеспечения конкурентоспособности российской космонавтики в области ДЗЗ с учетом быстрого прогресса КА ДЗЗ за рубежом.

Для достижения этой масштабной цели необходимо выработать конкретную программу мероприятий и определить этапы воссоздания и развития российской ОГ ДЗЗ. При этом предварительно нужно выполнить следующие работы:

 четко сформулировать состав прикладных и научных задач ДЗЗ, для решения которых эффективно применение космической информации (КИ) ДЗЗ;

 определить требуемые количественные параметры КИ ДЗЗ;

 оценить возможности разработки перспективных космических аппаратов и приборов наблюдения Земли с учетом современного состояния и новых тенденций совершенствования методов и технологий ДЗЗ;

 установить состав и параметры российских КА ДЗЗ на всех предполагаемых этапах их создания и совершенствования в прогнозируемый период;

 наметить пути развития наземной инфраструктуры приема, обработки, хранения, распространения и использования КИ ДЗЗ;

 выявить дополнительные проблемные вопросы современного и перспективного развития космической техники и технологий ДЗЗ в нашей стране и предложить способы их решения.

Первый шаг в реализации поставленной цели по определению и обоснованию задач, требований и программы действий по восстановлению и развитию совокупности орбитальных и наземных средств ДЗЗ, образующих российскую космическую систему (РКС) ДЗЗ в целом, был сделан в 2003 году, когда по поручению Росавиакосмоса головной институт космической отрасли, ЦНИИМаш, подготовил проект «Концепции развития космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2010 года. При разработке этого документа авторы опирались на сведения от более, чем двадцати социально-экономических и научных ведомств и организаций - потенциальных потребителей космических данных ДЗЗ. Эти данные собирались, корректировались, обсуждались и формулировались в окончательном виде в течение двух лет (с 1999 по 2001 годы) совместно специалистами ЦНИИмаш и ведомств, институтов и предприятий, применяющих КИ ДЗЗ для различных хозяйственных и исследовательских целей.

Подготовленный проект Концепции был разослан на коррекцию и согласование в основные (на тот момент времени) министерства и ведомства-потребители космических данных ДЗЗ: Росгидромет, Минприроды, Роскартографию, МЧС, РАН, Росземкадастр, Госкомрыболовство. До конца 2003 года были получены ответы от указанных министерств и ведомств, в которых содержались одобрение проекта, в основном, и замечания по отдельным разделам. Однако доработка проекта Концепции по сделанным рекомендациям не была завершена ввиду реорганизации органов власти Российской Федерации, проходившей в 2004 году. Кроме того, современные реалии в тенденциях и направлениях развития экономики России потребовали расширения содержания Концепции и продления прогнозируемого периода ее действия до 2025 года.

Учитывая сказанное, по заданию Роскосмоса, ЦНИИмаш подготовил новый проект Концепции развития Российской космической системы ДЗЗ на период до 2025 года. В этом проекте, который изложен в данном документе, учтены новейшие результаты выполнения космических проектов в последние годы и совместных работ с организациями-потребителями КИ ДЗЗ по уточнению состава задач и требований к космическим данным. В частности, в 2005 году был получен ряд важных результатов в ходе разработки «Системного проекта «Орбитальная группировка КА и наземная инфраструктура ДЗЗ». Эта работа проводилась ЦКН и РНИИ КП совместно с ЦНИИмаш и ведущими КБ и НИИ Роскосмоса: ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, ЦСКБ Прогресс, РКК «Энергия», ВНИИЭМ, НИИЭМ, НПО им. С.А. Лавочкина, НПОмаш, ФГУП ОПТЭКС и др., а также потенциальными организациями-потребителями: Минприроды, ИКИ РАН, НИЦ «Планета», Госцентром «Природа», Авиалесоохраной и др.

Настоящий документ определяет основные задачи, направления, состав и этапы развития российской космической системы ДЗЗ, пути решения важнейших проблемных вопросов, возможности международного сотрудничества.

Концепция является основой для разработки и реализации федеральных и региональных программ в области дистанционного зондирования Земли.

Концепция разработана, исходя из основных положений, изложенных в следующих директивных документах:

1) Закон Российской Федерации «О космической деятельности» от 20 августа 1993 год, № 5663-1 2004 года.

2) «Концепция национальной космической политики Российской Федерации» от 1 мая 1996 года № 533.

3) Постановление Правительства Российской Федерации от 2 апреля 1997 года № 391 о мерах по выполнению международных договоров в области космоса.

4) Постановление Правительства Российской Федерации от 12 августа 1998 г. № 937 «О привлечении дополнительных источников финансирования работ по Федеральной космической программе России».

5) «Положение о получении, передаче и использовании материалов съемок космическими средствами оборонного назначения с линейным разрешением на местности не менее 1 метра», утвержденное Распоряжением Правительства Российской Федерации от 9 декабря 1998 года № 1736-р.

6) Указ Президента Российской Федерации № 24 от 10 января 2000 г. «О Концепции национальной безопасности Российской Федерации» (Концепция национальной безопасности Российской Федерации).

7) Указ Президента Российской Федерации «О космических комплексах двойного назначения» от 6 февраля 2001 года № 1.

8) «Основы политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2010 года», утвержденные Президентом Российской Федерации 6 февраля 2001 г.

9) Постановление Правительства Российской Федерации № 135 от 11 февраля 2002 г. «О лицензировании отдельных видов деятельности».

10) Постановление Правительства Российской Федерации от 14.06.2002 г. № 422 об утверждении положения о лицензировании космической деятельности.

11) «Положение «О планировании космических съемок, приеме, обработке и распространении данных дистанционного зондирования Земли высокого линейного разрешения на местности с космических аппаратов типа «Ресурс-ДК» (Утверждено постановлением Правительства Российской Федерации от 10 июня 2005 года № 370).


2. Задачи ДЗЗ и требования к космической информации (КИ) для их решения

Космические средства ДЗЗ и наземная инфраструктура, предназначенная для приема, обработки, хранения и распространения космической информации ДЗЗ, должны создаваться и совершенствоваться в максимальном соответствии с задачами и требованиями хозяйственных и научных организаций-потребителей космических данных. С целью наиболее адекватного отражения запросов потребителей Федеральное космическое агентство организовало сначала в 1999-2001 гг., а затем в 2005 году сбор, анализ, обобщение, повторное уточнение и окончательное редактирование общего состава задач ДЗЗ и вытекающих из них требований к параметрам КИ ДЗЗ. Результирующий состав задач и необходимые для их решения характеристики КИ ДЗЗ представлены в Приложении 1.

В этот обобщенный состав входят задачи гидрометеорологии, экологии, мониторинга чрезвычайных ситуаций (ЧС), обширный спектр природохозяйственных задач (сельское и лесное хозяйство, промысел морепродуктов, геология и поиск полезных ископаемых, землеустройство, строительство, прокладка транспортных магистралей, картография, создание и обновление геоинформационных систем, гидротехника и мелиорация), океанографические и океанологические задачи и научные задачи фундаментального изучения состояния и эволюции Земли, как целостной и развивающейся экологической системы.

2.1. Общая характеристика состава задач и областей применения КИ ДЗЗ
Учитывая чрезвычайно большое разнообразие сфер хозяйственного и научного использования КИ ДЗЗ, полный состав задач ДЗЗ велик по номенклатуре и содержит весьма разнородные требования к видам и характеристикам космических данных. Однако существует важная особенность, объединяющая весь спектр задач ДЗЗ в одно целое и позволяющая решать большинство подобных задач на космических аппаратах, оснащенных бортовой аппаратурой для съемки и зондирования в разных диапазонах спектра. Дело в том, что в основе всех методов ДЗЗ лежит требование регистрации и измерения потоков собственного (т.е. теплового) или отраженного электромагнитного излучения от интересующих природных и хозяйственных объектов, расположенных на земной поверхности, несколько заглубленных под ней или существующих в атмосфере нашей планеты.
По результатам таких наблюдений и измерений, передаваемым в виде поступающей КИ ДЗЗ на наземные пункты ее приема, обнаруживаются, отождествляются и конкретизируются (классифицируются) типы и фиксируется состояние природохозяйственных объектов и процессов, важных для проведения эффективной природоохранной деятельности, прогнозирования погоды и опасных гидрометеорологических явлений, оценки масштабов ЧС и с целью принятия адекватных мер по уменьшению их последствий и минимизации ущерба, налаживания эффективных производственных процессов в отраслях природопользования, научного изучения эволюции Земли и т.д.

Дистанционное зондирование Земли сейчас, в основном, осуществляется в видимой области спектра, что соответствует современному уровню развития высокоточных бортовых приборов ДЗЗ. Вместе с тем, уже в настоящее время широко применяются и развиваются опережающими темпами методы и аппаратура ДЗЗ в радиодиапазоне (радиолокаторы с синтезированной антенной, скаттерометры, радиовысотомеры и др. приборы активного СВЧ зондирования, а также пассивные микроволновые многоканальные радиометры) и инфракрасной (ИК) области спектра (ИК-радиометры и спектрометры, фурье-спектрометры, абсорбционные спектрометры и т.д.). Постепенно возрастает разнообразие новых приборов ДЗЗ для наблюдения в ультрафиолетовой (УФ) области спектра и для реализации новых технологий ДЗЗ (новые методы лимбового и затменного зондирования, многополяризационные и многоугловые методы, двух- и многопозиционная радиолокация, формирование сверхбольшой апертуры для СВЧ-зондирования на основе кластерных систем спутников и т.д.). С другой стороны некоторые традиционные методы наблюдения Земли, использовавшиеся еще в годы существования СССР, например, фотографические, по-видимому, близки к практическому исчезновению из состава перспективных способов ДЗЗ. Таким образом, в прогнозируемый период должно произойти существенное расширение методов и приборов ДЗЗ в направлении внедрения все более эффективных средств зондирования в СВЧ, ИК и УФ областях спектра, хотя ведущая роль многоспектральных съемочных приборов видимой (В) области спектра в целом должна сохраниться.

В соответствии с составом и характеристиками задач ДЗЗ, приведенных в Приложении 1, можно выделить следующие основные области применения КИ ДЗЗ и кратко сформулировать их особенности:

- гидрометеорология, для решения конкретных задач которой необходимо высокопериодическое получение в глобальном масштабе космических данных об облачном и снежно-ледовом покровах, трехмерных полях температуры и влагосодержания атмосферы, трехмерном поле ветра, температуре и других физико-химических параметрах поверхности Земли, зонах и интенсивности осадков, крупномасштабных и опасных процессах в атмосфере и на поверхности Земли (циклоны, антициклоны, тропические штормы и ураганы, стихийные гидрометеорологические явления и др.), всех составляющих элементов для изучения эволюции климата (альбедо Земли, малые газы, аэрозоль, вариации солнечного излучения и т.д.), гелиогеофизических параметрах «погоды» Земли в околоземном космосе и динамике изменения растительного покрова;

- экологический мониторинг на глобальном, региональном и локальном уровнях за распространением загрязнений во всех трех основных природных сферах (атмосфера, поверхность суши, водная среда), развитием эрозионных и др. процессов деградации природной среды; обнаружение факта и адресная локализация крупных промышленных и иных источников загрязнения окружающей среды; контроль трансграничного переноса загрязнений; экологический мониторинг районов добычи полезных ископаемых, транспортировки углеводородного топлива и др. химических продуктов (аммиак и т.д.) и крупнейших скоплений промышленных предприятий и мегаполисов;

- мониторинг чрезвычайных ситуаций, включая обнаружение факта ЧС, оценку масштабов и характера разрушений; прогнозирование землетрясений и других разрушительных природных явлений; оповещение о цунами, наводнениях, селях, химическом и ином заражении местности, лесных пожарах, крупных разливах нефтепродуктов и т.д.;

- создание и обновление широкого спектра общегеографических и тематических картографических материалов (топографические карты, карты в цифровом виде, ГИС разного назначения, карты сейсмичности и геологического риска, карты лесных массивов, сельхозугодий и др. тематического назначения);

- информационное обеспечение деятельности по землеустройству, прокладке транспортных магистралей, строительству промышленных объектов и градостроительству, составлению кадастров земельных и иных природных ресурсов;

- информационное обеспечение хозяйственной деятельности в ведущих отраслях социальной экономики, связанных с использованием и переработкой возобновляемых и невозобновляемых природных ресурсов, включая сельское, рыбное, лесное, водное хозяйство, геологию и разработку месторождений полезных ископаемых;

- океанография и океанология (зондирование водных поверхностей с целью определения их температуры, солености, цветности, прозрачности, биопродуктивности, загрязнений, течений, ледовой обстановки, волнения, приводного ветра, а также изучение шельфа);

- фундаментальное изучение закономерностей и тенденций изменения глобальных и крупнейших региональных процессов в атмосфере и других оболочках нашей планеты (гидросфера, криосфера, биосфера, околоземный космос и магнитосфера).

В заключение данного подраздела необходимо отметить, что мировой и потенциальный российский рынки продуктов космических данных ДЗЗ продолжают расти быстрыми темпами: приблизительно на 10-20 % в год. Потенциальная доля перспективного российского рынка может достигнуть 10-15 % от общемирового, однако сейчас она в несколько раз меньше.

2.2. Анализ требований к КИ ДЗЗ

Космическая информация ДЗЗ, получаемая в интересах решения природохозяйственных и научных задач, перечисленных в Приложении 1, должна удовлетворять ряду требований к ее параметрам, основными из которых являются следующие:

- пространственное разрешение (т.е. разрешение на местности),

- радиометрическое разрешение (характеризует число градаций яркости на космических снимках или чувствительность приборов ДЗЗ),

- количество спектральных каналов или спектральное разрешение,

- периодичность обзора (перерывы между повторениями наблюдений одних и тех же местностей),

- общий интервал электромагнитного спектра (ширина спектральной области съемки) для рассматриваемого бортового прибора ДЗЗ,

- размах полос захвата,

- ширина полос обзора (в пределах которых фиксируется в текущий момент полоса захвата),

- географические районы наблюдений,

- ежегодные площади съемок для разных видов КИ ДЗЗ или иной показатель требуемой производительности ДЗЗ,

- географическая точность привязки снимков на местности,

- оперативность доставки КИ ДЗЗ потребителям.

Конкретные значения требований к перечисленным параметрам существенно изменяются в зависимости от рассматриваемой задачи ДЗЗ и используемого для ее решения типа бортового съемочного или зондирующего прибора, т.е. от вида получаемой КИ ДЗЗ. Основной состав приборов ДЗЗ приведен на рис. 2.2.1. Как видно, он включает следующие типы аппаратуры ДЗЗ:

Относительная важность основных классов приборов ДЗЗ


Приборы ДЗЗ



ПК

-

панхроматические съемочные камеры,

МСП СС

-

многоспектральные съемочные системы,

БИК

-

съемочные приборы БИК-диапазонов,

ИК

-

инфракрасные радиометры среднего и дальнего ИК-диапазонов,

РСА

-

радиолокаторы с синтезированной апертурой,

Гип.




гипер- и видеоспектрометры,

СПРМ

-

инфракрасные спектрорадиометры и фурье-спектрометры,

СВЧ

-

микроволновые (СВЧ) радиометры и спектрометры,

ГФ

-

приборы для гелиогеофизических измерений

Рис. 2.2.1.

- панхроматические и многоспектральные съемочные системы видимого (В) и ближнего инфракрасного (БИК) диапазонов (свыше 50 % решаемых задач ДЗЗ),

- инфракрасные (ИК) радиометры (около 20 % задач),

- радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА, примерно 15 % задач),

- гипер- и видеоспектрометры ( 5 % задач),

- фурье-спектрометры и спектрорадиометры ИК области ( 3 % задач),

- микроволновые радиометры ( 5 % задач),

- ряд приборов для радиационных и гелиогеофизических и других измерений за обстановкой в околоземном космосе ( 2 % задач),

- ряд дополнительных приборов для надирных, лимбовых, затменных и других научных исследований атмосферы Земли ( 1 % задач).

Отметим, что в важнейшем классе съемочных приборов видимой области спектра на данном рис. самостоятельно представлены (ввиду их важности) панхроматические камеры ( 5 % задач), многоспектральные камеры видимой области (до 40 % задач) и съемочные системы БИК области ( 5 % задач).

Многообразие требований к приборам, т.е. видам КИ ДЗЗ, дополняется исключительно широкими диапазонами требований к важнейшим характеристикам космических данных. В частности, на рис. 2.2.2 показаны размахи требований к пространственному разрешению и периодичности обзора для разных целей хозяйственного и научного применения КИ ДЗЗ.

Видно, что по разрешению на местности для разных классов (групп, областей) ДЗЗ необходимо обеспечивать от 0,5 м до десятков км.

По периодичности обзора диапазон требований простирается от 0,1 часа (почти реального масштаба времени (РМВ), т.е. почти непрерывного повторения наблюдений) до нескольких лет.

По радиометрическому разрешению, как свидетельствует рис. 2.2.3, диапазоны требований таковы: для более, чем 70 % задач, решаемых приборами В и БИК области спектра – 0,1-0,5 %; для почти 80 % задач, решаемых ИК радиометрами – 0,1-0,2 К; для 90 % задач радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) – 0,1-1 дБ.

Необходимо отметить, что высокий уровень требований к радиометрическому разрешению (для основной массы задач ДЗЗ) является важнейшей специфической особенностью именно социально-экономических задач наблюдения Земли, что существенно отграничивает их от задач специального наблюдения в интересах Минобороны.

Отмеченное разнообразие необходимых видов (приборов) КИ ДЗЗ и широта диапазонов требований к информационным параметрам космических данных со всей необходимостью приводят к неизбежности формирования полноценной космической системы ДЗЗ из ряда самостоятельных космических подсистем и космических комплексов на базе КА с различными наборами бортовых приборов наблюдения Земли.



















































































































































Требования к периодичности обзора и пространственному разрешению для областей применения КА ДЗЗ










Требования к радиометрическому разрешению для основных классов приборов ДЗЗ

А. Съемочные системы видимого и ближних инфракрасных (ИК) диапазонов




Б. Радиометры среднего и дальнего ИК диапазонов




В. Радиолокаторы с синтезированной апертурой




Рис. 2.2.3.

3. Тенденции развития космических средств и технологий ДЗЗ

В полном соответствии с наблюдающимся интенсивным ростом мирового рынка продуктов и услуг на основе космической информации, предоставляемой космическими средствами наблюдения Земли, сейчас происходит бурное развитие космических аппаратов (КА) и космических технологий (КТ) ДЗЗ.

Стремительный прогресс в области компьютерных средств и программно-математического обеспечения сделал реально и просто осуществимым эффективное и экономичное решение социально-экономических задач дистанционного зондирования Земли. Важно подчеркнуть, что все это теперь доступно не только большим предприятиям и организациям, занимавшимся подобными работами на протяжении последних 10-30 лет, но и широкому кругу средних и малых фирм, в той или иной степени нуждающихся в исходной информации об окружающей среде и происходящих в ней процессах. Именно этими факторами, т.е. дешевизной и доступностью методов и средств обработки, интерпретации и распространения космической информации (КИ) ДЗЗ и вторичных продуктов объясняется то, что сейчас десятки стран разрабатывают собственные КА ДЗЗ и активно приобретают снимки от передовых спутников США, Франции, Канады, Индии, Европейского космического агентства. При этом наряду с уже отмеченным абсолютным ростом количества создаваемых КА ДЗЗ, можно выделить следующие тенденции развития, в соответствии с которыми разрабатываются перспективные КА наблюдения Земли:

- увеличение относительного количества малоразмерных КА (малых, мини и микроспутников);

- непрерывное возрастание детальности космических снимков (уменьшение пространственного разрешения до 0,5-1 м);

- интенсивное освоение радиодиапазона (микроволнового) для всепогодной съемки с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой;

- появление и расширение областей применения сверхмного-спектральных съемок (видеоспектрометрических, гиперспектральных) с числом каналов 256 и более;

- начало интенсивного освоения микро/нано-технологий и создания сверхбольших кластерных космических систем из микро- и нано-спутников;

- поиск и внедрение новых методов и приборов ДЗЗ (спектрально-угловых, поляризационных, радиозатменных и др.);

- неуклонное расширение состава исследовательских КА ДЗЗ и космических экспериментальных программ, направленных на научное изучение Земли и отработку новых методов и приборов ДЗЗ;

- активные организационные усилия ведущих космических держав и, в первую очередь, США по началу формирования космических систем глобального наблюдения Земли в рамках международного сотрудничества.

В части совершенствования организации и правового обеспечения создания космической техники наблюдения Земли следует обратить внимание на тенденцию активного государственного поощрения разработки и использования новых КА на коммерческих началах. Предельно отчетливо это видно на примере США, где на протяжении последнего десятилетия принят ряд директивных актов по созданию оптимальных условий для разработки космических спутников при сохранении контроля государства за ключевыми вопросами их эксплуатации, но так, чтобы не мешать получению законной прибыли. Это привело к тому, что практически все новые американские ИСЗ высокодетального наблюдения, обеспечивающие получение наиболее востребованных на рынке снимков с пространственным разрешением 0,5-5 м, являются коммерческими.

В области развития средств и технологий приема, обработки, хранения и распространения КИ ДЗЗ происходят следующие процессы:

- неуклонное расширение сетей станций приема КИ ДЗЗ (в реальном масштабе времени) на всей территории земного шара;

- развитие сетей линий связи и увеличение их пропускной способности для распространения растущих потоков КИ ДЗЗ и обеспечения эффективного использования территориально-распределенных банков данных;

- быстрый рост емкости архивов хранения КИ ДЗЗ и продуктов ее обработки;

- опережающий рост объемов и номенклатуры продуктов глубокой обработки КИ ДЗЗ;

- расширение возможностей доступа потребителей к хранимой КИ ДЗЗ через ИНТЕРНЕТ;

- стремительное развитие ГИС-технологий на основе КИ ДЗЗ;

- интенсификация разработки компьютерных методов для совместной обработки и интерпретации космических данных различной природы (оптико-электронных, радиолокационных и т.д.) и полученных в разное время от различных спутников.

Рассмотренные тенденции в наибольшей мере проявляются для КА эколого-природнохозяйственной направленности и в наименьшей, для метеорологических спутников. Дело в том, что в результате более чем тридцатилетнего развития космической метеорологии практически установились состав и требования к комплексам аппаратуры и метеоспутникам в целом.

Заслуживает быть отмеченной также и тенденция все более широкого применения гражданских КА ДЗЗ для решения военных задач во время локальных вооруженных конфликтов в любых районах Земли, что неоднократно можно было фиксировать в ходе нескольких малых войн и противостояний в прошедшие 10-15 лет.

Развитие российской космической системы ДЗЗ должно происходить с учетом рассмотренных общемировых тенденций, преломляя их в соответствии со специфическими условиями современного этапа развития нашей страны.

4. Современные условия и особенности развития российской космической системы ДЗЗ

Наряду с мировыми тенденциями развития космических средств наблюдения Земли, при определении направлений развития российской космической системы (РКС) ДЗЗ неизбежно приходится учитывать специфические условия, ограничения и проблемы, существующие в настоящее время и которые, по-видимому, сохранятся в прогнозируемый период или на большей его части.

Важнейшим негативным фактором, который сдерживает совершенствование РКС ДЗЗ уже на протяжении около 15 лет, является ограниченный уровень госбюджетного финансирования. Отечественные ассигнования по рассматриваемой тематике отстают от зарубежных как в абсолютном выражении, так и в относительном (доля затрат на КА ДЗЗ по отношению к общим затратам по национальной космической программе), что еще более неоправданно. Недостаточность абсолютного уровня затрат носит вполне объективный характер, так как сейчас наша страна не в состоянии увеличить ассигнования на развитие космической техники в ущерб другим отраслям экономики. Вместе с тем возможно и необходимо относительное перераспределение объемов ежегодного финансирования внутри космической тематики в пользу космических средств ДЗЗ, как это происходит в ведущих странах мира.

Ограниченность выделяемых ассигнований не позволяет равномерно развивать все направления КА ДЗЗ и наземной инфраструктуры в соответствии с требованиями потребителей и мировыми тенденциями.

Следствием низкого темпа ассигнований в течение ряда лет явилось также то, что орбитальная группировка (ОГ) спутников ДЗЗ, состоявшая из КА, разработанных в