Состояние исследований в Казахстане по приоритетам научно-технологического развития. Космические исследования (стр. 18 )

Созданы центры приема и обработки космических снимков в городах Алматы, Астане и Приозерске. С 2001 года функционирует система космического мониторинга Казахстана, в рамках которой решаются задачи мониторинга сельскохозяйственных угодий, картирования очагов пожаров и зон затопления, контроля экологической обстановки в кризисных районах. Разработаны технологии использования данных дистанционного зондирования [132].

В последние годы проводятся работы по модернизации центра космического мониторинга в г. Астане, созданию национального архива цифровых космических изображений, обеспечению безопасности данных и защите их от несанкционированного доступа. Организуется опорная сеть центров приема данных в гг. Астана, Алматы и Атырау с обеспечением регулярного покрытия территории Казахстана и сопредельных государств оперативными космическими съемками. Создается сеть подспутниковых полигонов.

Сертифицирована приемная станция, обеспечен лицензионный прием данных дистанционного зондирования (ДЗ) с канадского спутника RADARSAT-1 в режиме прямого сброса. Внедрен комплекс технологий высокоточной географической привязки данных активного зондирования, ортонормирования радиолокационных изображений и создания цифровых моделей рельефа. Сформированы электронные каталоги и архивы данных ДЗ. Разработаны технологии интерактивного доступа к каталогам данных ДЗ на основе Internet. Объединены высокоскоростным каналом связи центры космического мониторинга в г. Астане и приема космической информации в г. Алматы. Оборудована сеть пилотных подспутниковых полигонов сельскохозяйственного назначения для синхронного сбора наземных данных в различных почвенно-климатических зонах Казахстана [133,134].

Обеспечены регулярное покрытие территории Казахстана оперативными космическими снимками низкого, среднего и высокого разрешения, безопасность национального архива цифровых изображений, бесперебойная работа казахстанских станций в международной сети центров приема данных дистанционного зондирования. Разработаны методы калибровки данных ДЗЗ, рекомендации по совершенствованию системы их передачи [135].Модернизированы аппаратно-программные комплексы в центрах приема и обработки данных дистанционного зондирования Земли в Астане и Алматы. Проведена международная сертификация программно-технологических комплексов приема и обработки данных. Осуществлена высокоточная географическая привязка данных активного зондирования. Разработана экспериментальная методика дистанционного контроля заполнения крупных водохранилищ на территории Казахстана. Создан архив цифровых космических изображений. Организованы опорная сеть центров приема данных ДЗЗ, базовая сеть подспутниковых полигонов в различных почвенно-климатических зонах Казахстана [136].

Накоплен большой опыт по приему, архивации и тематической обработке данных ДЗЗ. В ИКИ разработаны геоинформационные системы – «Аграрные ресурсы Казахстана», «Семипалатинский ядерный полигон», «Арал», «Каспий» и др.

АО «Национальная компания «Казкосмос» выполнена разработка эскизного проекта космического аппарата национальной космической системы дистанционного зондирования Земли. На первом этапе проведен анализ существующих КА ДЗЗ, возможностей и функционального наполнения бортовой аппаратуры, анализ эксплуатационных характеристик КА. На втором этапе проанализированы существующие и перспективных космические платформы для КА ДЗЗ. Определены задачи казахстанского космического аппарата дистанционного зондирования Земли, характеристики аппаратуры модуля полезной нагрузки КА ДЗЗ РК. Рассмотрены принципы работы радиолокаторов космического базирования. Проведен анализ мирового и казахстанского рынка данных дистанционного зондирования Земли. Определены основные потребители данных [137,138].

Как показывает мировой опыт исследований Земли из космоса, к настоя­щему времени фотографические методы получения изображений Земли практически полностью вы­теснены цифровыми сканерными технологиями. Сканерная космическая съёмка также предпочтительна в тех случаях, когда аэрофотосъёмка сложна в организационном отношении, например, при картографировании крупных городов и приграничных районов; кроме того, она более оперативна. Согласно прогнозу развития рынка данных ДЗЗ на ближайшие 10 лет, опубликованному американским обществом фотограмметрии и дистанционного зондирования, в настоящее время неудовлетворен спрос на снимки разрешением от 1м и лучше; прогнозируется устойчивый рост продаж материалов ДЗЗ (включая аэрофотосъёмку), третью часть которых составят космические снимки.

До последнего времени повышенное требование по разрешению (R=1-10m) предъявлялись только к снимкам, используемых в картографии. Для данных используемых, например, в сельском хозяйстве, в метеорологии основными требованиями являлись полоса захвата (гло­бальные и региональные снимки масштаба меньше 1:1000 000) и опера­тивность получения информации. Однако в последнее время и для метео­спутников повышаются требования по разрешению снимков, т. к. это повышает точность координатной привязки изображений, позволяет точнее рассчитывать скорость ветра (по перемещению облаков). А бла­годаря улучшенному радиометрическому разрешению можно точнее определять температуру морской поверхности и верхней кромки облаков, а также повысить точность численных оценок осадков в морских и авиационных прогнозах, особенно вне зоны действия назем­ных радаров. Ожидается, что спутники с высоким разрешением займут рынок авиа­съемок, в качестве исходного материала для крупномасштабного картогра­фирования.

Отрасли отечественного хозяйства нуждаются в достоверной и своевременной метеоинформации. Метеоспутники, как например космический комплекс второго поколения «Электро-Л» (Россия), позволяют решать следующие основные задачи: анализ и прогноз погоды в региональном и глобальном масштабах; состояния акваторий морей и океанов; условий для полетов авиации; гелиогеофизической обстановки в околоземном космическом пространстве, состояния ионосферы и магнитного поля Земли; мониторинг климата и глобальных изменений; контроль чрезвычайных ситуаций; экологический контроль окружающей среды и др.

Бортовой информационно-измерительный комплекс позволяет:

получать в видимом и ИК-диапазонах спектра изображения облачности, поверхности Земли, снежных и ледяных полей;

проводить непрерывные наблюдения за динамикой быстроменяющихся атмосферных процессов;

оперативно обнаруживать опасные явления природы;

определять скорость и направление ветра на нескольких уровнях, температуру морской поверхности и другие характеристики;

получать информацию о потоках частиц солнечного и галактического происхождения, электромагнитного, ультрафиолетового и рентгеновского излу­чения Солнца, вариаций вектора магнитного поля.

Для создания казахстанского КА ДЗЗ, способного решать аналогичные задачи, необходимо привлечение российских производителей. Анализ показал, что наилучшими характеристиками обладает платформа «Яхта» ГКНПЦ им. Хруничева. На втором месте по техническим возможностям стоит космическая платформа «УМКП-800» ВНИИЭМ имени [138].

Размещаемая на космической платформе аппаратура зависит от характера решаемых задач: метеорологии, экологии, сельского хозяйства, картографии, геологии, для нужд коммерческих организаций.

Спутник дистанционного зондирования Земли многофункционального назначения создается по Национальной космической программе РФ.

Спутник предназначен для получения информации одновременно в оптическом, инфракрасном и микроволновом диапазонах. Установленный на борту спутника комплекс исследовательской аппаратуры, открывает перспективу создания высокоэффективной системы из нескольких спутников для непрерывных метеорологических и океанологических исследований. Одной из задач запуска спутника является обеспечение эксперимента "Вариант" - исследование предвестников землетрясений. Одновременные наблюдения в двух точках пространства создадут принципиально новые благоприятные возможности для постановки новых задач и повышения достоверности результатов эксперимента.

КА «МЕТЕОР-М» обеспечивает измерения профилей температуры и влажности в тропосфере и стратосфере, температур поверхности моря и суши, высоты облачности и доли поверхности, закрытой облачностью, а также суммарной, концентрации озона и распределения аэрозолей, энергетической яркости, поступающего и излученного тепла, протонного и электронного потока на высоте орбиты. К настоящему времени в мире сложился определенный облик геоста­ционарного метеоспутника. Радиометр обеспечивает съемку в 3-5 спектральных каналах видимого и ИК-диапазона с разрешением 1 км и 4 км соответственно. В качестве дополнительной аппаратуры устанавливаются датчики гелиогеофизического мониторинга, ретрансляторы сигналов автоматических метеостанций, аварийных сигналов буев системы поиска и спасения КОСПАС-SARSAT и ретрансляторы метеокарт в международных форматах.

Основные тенденции развития метеоаппаратуры спутников на геоцентрических орбитах (ГСО):

увеличение числа спектральных каналов;

внедрение новой аппаратуры - СВЧ-зондировщиков атмосферы;

улучшение пространственного разрешения и частоты съемки;

повышение оперативности распространения информации и внедрение более совершенных цифровых форматов передачи данных,

В результате повышения информативности аппаратуры и оперативности обмена метеоданными в перспективе будет расширен перечень задач, решаемых с помощью метеоспутников: обнаружение пожаров, контроль чрезвычайных ситуаций, экологический мониторинг и др.

Основной тенденцией наступившего века стала интеграция программ спутниковой метеорологии. Особенно активно интеграционные процессы идут между США, Европой и Японией. Разработаны планы действий в экстренных ситуациях, которые предусматривают замену внезапно вышедших из строя спутников резервными КА, имеющимися в наличии у одной из сторон. Так, выработавший ресурс японский метеоспутник GMS-5 в 2003 г. был заменен резервным американским КА GOES-9. Это стало возможным благодаря унификации требований к аппаратуре метеоспутников и стандартизации форматов передачи метеоданных.

В результате обработки спутниковой информации рассчитывается прогноз погоды на ближайшие 3-5 дней с точностью 80%. В течение ближайших 10 лет срок прогнозирования возрастет до 7-10 суток при той же точности. Через 20 лет возможно увеличить срок прогнозирования до 14 суток. По мере отработки новой измерительной аппаратуры расширится круг задач, решаемых с помощью перспективных оперативных спутников, что позволит повысить точность метеопрогнозов и контролировать параметры ионосферы и системы «океан-атмосфера».