В настоящее время существует много способов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Для целей ДЗЗ широко используют низкоорбитальные и геостационарные спутники, беспилотные летательные аппараты (БПЛА).
Выделяют два направления получения пространственной информации о земной поверхности – съемка в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн (оптико-электронные системы) и съемка в сантиметровом радиодиапазоне (радиолокационные системы).
Оптико-электронные спутниковые системы ДЗЗ позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн. Они способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. В оптико-электронных системах ДЗЗ, как правило, используются датчики с постоянным построчным сканированием. Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (0,45-0,90 мкм), и поэтому являются черно-белыми.
Радиолокационная космическая съемка выполняется в X-, C- и L-диапазонах. Радиолокатор излучает зондирующие импульсы и направляет луч диаграммы направленности антенны на зондируемый объект. Часть импульсов отражается от объекта, и датчик измеряет как характеристики отраженного сигнала, так и расстояние до объекта. Все современные космические радарные системы — это радиолокаторы с синтезированной апертурой, Synthetic Aperture Radar (SAR). Радиолокатор излучает собственный сигнал определенной частоты и затем регистрирует его, а поэтому не зависит от освещенности.
Радиолокационные съемки обладают рядом преимуществ и особенностей по сравнению с другими средствами наблюдения – оптическими, инфракрасными датчиками:
- меньшая независимость от метеорологических условий;
- независимость от условий освещенности;
- возможность трехмерного портретирования объектов и построения карт рельефа местности;
- возможность выявления специфических характеристик объектов наблюдения, характеризующих их диэлектрические свойства, динамические характеристики, внутреннюю структуру;
- возможность наблюдения и обнаружения объектов, невидимых в оптическом или ИК – диапазонах электромагнитного спектра, скрытых снежным или растительным покровом, или по косвенным эффектам, например, по поверхностным проявлениям глубинных процессов в водной среде;
- возможность получения дополнительной информации об объектах по их электродинамическим свойствам (резонансу, поляриметрическим характеристикам, отражательным, проникающим или поглощающим свойствам в зависимости от длины радиоволн).
Группы современных МКА. Несмотря на достаточно широкий размерный и функциональный диапазон, в целом современные МКА можно отнести к одной из трех групп.
- Спутники с массой порядка сотен килограммов, реально решающие задачи больших космических аппаратов (КА) в интересах специальных ведомств и в интересах коммерческих потребителей. Сюда относятся российские КА “Гонец-М”, близко примыкают “Канопус” (600 кг) и “Аист-2Д” (530 кг), целый ряд прикладных аппаратов на базе платформ SSTL 100–300+.
- Спутники в стандартном форм-факторе “Кубсат” размером до двенадцати юнитов 12U, а также несколько альтернативных форм-факторов: спутники “ТаблетСат” российской компании СПУТНИКС и платформы МКА разрабатываемые университетами и инициативными сообществами, как в образовательных целях, так и с коммерческой перспективой. Наиболее известное коммерческое приложение спутников формата «Кубсат» – это семейство космических аппаратов КА Dove (3U Кубсат) компании Planet Labs. Одни из аппаратов DOVE представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Внешний вид спутника DOVE c развернутыми солнечными панелями
Спутники формфактора “Кубсат” – это самый популярный формат. Из более чем четырехсот “Кубсатов”, запущенных с 2000 года, 42% – коммерческие аппараты разного назначения и 31% – университетские спутники. Остальные запуски произведены в интересах правительств разных стран.
- Промежуточная группа – спутниковые системы более продвинутого технологического уровня, в сравнении с “Кубсат”, но еще не вышедшие на уровень полноценных прикладных решений. Как правило, это научные либо технологические аппараты, хотя и в этих сегментах кубсаты начинают доминировать.
- Одной из последних разработок является группировка спутников Dove, развернутая компанией Planet Labs. На одной солнечно-синхронной орбите (ССО) орбите размещается до 150 спутников. Каждый спутник из этой группировки делает 1 снимок в секунду. Принцип действия спутниковой группировки Dove напоминает линейный сканнер Земли. Наземные станции приема целевой информации ДЗЗ располагаются на территории США, Великобритании, Новой Зеландии, Германии и Австралии. Частоты, на которых работают спутники Dove приведены в Таблице 1
Таблица 1.
Частоты спутников Dove
|
Назначение радиолинии |
Диапазон |
Частоты |
| Широкополосная радиолиния целевой информации и телеметрии | «X-band» | 8025-8400 МГц |
| Радиолиния управления КА | «S-band» | 2025-2110 МГц |
| Резервная радиолиния телеметрии | «»UHF | 401-402 МГц |
| Резервная радиолиния управления КА | «»UHF | 449.75-450.25 МГц |
К 2015 году было запущено несколько спутников. Информации о миссии, о носителях на этих спутниках, а также орбитах представлена в Таблице 2.
Таблица 2.
История запуска спутников
|
Миссия |
Дата запуска | Носитель | Кол-во спутников на носителе |
Орбита |
| Dove 2 | 4/19/2013 | Soyuz | 1 | 575 км, 65º |
| Dove 1 | 4/21/2013 | Antares | 1 | 300 км, 52º |
| Dove 3 | 11/21/2013 | Dnepr | 2 | 700 км, ССО |
| Flock 1
(USASAT-30F) |
1/9/2014 | Antares | 28 | 400 км, 52º |
| Flock 1c
(USASAT-30F) |
6/18/2014 | Dnepr | 11 | 620 км, ССО |
| Flock 1b
(USASAT-30F) |
7/13/2014 | Antares | 28 | 400 км, 52º |
| Flock 1d’
(USASAT-30F) |
1/10/2015 | Falcon 9 | 2 | 400 км, 52º |
| Всего | 99 | |||
Примеры изображений, получаемых со спутников Dove предствалены на рисунке 2 и 3:
Рисунок 2. Снимок с аппарата DOVE для потребителя из сельского хозяйства
Рисунок 3. Снимок с аппарата DOVE для метеорологических служб
Анализ существующих систем ДЗЗ на основе малых космических аппаратов и отдельных группировок сверхмалых космических аппаратов показывают, что возможно создание систем, решающих задачи, поставленные перед ДЗЗ. При этом достигается значит экономический эффект, благодаря меньшим затратам ресурсов на запуск и обслуживание спутников. Тем не менее на качестве снимков, полученных со спутников, это никак не отображается.
Список литературы:
- Зинченко О.Н. Беспилотные летательные аппараты: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования (часть 1). Москва. Ракурс, 2004-2015.
- Дамдын О. С. Понятие, задачи и виды мониторинга земель [Текст] / О. С. Дамдын // Молодой ученый. — 2012. — №1.
- Mike Safyan . Overview of the Planet Labs Constellation of Earth Imaging Satellites,https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Planet-Labs-Safyan, 2015
- Шаров С.Н. Особенности мониторинга земной поверхности космическим аппаратом на геосинхронной и геостационарной орбите. 2008.
- Шевня М.С. Использование беспилотных летательных аппаратов для получения материалов дистанционного зондирования Земли.2013.[schema type=»book» name=»ПРИМЕНЕНИЕ ГРУППИРОВОК СВЕРХМАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ» author=»Алимкина Светлана Вячеславовна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-06″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.05.2017_05(38)» ebook=»yes» ]