Жарознижувальні засоби для дітей призначаються педіатром. Але бувають ситуації невідкладної допомоги за лихоманки, коли дитині потрібно дати ліки негайно. Тоді батьки беруть на себе відповідальність і застосовують жарознижувальні препарати. Що можна давати дітям грудного віку? Чим можна збити температуру у старших дітей? Які ліки найбезпечніші?
Супутник ДЗЗ "Ресурс-П"
Дистанційне зондування Землі (ДЗЗ) - спостереження поверхні авіаційними та космічними засобами, оснащеними різними видами знімальної апаратури. Робочий діапазон довжин хвиль, що приймаються знімальною апаратурою, становить від часток мікрометра (видиме оптичне випромінювання) до метрів (радіохвилі). Методи зондування можуть бути пасивні, тобто використовувати природне відбите або вторинне теплове випромінювання об'єктів на поверхні Землі, обумовлене сонячною активністю, і активні, що використовують вимушене випромінювання об'єктів, ініційоване штучним джерелом спрямованої дії. Дані ДЗЗ, отримані з (КА), характеризуються великим ступенем залежність від прозорості атмосфери. Тому на КА використовується багатоканальне обладнання пасивного та активного типів, що реєструють електромагнітне випромінювання у різних діапазонах.
Апаратура ДЗЗ перших КА, запущених у 1960-70-х роках. була трасового типу - проекція області вимірювань на поверхню Землі була лінією. Пізніше з'явилася і поширилася апаратура ДЗЗ панорамного типу - сканери, проекція області вимірів поверхню Землі яких є смугу.
Космічні апарати дистанційного зондуванняЗемлі використовуються для вивчення природних ресурсів Землі та вирішення завдань метеорології. КА для дослідження природних ресурсів оснащуються переважно оптичною або радіолокаційною апаратурою. Переваги останньої полягають у тому, що вона дозволяє спостерігати поверхню Землі у будь-який час, незалежно від стану атмосфери.
Загальний огляд
Дистанційне зондування є методом отримання інформації про об'єкт або явище без безпосереднього фізичного контакту з цим об'єктом. Дистанційне зондування є підрозділом географії. У сучасному розумінні термін в основному відноситься до технологій повітряного або космічного зондування місцевості з метою виявлення, класифікації та аналізу об'єктів земної поверхні, а також атмосфери та океану за допомогою поширюваних сигналів (наприклад, електромагнітної радіації). Поділяють на активне (сигнал спочатку випромінюється літаком або космічним супутником) та пасивне дистанційне зондування (реєструється лише сигнал інших джерел, наприклад, сонячне світло).
Пасивні сенсори дистанційного зондування реєструють сигнал, що випромінюється або відображений об'єктом або прилеглою територією. Відображений сонячне світло - джерело випромінювання, що найчастіше використовується, реєструється пасивними сенсорами. Прикладами пасивного дистанційного зондування є цифрова та плівкова фотографія, застосування інфрачервоних, приладів із зарядним зв'язком та радіометрів.
Активні прилади, у свою чергу, випромінюють сигнал з метою сканування об'єкта та простору, після чого сенсор має можливість виявити та виміряти випромінювання, відбите або утворене шляхом зворотного розсіювання метою зондування. Прикладами активних сенсорів дистанційного зондування є радар і лідар, якими вимірюється затримка в часі між випромінюванням і реєстрацією повернутий сигнал, таким чином визначаючи розміщення, швидкість і напрямок руху об'єкта.
Дистанційне зондування надає можливість отримувати дані про небезпечні, важкодоступні об'єкти, що швидко рухаються, а також дозволяє проводити спостереження на великих ділянках місцевості. Прикладами застосування дистанційного зондування може бути моніторинг вирубування лісів (наприклад, у басейні Амазонки), стан льодовиків в Арктиці та Антарктиці, вимірювання глибини океану за допомогою лоту. Дистанційне зондування також приходить на заміну дорогим і порівняно повільним методам збору інформації з поверхні Землі, одночасно гарантуючи невтручання людини в природні процеси на територіях або об'єктах, що спостерігаються.
За допомогою орбітальних космічних апаратів вчені мають можливість збирати та передавати дані в різних діапазонах електромагнітного спектру, які, у поєднанні з більш масштабними повітряними та наземними вимірами та аналізом, забезпечують необхідний спектр даних для моніторингу актуальних явищ та тенденцій, таких як Ель-Ніньо та інші природні феномени, як у коротко-, і у довгостроковій перспективі. Дистанційне зондування також має прикладне значення у сфері геонаук (наприклад, природокористування), сільському господарстві (використання та збереження природних ресурсів), національної безпеки (моніторинг прикордонних областей).
Техніки отримання даних
Основна мета мультиспектральних досліджень та аналізу отриманих даних – це об'єкти та території, що випромінюють енергію, що дозволяє виділяти їх на тлі навколишнього середовища. Короткий огляд супутникових систем дистанційного зондування знаходиться у оглядовій таблиці.
Як правило, найкращим часом для отримання даних методами дистанційного зондування є літній час (зокрема, у ці місяці найбільший кут сонця над горизонтом та найбільша тривалість дня). Винятком із цього правила є отримання даних за допомогою активних датчиків (наприклад, Радар, Лідар), а також теплових даних у довгохвильовому діапазоні. У теплобаченні, при якому датчики проводять вимірювання теплової енергії, краще використовувати проміжок часу, коли різниця температури землі та температури повітря є найбільшою. Таким чином, найкращий часдля цих методів – холодні місяці, а також кілька годин до світанку будь-якої пори року.
Крім того, є ще деякі міркування, які потрібно враховувати. За допомогою радара, наприклад, не можна отримувати зображення голої поверхні землі при товстому сніговому покриві; те саме можна сказати і про лідара. Тим не менш, ці активні сенсори нечутливі до світла (або його відсутності), що робить їх відмінним вибором для застосування до високих широт (наприклад). Крім того, як радар, так і лідар здатні (залежно від довжин хвиль, що використовуються) отримувати зображення поверхні під пологом лісу, що робить їх корисними для застосування в сильно зарослих регіонах. З іншого боку, спектральні методи отримання даних (як стереозображення, так і мультиспектральні методи) застосовуються в основному сонячні дні; дані, зібрані в умовах низького освітлення, як правило, мають низький рівень сигнал/шум, що ускладнює їхню обробку та інтерпретацію. До того ж, у той час як стереозображення здатні відображати та ідентифікувати рослинність та екосистеми, за допомогою цього методу (як і при мультиспектральному зондуванні) неможливо проникнути під навіс дерев та отримати зображення земної поверхні.
Застосування дистанційного зондування
Дистанційне зондування найчастіше застосовується у сільському господарстві, геодезії, картографуванні, моніторингу поверхні землі та океану, а також шарів атмосфери.
Сільське господарство
За допомогою супутників можна з певністю циклічністю отримувати зображення окремих полів, регіонів та округів. Користувачі можуть отримувати цінну інформацію про стан угідь, у тому числі ідентифікацію культур, визначення посівних площ сільськогосподарських культур та стан урожаю. Супутникові дані використовуються для точного управління та моніторингу результатів ведення сільського господарства на різних рівнях. Ці дані можуть бути використані для оптимізації фермерського господарства та просторово-орієнтованого управління технічними операціями. Зображення можуть допомогти визначити місце врожаю і ступінь виснаження земель, а потім можуть бути використані для розробки та реалізації плану лікування, для локальної оптимізації використання сільськогосподарських хімікатів. Основними сільськогосподарськими додатками дистанційного зондування є:
- рослинність:
- класифікація типу культур
- оцінка стану посівів (моніторинг сільськогосподарських культур, оцінка збитків)
- оцінка врожайності
- грунт
- відображення характеристик ґрунту
- відображення типу ґрунту
- ерозія ґрунту
- вологість ґрунту
- відображення практики обробітку ґрунту
Моніторинг лісового покриву
Дистанційне зондування також застосовується для моніторингу лісового покриву та ідентифікації видів. Отримані у такий спосіб карти можуть покривати більшу площу, одночасно відображаючи детальні вимірювання та характеристики території (тип дерев, висота, щільність). Використовуючи дані дистанційного зондування, можна визначити та розмежувати різні типи лісу, що було б важко досягти, використовуючи традиційні методи на поверхні землі. Дані доступні в різних масштабах та дозволах, що цілком відповідає локальним або регіональним вимогам. Вимоги до детальності відображення місцевості залежить від масштабу дослідження. Для відображення змін у лісовому покриві (текстури, щільності листя) застосовуються:
- мультиспектральні зображення: для точної ідентифікації видів необхідні дані з дуже високою роздільною здатністю
- багаторазові знімки однієї території, що використовуються для отримання інформації про сезонні зміни різних видів
- стереофотографії – для розмежування видів, оцінки щільності та висоти дерев. Стереофотографії надають унікальний вид на лісовий покрив, доступний лише через технології дистанційного зондування.
- Радари широко застосовуються в зоні вологих тропіків, завдяки їх властивості отримувати зображення за будь-яких погодних умов.
- Лідари дозволяє отримувати 3-мірну структуру лісу, виявляти зміни висоти поверхні землі та об'єктів на ній. Дані Лідара допомагають оцінити висоту дерев, області корон та кількість дерев на одиниці площі.
Моніторинг поверхні
Моніторинг поверхні є одним із найбільш важливих та типових застосувань дистанційного зондування. Отримані дані використовуються щодо фізичного стану поверхні землі, наприклад, лісу, пасовища, дорожнього покриття тощо, зокрема результатів діяльності, такі, як ландшафт у промислових і житлових зонах, стану сільськогосподарських територій тощо. Спочатку повинна бути встановлена система класифікації земельного покриву, яка зазвичай включає рівні та класи земель. Рівні та класи повинні бути розроблені з урахуванням мети використання (на національному, регіональному або місцевому рівні), просторового та спектрального дозволу даних дистанційного зондування, запиту користувача тощо.
Виявлення зміни стану поверхні землі необхідне оновлення карт рослинного покриву і раціоналізації використання природних ресурсів. Зміни, як правило, виявляються при порівнянні кількох зображень, що містять кілька рівнів даних, а також, у деяких випадках, порівнянні старих карт і оновлених зображень дистанційного зондування.
- сезонні зміни: сільськогосподарські угіддя та листяні ліси змінюються по-сезонно
- річні зміни: зміни поверхні землі чи території землекористування, наприклад, райони вирубки лісу чи розростання міст
Інформація про поверхню землі та зміни характеру рослинного покриву прямо необхідні визначення та реалізації політики захисту навколишнього середовища і можуть бути використані спільно з іншими даними для проведення складних розрахунків (наприклад, визначення ризиків ерозії).
Геодезія
Збір геодезичних даних з повітря вперше був використаний для виявлення підводних човнів та отримання гравітаційних даних, що використовуються для побудови військових карт. Ці дані становлять рівні миттєвих обурень гравітаційного поля Землі, які можуть бути використані для визначення змін у розподілі мас Землі, що у свою чергу може бути затребуваним для проведення різних геологічних досліджень.
Акустичні та навколоакустичні застосування
- Сонар: пасивний гідролокатор, що реєструє звукові хвилі, що виходять з інших об'єктів (судно, кит і т.д.); активний гідролокатор, випромінює імпульси звукових хвиль та реєструє відбитий сигнал. Використовується для виявлення, визначення розташування та вимірювання параметрів підводних об'єктів та місцевості.
- Сейсмографи – спеціальний вимірювальний прилад, який використовується для виявлення та реєстрації всіх типів сейсмічних хвиль. За допомогою сейсмограм, знятих у різних місцях певної території, можна визначити епіцентр землетрусу та виміряти його амплітуду (після того, як воно сталося) шляхом порівняння відносних інтенсивностей та точного часу коливань.
- УЗД: датчики ультразвукового випромінювання, які випромінюють високочастотні імпульси та реєструють відбитий сигнал. Використовується для виявлення хвиль на воді та визначення рівня води.
При координації серій масштабних спостережень більшість систем зондування залежать від наступних факторів: розташування платформи та орієнтації датчиків. Високоякісні інструменти часто використовують позиційну інформацію від супутникових систем навігації. Обертання та орієнтація часто визначається електронними компасами з точністю близько одного – двох градусів. Компаси можуть вимірювати як азимут (тобто. градусне відхилення від магнітного півночі), а й висоти (значення відхилення рівня моря), оскільки напрям магнітного поля щодо Землі залежить від широти, де відбувається спостереження. Для більш точного орієнтування необхідно застосування інерційної навігації з періодичними поправками різними методами, включаючи навігацію за зірками або відомими орієнтирами.
Огляд основних приладів дистанційного зондування
- Радари в основному застосовуються в системах контролю повітряного трафіку, раннього оповіщення, моніторингу лісового покриву, сільському господарстві та для отримання метеорологічних даних великого масштабу. Радар Допплера використовується правоохоронними організаціями для контролю швидкісного режиму автотранспорту, а також для отримання метеорологічних даних про швидкість та напрям вітру, місцезнаходження та інтенсивність опадів. Інші типи одержуваної інформації включають дані про іонізований газ в іоносфері. Інтерферометричний радар штучної апертури використовується для отримання точних цифрових моделей рельєфу великих ділянок місцевості.
- Лазерні та радіолокаційні висотоміри на супутниках забезпечують отримання широкого спектра даних. Вимірюючи відхилення рівня води океану, викликані гравітацією, ці прилади відображають особливості рельєфу морського дна з роздільною здатністю близько однієї милі. Вимірюючи висоту і довжину хвилі океанських хвиль за допомогою висотомірів, можна дізнатися швидкість і напрям вітру, а також швидкість і напрям поверхневих океанічних течій.
- Ультразвукові (акустичні) та радіолокаційні датчики використовуються для вимірювання рівня моря, припливів та відливів, визначення напрямку хвиль у прибережних морських регіонах.
- Технологія світлового виявлення та визначення дальності (ЛІДАР) добре відома своїм застосуванням у військовій сфері, зокрема у лазерній навігації снарядів. ЛІДАРи використовується також для виявлення та вимірювання концентрації різних хімічних речовин в атмосфері, у той час як ЛІДАР на борту літака може бути використаний для вимірювання висоти об'єктів та явищ на землі з більшою точністю, ніж та, яка може бути досягнута за допомогою радіолокаційної техніки. Дистанційне зондування рослинності також є одним із основних застосувань ЛІДАРу.
- Радіометри і фотометри є найпоширенішими інструментами, що використовуються. Вони фіксують відбите і випромінювання, що випускається, в широкому діапазоні частот. Найбільш поширеними є датчики видимого та інфрачервоного діапазонів, потім йдуть мікрохвильові датчики гамма-променів і, рідше, датчики ультрафіолету. Ці прилади можуть бути використані для виявлення емісійного спектру різних хімічних речовин, надаючи дані про їх концентрацію в атмосфері.
- Стереозображення, отримані за допомогою аерофотозйомки, часто використовуються при зондуванні рослинності на поверхні Землі, а також для побудови топографічних карт при розробці потенційних маршрутів шляхом аналізу зображень місцевості, у поєднанні з моделюванням особливостей навколишнього середовища, отриманих наземними методами.
- Мультиспектральні платформи, такі як Landsat, активно використовувалися починаючи з 70-х років. Ці прилади використовувалися для побудови тематичних карт шляхом отримання зображень у кількох довжинах хвиль електромагнітного спектра (мульти-спектра) і, зазвичай, застосовуються на супутниках спостереження Землею. Прикладами таких місій є програма Landsat або супутник IKONOS. Карти рослинного покриву та землекористування, отримані методом тематичного картографування, можуть бути використані для розвідки корисних копалин, виявлення та моніторингу використання земель, вирубування лісів, та вивчення здоров'я рослин та сільськогосподарських культур, у тому числі величезних ділянок сільськогосподарських земель або лісових масивів. Космічні знімки програми Landsat використовуються регулюючими органами для контролю якості води, включаючи глибину Секкі, щільність хлорофілу і загальний вміст фосфору. Метеорологічні супутники використовуються в метеорології та кліматології.
- Методом спектральної візуалізації отримують зображення, у яких кожен піксель містить повну спектральну інформацію, відображаючи вузькі спектральні діапазони неперервного спектру. Прилади спектральної візуалізації використовуються для вирішення різних завдань, у тому числі застосовуються в мінералогії, біології, військовій справі, вимірювання параметрів навколишнього середовища.
- У рамках боротьби з опустелюванням, дистанційне зондування дозволяє спостерігати за областями, що знаходяться в зоні ризику в довгостроковій перспективі, визначати фактори спустошення, оцінювати глибину їхнього впливу, а також надавати необхідну інформацію особам, відповідальним за прийняття рішень щодо вжиття відповідних заходів охорони навколишнього середовища.
Обробка даних
При ДЗЗ, зазвичай, застосовується обробка цифрових даних, оскільки у цьому форматі отримують дані ДЗЗ нині. У цифровому форматі простіше проводити обробку та зберігання інформації. Двовимірне зображення в одному спектральному діапазоні можна подати у вигляді матриці (двовимірного масиву) чисел I (i, j)кожне з яких представляє інтенсивність випромінювання, прийнятого датчиком від елемента поверхні Землі, якому відповідає один піксель зображення.
Зображення складається з n x mпікселів, кожен піксель має координати (i, j)– номер рядка та номер колонки. Число I (i, j)- ціле і називається рівнем сірого (або спектральної яскравістю) пікселя (i, j). Якщо зображення отримано в декількох діапазонах електромагнітного спектру, то його представляє тривимірні грати, що складаються з чисел I (i, j, k), де k- Номер спектрального каналу. З математичної точки зору неважко обробити цифрові дані, отримані у такому вигляді.
Для того щоб правильно відтворити зображення але цифровим записам, що поставляються пунктами прийому інформації, необхідно знати формат запису (структуру даних), а також кількість рядків та стовпців. Використовують чотири формати, які впорядковують дані як:
- послідовність зон ( Band Sequental, BSQ);
- зони, що чергуються по рядках ( Band Interleaved by Line, BIL);
- зони, що чергуються по пікселям ( Band Interleaved by Pixel, BIP);
- послідовність зон зі стиском інформації у файл методом групового кодування (наприклад, у форматі jpg).
У BSQ-форматікожен зональний знімок міститься в окремому файлі. Це зручно, коли немає потреби працювати відразу з усіма зонами. Одну зону легко прочитати та візуалізувати, зональні знімки можна завантажувати в будь-якому порядку за бажанням.
У BIL-форматізональні дані записуються в один файл рядок за рядком, при цьому зони чергуються за рядками: 1-ий рядок 1-ої зони, 1-ий рядок 2-ої зони, …, 2-ий рядок 1-ої зони, 2-ий рядок Другий зони і т. д. Така запис зручна, коли виконується аналіз одночасно всіх зон.
У BIP-форматізональні значення спектральної яскравості кожного пікселя зберігаються послідовно: спочатку значення першого пікселя в кожній зоні, потім значення другого пікселя в кожній зоні тощо. Такий формат називають суміщеним. Він зручний при виконанні піксельної обробки багатозонального знімка, наприклад, в алгоритмах класифікації.
Групове кодуваннявикористовують зменшення обсягу растрової інформації. Такі формати зручні для зберігання великих знімків, для роботи з ними необхідно мати засіб розпакування даних.
Файли зображень зазвичай мають наступну додаткову інформацію, яка стосується фотографій:
- опис файлу даних (формат, число рядків та стовпців, роздільна здатність тощо);
- статистичні дані (характеристики розподілу яскравостей – мінімальне, максимальне та середнє значення, дисперсія);
- дані про картографічну проекцію.
Додаткова інформація міститься або в заголовку файлу зображення, або в окремому текстовому файлі з ім'ям, яке збігається з ім'ям файлу зображення.
За ступенем складності розрізняються такі рівні обробки КС, що надаються користувачам:
- 1А – радіометрична корекція спотворень, спричинених різницею у чутливості окремих датчиків.
- 1В – радіометрична корекція на рівні обробки 1А та геометрична корекція систематичних спотворень сенсора, включаючи панорамні спотворення, спотворення, спричинені обертанням та кривизною Землі, коливанням висоти орбіти супутника.
- 2А – корекція зображення на рівні 1В та корекція відповідно до заданої геометричної проекції без використання наземних контрольних точок. Для геометричної корекції використовується глобальна цифрова модель рельєфу. ЦМР, DEM) з кроком біля 1 км. Використовувана геометрична корекція усуває систематичні спотворення сенсора та проектує зображення у стандартну проекцію ( UTM WGS-84), з використанням відомих параметрів (супутникові ефемеридні дані, просторове положення тощо).
- 2В – корекція зображення на рівні 1В та корекція відповідно до заданої геометричної проекції з використанням контрольних наземних точок;
- 3 – корекція зображення лише на рівні 2В плюс корекція з допомогою ЦМР місцевості (ортотрансформирование).
- S – корекція зображення за допомогою контрольного зображення.
Якість даних, одержуваних у результаті дистанційного зондування, залежить від їх просторового, спектрального, радіометричного та тимчасового дозволу.
Просторовий дозвіл
Характеризується розміром пікселя (на поверхні Землі), що записується в растрову картинку – зазвичай варіюється від 1 до 4000 метрів.
Спектральний дозвіл
Дані Landsat включають сім смуг, у тому числі інфрачервоного діапазону, в межах від 0.07 до 2.1 мкм. Сенсор Hyperion апарату Earth Observing-1 здатний реєструвати 220 спектральних смуг від 0.4 до 2.5 мкм, зі спектральною роздільною здатністю від 0.1 до 0.11 мкм.
Радіометричний дозвіл
Число рівнів сигналу, які сенсор може реєструвати. Зазвичай варіюється від 8 до 14 біт, що дає від 256 до 16384 рівнів. Ця характеристика залежить від рівня шуму в інструменті.
Тимчасовий дозвіл
Частота прольоту супутника над областю поверхні, що цікавить. Має значення щодо серій зображень, наприклад щодо динаміки лісів. Спочатку аналіз серій проводився для потреб військової розвідки, зокрема для відстеження змін в інфраструктурі, пересування противника.
Для створення точних картна основі даних дистанційного зондування, необхідна трансформація, що усуває геометричні спотворення. Знімок поверхні Землі апаратом, спрямованим точно вниз, містить неспотворене зображення лише в центрі знімка. При зміщенні до країв відстані між точками на знімку та відповідні відстані Землі дедалі більше різняться. Корекція таких спотворень проводиться у процесі фотограмметрії. З початку 1990-х більшість комерційних супутникових зображень продається вже скоригованими.
Крім того, може бути потрібна радіометрична або атмосферна корекція. Радіометрична корекція перетворює дискретні рівні сигналу, наприклад від 0 до 255, їх справжні фізичні значення. Атмосферна корекція усуває спектральні спотворення, що внесені наявністю атмосфери.
Слово «супутник» у значенні літального апарату з'явилося в нашій мові завдяки Федору Михайловичу Достоєвському, який міркував про те, «що стане в просторі з сокирою? навіщо, як супутника...». Що спонукало письменника на подібні міркування, сьогодні сказати важко, але через століття — на початку жовтня 1957 року — навколо нашої планети взявся літати зовсім навіть не сокира, а найскладніший на той час апарат, який став першим штучним супутником, посланим до космосу з певними цілями. . А за ним пішли й інші
Особливості поведінки
Сьогодні до супутників — порушників спокійної картини нічного неба всі давно звикли. Створені на заводах і запущені на орбіту, вони продовжують «кружляти» на благо людства, залишаючись незмінно цікавими хіба що вузькому колу фахівців. Що ж є штучні супутники і яку користь з них отримує людина?
Як відомо, однією з головних умов виходу супутника на орбіту є його швидкість - 7,9 км/с для низькоорбітальних супутників. Саме за такої швидкості настає динамічна рівновага і відцентрова сила врівноважує силу тяжіння. Іншими словами, супутник летить настільки швидко, що не встигає впасти на земну поверхню, оскільки Земля в прямому значенні слова йде в нього «під ніг» через те, що вона кругла. Чим більша початкова швидкість, повідомлена супутнику, тим вищою буде його орбіта. Однак у міру віддалення від Землі швидкість на круговій орбіті падає і геостаціонарні супутники рухаються своїми орбітами зі швидкістю всього 2,5 км/с. При вирішенні завдання тривалого і навіть вічного існування космічного апарату (КА) на навколоземній орбіті необхідно піднімати його на більшу висоту. Варто зауважити, що на рух КА істотно впливає і атмосфера Землі: навіть будучи надрозрідженою на висотах понад 100 км від рівня моря (умовної межі атмосфери) вона помітно гальмує їх. Так що з часом усі КА втрачають висоту польоту і термін їхнього перебування на орбіті безпосередньо залежить від цієї висоти.
З Землі супутники видно тільки вночі і в ті моменти часу, коли вони освітлені Сонцем, тобто не потрапляють до земної тіні. Необхідність збігу всіх перерахованих факторів призводить до того, що тривалість спостереження більшості низькоорбітальних супутників становить у середньому по 10 хвилин перед входом і стільки ж після виходу з тіні Землі. За бажання земні спостерігачі можуть систематизувати супутники за яскравістю (на першому місці тут знаходиться Міжнародна космічна станція (МКС) — її яскравість наближається до першої зіркової величини), за періодичністю мерехтіння (визначеною вимушеним або спеціально заданим обертанням), за напрямом руху (через полюс або в іншому напрямі). На умови спостереження супутників істотно впливають колір його покриття, наявність і розмах сонячних батарей, а також висота польоту — чим вона більша, тим повільніше рухається супутник і тим менш яскравим і помітним він стає.
Велика висота польоту (мінімальна відстань до Землі 180—200 км) приховує розмір навіть таких відносно великих КА, як орбітальні комплекси «Мир» (зведений з орбіти в 2001 році) або МКС, — всі вони видно, як крапки, що світяться, більшою або меншою яскравості. Простим оком, за рідкісними винятками, впізнати супутник неможливо. Для цілей точної ідентифікації КА використовують різні оптичні засоби - від біноклів до телескопів, що простому спостерігачеві не завжди є, а також розрахунки їх траєкторій руху. Впізнати окремі КА астроному-аматору допомагає Інтернет, де публікується інформація про місцезнаходження супутників на навколоземній орбіті. Зокрема, будь-хто може увійти на сайт NASA, де в режимі реального часу відображається поточне місцезнаходження МКС.
Що ж до практичного застосування супутників, то починаючи з перших запусків вони відразу почали вирішувати конкретні завдання. Так, політ першого супутника був використаний для дослідження з космосу магнітного поля Землі, яке радіосигнал ніс у собі дані про температуру всередині герметичного корпусу супутника. Оскільки запуск космічного апарату — задоволення досить дороге, та й до того ж дуже складне у реалізації, то кожен із запусків покладається відразу кілька завдань.
Насамперед вирішуються технологічні проблеми: відпрацювання нових конструкцій, систем управління, передачі даних тощо. Отриманий досвід дозволяє створювати такі екземпляри супутників більш досконалими і поступово переходити до вирішення ускладнених цільових завдань, що виправдовують витрати на їх створення. Адже кінцевою метою цього виробництва, як і будь-якого іншого, є отримання прибутку (комерційні запуски) або максимально ефективне використання супутників у процесі експлуатації з метою оборони, вирішення геополітичних та багатьох інших завдань.
Слід нагадати, що космонавтика загалом народилася внаслідок військово-політичного протистояння СРСР та США. І, звісно, щойно з'явився перший супутник, оборонні відомства обох країн, налагодивши контроль над космічним простором, ведуть відтоді постійний облік всіх об'єктів, що у найближчих околицях Землі. Так що, напевно, тільки їм відомо точне число КА, які так чи інакше функціонують на даний момент. При цьому відстежуються не тільки самі космічні апарати, але й останні щаблі ракет, що доставили їх на орбіту, перехідні відсіки та інші елементи. Тобто, строго кажучи, супутником вважається не тільки те, що має «інтелект» — власну систему управління, спостереження та зв'язку, а й простий болт, що відокремився від КА на черговій фазі польоту.
За даними каталогу Космічного командування США станом на 31 грудня 2003 року, таких супутників на навколоземній орбіті зареєстровано 28 140 і число їх неухильно зростає (враховуються об'єкти розміром більше 10 см). Згодом, з природних причин, частина супутників падає на Землю у вигляді оплавлених залишків, але багато хто залишається на орбітах протягом десятиліть. Коли КА відпрацьовують свій ресурс і перестають підкорятися командам із Землі, продовжуючи при цьому літати, в навколоземному просторі стає не просто тісно, але часом і небезпечно. Тому при запуску на орбіту нового апарату, щоб уникнути зіткнення та катастрофи, необхідно постійно знати, де знаходиться «старий».
Класифікація КА є завданням досить трудомісткою, оскільки кожен апарат унікальний, а коло завдань, які розв'язують нові КА, постійно розширюється. Однак, якщо розглядати космічні апарати з точки зору практичної користі, то можна виділити основні категорії, що визначаються їх цільовим призначенням. Найбільш затребуваними на сьогоднішній день є супутники зв'язку, навігаційні, дистанційного зондування Землі та наукові. Супутники військового призначення та супутники-розвідники складають окремий клас, але по суті вони вирішують ті ж завдання, що і їх «мирні» побратими.
Супутники-зв'язківці
Зв'язківці одними з перших отримали практичну вигоду від запуску супутників. Виведення на навколоземну орбіту супутників-ретрансляторів дозволило в найкоротші терміни вирішити проблему сталого всепогодного зв'язку на більшій частині території. Першим комерційним супутником був саме супутник зв'язку — «Эхо-2», запущений США 1964 року і дозволив організувати передачу телевізійних програм із Америки до Європи без використання кабельних ліній зв'язку.
У цей час свій супутник зв'язку «Блискавка-1» було створено й у Радянському Союзі. Після розгортання наземної мережі станцій «Орбіта» всі регіони нашої великої країни отримали доступ до Центрального телебачення, а також вирішили проблему організації надійного та якісного телефонного зв'язку. Супутники зв'язку "Блискавка" розміщувалися на високоеліптичних орбітах з апогею в 39 000 км. Для цілей безперервного мовлення було розгорнуто ціле угруповання супутників «Блискавка», що літали у різних орбітальних площинах. Наземні станції мережі «Орбіта» були забезпечені досить великими антенами, які з допомогою сервоприводів відстежували рух супутника орбітою, періодично переключаючись на той, що у зоні видимості. З часом у процесі вдосконалення елементної бази та покращення технічних параметрівбортових та наземних систем відбулася зміна кількох поколінь таких супутників. Але й досі угруповання супутників сімейства «Блискавка-3» забезпечують передачу інформації по всій території Росії та за її межі.
Створення потужних ракет-носіїв типу Протон і Дельта дозволило забезпечити доставку супутників зв'язку на геостаціонарну кругову орбіту. Її особливість у тому, що у висоті 35 800 км кутова швидкість обертання супутника навколо Землі дорівнює кутовий швидкості обертання самої Землі. Тому супутник, що знаходиться на такій орбіті в площині земного екватора, ніби висить над однією точкою, а 3 геостаціонарних супутника, розташованих під кутом 120 °, забезпечують огляд всієї поверхні Землі, за винятком тільки приполярних районів. Оскільки завдання підтримки свого заданого становища на орбіті доручається сам супутник, то використання геостаціонарних космічних апаратів дозволило суттєво спростити наземні засоби прийому-передачі інформації. Відпала необхідність постачати антени приводами — вони стали статичними, і для організації каналу зв'язку їх достатньо виставити лише одного разу, за початкового настроювання. У результаті наземна мережа користувачів виявилася значно розширеною, і інформація почала надходити безпосередньо споживачеві. Свідченням цього є безліч параболічних антен-тарелок, розташованих на житлових будинках як у великих містах, так і в сільській місцевості.
Спочатку, коли космос був «доступний» лише для СРСР і США, кожна з країн дбала виключно про задоволення своїх потреб і амбіцій, але з часом стало зрозуміло, що супутники потрібні всім, і в результаті поступово почали з'являтися міжнародні проекти. Один із них — створена наприкінці 1970-х років загальнодоступна система глобального зв'язку ІНМАРСАТ. Основним її призначенням було надання морським судам сталого зв'язку під час перебування у відкритому морі та координація дій під час рятувальних операцій. Зараз мобільний зв'язокчерез систему супутникового зв'язку Інмарстат забезпечується за допомогою переносного терміналу розміром з невеликий кейс. При відкритті кришки «валізи» з вмонтованою в неї плоскою антеною і наведенні цієї антени в передбачуваний район знаходження супутника встановлюється двосторонній голосовий зв'язок, обмін даними відбувається зі швидкістю до 64 кілобіт в секунду. Причому сьогодні чотири сучасні супутники забезпечують зв'язок вже не тільки на морі, а й на суші, охоплюючи величезну територію, що тягнеться від Північного до Південного полярного кола.
Подальша мініатюризація засобів зв'язку та використання на космічних апаратах високоефективних антен призвели до того, що супутниковий телефон придбав «кишеньковий» формат, що мало чим відрізняється від звичайного стільникового.
У 1990-х роках майже одночасно почалося розгортання одразу кількох систем мобільного персонального супутникового зв'язку. Спочатку з'явилися низькоорбітальні - IRIDIUM ("Іридіум") та GLOBAL STAR ("Глобал Старий"), а потім геостаціонарна - THURAYA ("Турайа").
Система супутникового зв'язку «Турайа» має у своєму складі поки що 2 геостаціонарні супутники, що дозволяють підтримувати зв'язок на більшій частині Африканського континенту, на Аравійському півострові, на Середньому Сході та в Європі.
Системи «Іридіум» і «Глобал Стар», схожі за своєю структурою, використовують угруповання з великої кількості низькоорбітальних супутників. Космічні апарати по черзі пролітають над абонентом, змінюючи один одного, підтримуючи тим самим безперервний зв'язок.
В «Іридіум» входить 66 супутників, що обертаються на кругових орбітах (висота 780 км від поверхні Землі, спосіб 86,4 °), розміщених у шести орбітальних площинах, по 11 апаратів у кожній. Ця система забезпечує 100% покриття нашої планети.
«Глобал Стар» включає 48 супутників, що літають у восьми орбітальних площинах (висота 1 414 км від поверхні Землі, спосіб 52°), по 6 апаратів у кожній, забезпечуючи 80-відсоткове покриття, виключаючи приполярні райони.
Між двома цими системами супутникового зв'язку є принципова відмінність. В «Іридіумі» телефонний сигнал, що надійшов на супутник із Землі, передається по ланцюжку на наступний супутник до тих пір, поки не досягне того, який зараз знаходиться в зоні видимості однієї з наземних приймальних станцій (станцій сполучення). Така схема організації дозволяє при мінімумі витрат за створення наземної інфраструктури в найкоротші терміни після розгортання орбітальної складової розпочати її експлуатації. У «Глобал Стар» трансляція сигналу з супутника на супутник не передбачена, тому цій системі необхідна щільніша мережа наземних приймальних станцій. Оскільки в ряді районів планети вони відсутні, суцільного глобального покриття не відбувається.
Практична користь від застосування персональних засобів супутникового зв'язку сьогодні стала очевидною. Так, у процесі сходження на Еверест у червні 2004 року російські альпіністи мали можливість використовувати телефонний зв'язок через «Іридіум», що значно знижувало напруження тривоги всіх тих, хто стежив за долею альпіністів під час цього важкого та небезпечного заходу.
НП з екіпажем корабля «СоюзТМА-1» у травні 2003 року, коли після повернення на Землю рятувальники протягом 3 годин не могли виявити космонавтів у казахському степу, також спонукало керівників програми МКС забезпечити космонавтів супутниковим телефоном «Іридіум».
Супутники-навігатори
Ще одним досягненням сучасної космонавтики є приймач системи глобального позиціонування. Створюватися існуючі супутникові системи глобального позиціонування — американська GPS (NAVSTAR) і російська «ГЛОНАСС» — почали ще 40 років тому, в період «холодної війни», для точного визначення координат балістичних ракет. Для цих цілей як доповнення до супутників — реєстраторів старту ракет, у космосі було розгорнуто систему навігаційних супутників, завдання яких входило повідомлення своїх точних координат у просторі. Прийнявши необхідні дані одночасно з кількох супутників, навігаційний приймач визначав і місце розташування.
Мирний час, що «затягнувся», змусив власників систем почати ділитися інформацією з цивільними споживачами спочатку в повітрі і на воді, а потім і на суші, хоч і залишивши за собою право в окремі «особливі» періоди загрубувати прив'язку навігаційних параметрів. Так системи військового призначення стали цивільними.
Різноманітні типи та модифікації GPS-приймачів широко використовуються на морських та повітряних засобах, у системах мобільного та супутникового зв'язку. Більше того, GPS-приймач, як і передавач системи «Коспас-Сарсат», є обов'язковим обладнанням для будь-якого плавзасобу, що виходить у відкрите море. Вантажний космічний корабель ATV, який створюється Європейським космічним агентством, який у 2005 році полетить до МКС, свою траєкторію зближення зі станцією також коригуватиме за даними систем GPS і «ГЛОНАСС».
Обидві навігаційні супутникові системи влаштовані приблизно однаково. GPS має 24 супутники, розміщені на кругових орбітах по 4 в шести орбітальних площинах (висота 20 000 км від поверхні Землі, спосіб 52°), а також 5 запасних апаратів. У «ГЛОНАСС» теж 24 супутники, по 8 у трьох площинах (висота 19 000 км від поверхні Землі, спосіб 65 °). Для того щоб навігаційні системи працювали з необхідною точністю, на супутниках встановлений атомний годинник, із Землі регулярно передається інформація, що уточнює характер руху кожного з них по орбіті, а також умови поширення радіохвиль.
Незважаючи на складність і масштабність системи глобального позиціонування, компактний GPSприймач сьогодні може придбати будь-який бажаючий. За сигналами із супутників цей прилад дозволяє не тільки визначити місце розташування людини з точністю до 5—10 метрів, але й забезпечити його всіма необхідними даними: географічними координатами із зазначенням місця на карті, поточним світовим часом, швидкістю руху, висотою над рівнем моря, положенням сторін світла, і навіть цілою низкою сервісних функцій, є похідними від первинної інформації.
Переваги космічних навігаційних систем є настільки незаперечними, що Об'єднана Європа, незважаючи на гігантські витрати, планує створити власну навігаційну систему GALILEO («Галілей»). Систему своїх навігаційних супутників планує розгорнути Китай.
Супутники дистанційного зондування Землі
Застосування мініатюрних GPS-приймачів дозволило суттєво вдосконалити роботу ще однієї категорії космічних апаратів — про супутників дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Якщо раніше знімки Землі, зроблені з космосу, було досить важко пов'язати з певними географічними точками, то тепер цей процес не становить жодних проблем. А оскільки наша планета постійно видозмінюється, її фотографії з космосу, які ніколи не повторюються, будуть затребуваними завжди, надаючи незамінну інформацію для вивчення найрізноманітніших аспектів земного життя.
Супутники ДЗЗ мають досить велику чисельність, проте їх угруповання постійно поповнюється новими, все більш досконалими апаратами. Сучасним супутникам дистанційного зондування, на відміну від тих, які діяли в 1960—1970-х роках, немає необхідності повертати на Землю зняті в космосі фотоплівки в спеціальних капсулах — на них встановлені суперлегкі оптичні телескопи та мініатюрні фотодетектори на основі ПЗ високошвидкісні лінії передачі даних з пропускною здатністюв сотні мегабіт за секунду. Крім оперативності отримання даних з'являється можливість ще й повної автоматизації обробки отриманих зображень на Землі. Оцифрована інформація - це вже не просто зображення, а найцінніша інформація для екологів, лісівників, землевпорядників та безлічі інших зацікавлених структур.
Зокрема, спектрозональні фотографії, отримані у весняний період, дають можливість прогнозувати врожай, виходячи із запасу вологи в ґрунті, у період вегетації рослин — виявляти місця вирощування наркотичних культур та вчасно вживати заходів щодо їх знищення.
Крім того, необхідно брати до уваги існуючі комерційні системи продажу споживачам відеозображень поверхні Землі (фотографій). Першими такими системами було спочатку угруповання американських цивільних супутників LANDSAT, а потім французьких SPOT. При відомих обмеженнях і відповідно до певних розцінок споживачі у всьому світі можуть набувати зображення районів Землі, що їх цікавлять, з роздільною здатністю 30 і 10 метрів. Нинішні ж, куди досконаліші супутники цивільного спрямування — ICONOS-2, QUICK BIRD-2 (США) та EROS-AI (Ізраїль—США) — після зняття обмежень американським урядом дозволяють купувати фотографії земної поверхні з роздільною здатністю до 0,5 метра. панхроматичному режимі та до 1 метра — у багатоспектральному.
Впритул до супутників ДЗЗ примикають метеорологічні космічні апарати. Розвиток їхньої мережі на навколоземних орбітах суттєво підвищило надійність прогнозу погоди та дозволило обходитися без великих мереж наземних метеостанцій. А випуски новин, що виходять сьогодні в усьому світі, супроводжуються анімованими зображеннями циклонів, трас переміщення хмарності, тайфунів та інших явищ, які створюються на основі даних метеосупутників, дозволяють кожному з нас на власні очі переконатися в реальності природних процесів, що відбуваються на Землі.
Супутники-«вчені»
За великим рахунком, кожен із штучних супутників – це винесений за межі Землі інструмент пізнання навколишнього світу. Наукові супутники можна назвати своєрідними полігонами для перевірки нових ідей і конструкцій та отримання унікальної інформації, яку ніяк інакше не видобути.
У середині 1980-х років NASA було прийнято програму створення чотирьох астрономічних обсерваторій, розміщених у космосі. З тими чи іншими затримками усі чотири телескопи було запущено на орбіту. Першим розпочав свою роботу «ХАББЛ» (1990 рік), призначений для дослідження Всесвіту у видимому діапазоні довжин хвиль, за ним пішов «КОМПТОН» (1991 рік), який вивчав космічний простір за допомогою гамма-променів, третім був «ЧАНДРА» (1999 рік) ), який використовував рентгенівські промені, а завершив цю велику програму «СПІТЦЕР» (2003 рік), частку якого припав інфрачервоний діапазон. Назви всім чотирьом обсерваторіям було надано на честь видатних американських учених.
«ХАББЛ», який працює на навколоземній орбіті вже 15-й рік, постачає на Землю унікальні зображення далеких зірок та галактик. За тривалий термін служби телескоп неодноразово ремонтувався під час польотів шатлів, але після загибелі «Колумбії» 1 лютого 2003 року запуски космічних «човників» було припинено. Планується, що «ХАББЛ» пробуде на орбіті до 2010 року, після чого, виробивши свій ресурс, буде знищено. «КОМПТОН», який передавав Землю зображення джерел гамма-випромінювання, припинив своє існування 1999 року. «ЧАНДРА» продовжує справно постачати інформацію про рентгенівські джерела. Всі три цих телескопа призначалися вченими для роботи на високоеліптичних орбітах, щоб зменшити вплив на них магнітосфери Землі.
Що ж до «СПІТЦЕРА», здатного вловлювати найслабше теплове випромінювання, що виходить від холодних віддалених об'єктів, то він на відміну від своїх побратимів, що обертаються навколо нашої планети, знаходиться на сонячній орбіті, поступово віддаляючись від Землі на 7° на рік. Для того щоб сприймати вкрай слабкі теплові сигнали, що виходять із глибин космосу, «СПІТЦЕР» охолоджує свої сенсори до температури, яка перевищує абсолютний нуль лише на 3°.
З науковою метоюв космос запускають не тільки громіздкі і складні наукові лабораторії, а й маленькі супутники-кульки, забезпечені скляними віконцями, що містять усередині кутові відбивачі. Параметри траєкторії польотів таких мініатюрних супутників з високим ступенем точності відстежуються за допомогою наведеного на них лазерного випромінювання, що дає змогу отримувати інформацію про найменші зміни в стані гравітаційного поля Землі.
Найближчі перспективи
Космічний машинобудування, що набув такого бурхливого розвитку наприкінці XX століття, не зупиняється у своєму прогресі ні на один рік. Супутники, які здавалися ще якихось 5-10 років тому верхом технічної думки, змінюють на орбіті нові покоління космічних апаратів. І хоча еволюція штучних супутників Землі стає все більш швидкоплинною, вдивляючись у майбутнє, можна спробувати побачити основні перспективи розвитку безпілотної космонавтики.
Рентгенівські та оптичні телескопи, що літають у космосі, вже подарували вченим чимало відкриттів. Тепер до запуску готуються цілі орбітальні комплекси, оснащені цими приладами. Такі системи дозволять провести масове дослідження зірок нашої Галактики щодо наявності в них планет.
Ні для кого не секрет, що сучасні радіотелескопи земного базування отримують картинки зоряного неба з роздільною здатністю, що на порядки перевершує досягнуте в оптичному діапазоні. Сьогодні для такого роду дослідницьких інструментів настав час виведення в космос. Ці радіотелескопи будуть запущені на високі еліптичні орбіти з максимальним віддаленням від Землі на 350 тис. км.
Неподалік той день, коли в космосі буде збудовано заводи з виробництва особливо чистих кристалів. І це стосується не лише біокристалічних структур, так потрібних медицині, а й матеріалів для напівпровідникової та лазерної промисловості. Навряд чи це будуть супутники — тут швидше знадобляться відвідувані або роботизовані комплекси, а також транспортні кораблі, що до них пристикуються, що доставляють вихідні продукти і плоди позаземної технології, що привозять на Землю.
Не за горами і початок колонізації інших планет. У таких тривалих польотах без створення замкнутої екосистеми не обійтися. І біологічні супутники (літаючі оранжереї), що імітують далекі космічні перельоти, з'являться на навколоземній орбіті в недалекому майбутньому.
Однією з найфантастичніших завдань, при цьому вже сьогодні з технічної точки зору є абсолютно реальною, є створення космічної системи глобальної навігації та спостереження земної поверхні з точністю до сантиметрів. Така точність позиціонування знайде застосування в різних областях життя. Насамперед цього потребують сейсмологи, які сподіваються, відстежуючи найменші коливання земної кори, навчитися передбачати землетруси.
На сьогодні найбільш економічним способом виведення супутників на орбіту є одноразові ракети-носії, причому чим ближче до екватора знаходиться космодром, тим дешевше виявляється запуск і тим більше корисне навантаження, що виводиться в космос. І хоча нині вже створено та успішно функціонує плавуча, а також літакова пускові установки, добре розвинена інфраструктура навколо космодрому ще довго буде основою для успішної діяльності землян з освоєння навколоземного простору.
Олександр Спірін, Марія Побєдинська
Редакція висловлює подяку Олександру Кузнєцову за допомогу у підготовці матеріалу.
Сергій Ревнива, заступник керівника дирекції ГЛОНАСС, директор департаменту розвитку системи ГЛОНАСС ВАТ «Інформаційні супутникові системи ім. академіка М.Ф. Решетнєва»
Мабуть, немає жодної галузі економіки, де б не застосовувалися технології супутникової навігації - від усіх видів транспорту до сільського господарства. І області застосування постійно розширюються. Причому, здебільшого, приймальні пристрої приймають сигнали як мінімум двох глобальних навігаційних систем - GPS та ГЛОНАСС.
Стан питання
Так уже вийшло, що застосування ГЛОНАСС саме в космічній галузі в Росії не таке велике, як цього можна було б очікувати, враховуючи той факт, що основним розробником системи ГЛОНАСС є Роскосмос. Так, вже багато наших космічних апаратів, носіїв, розгінних блоків мають у складі бортової апаратури приймачі ГЛОНАСС. Але поки що вони - або допоміжні засоби, або використовуються у складі корисного навантаження. Досі проведення траєкторних вимірів, визначення орбіт навколоземних космічних апаратів, синхронізації здебільшого використовуються наземні засоби командно-вимірювального комплексу, багато хто з яких давно виробили свій ресурс. Крім того, вимірювальні засобирозташовуються на території Російської Федерації, що дозволяє забезпечити глобальне покриття всієї траєкторії космічних апаратів, що позначається точності орбіти. Застосування навігаційних приймачів ГЛОНАСС у складі штатної бортової апаратури траєкторних вимірювань дозволить отримати точність орбіти низькоорбітальних КА (становлять основну частину орбітального угруповання) на рівні 10 сантиметрів у будь-якій точці орбіти в реальному часі. При цьому немає необхідності залучати до проведення траєкторних вимірювань кошти командно-вимірювального комплексу, витрачати кошти на забезпечення їхньої працездатності та зміст особового складу. Достатньо мати одну-дві станції для прийому навігаційної інформації з борту і передачі в центр управління польотом на вирішення завдань планування. Такий підхід змінює всю стратегію балістико-навігаційного забезпечення. Але ця технологія вже досить добре у світі відпрацьована і особливої складності не становить. Тут потрібно лише ухвалення рішення про перехід на таку технологію.
Значну кількість низькоорбітальних космічних апаратів становлять супутники дистанційного зондування Землі та розв'язання наукових завдань. З розвитком технологій та засобів спостереження, підвищення роздільної здатності, підвищуються вимоги до точності прив'язування одержуваної цільової інформації до координат супутника в момент зйомки. В апостеріорному режимі для обробки знімків та наукових даних у багатьох випадках точність орбіти потрібно знати на рівні сантиметрів.
Для спеціальних космічних апаратів геодезичного класу (типу Lageos, Еталон), які спеціально створені для вирішення фундаментальних завдань вивчення Землі та уточнення моделей руху космічних апаратів, сантиметрові точності орбіт вже досягнуто. Але треба мати на увазі, що ці апарати літають за межами атмосфери та мають сферичну форму, щоб мінімізувати невизначеність збурень сонячного тиску. Для траєкторних вимірювань використовується глобальна міжнародна мережа лазерних далекомірів, що коштує недешево, і робота коштів залежить від погодних умов.
Космічні апарати ДЗЗ та науки в основному літають на висотах до 2000 км, мають складну геометричну форму, повною мірою зазнають обурення від атмосфери та сонячного тиску. Задіяти лазерні засоби міжнародних служб не завжди є можливим. Тому завдання отримання орбіт таких супутників із сантиметровою точністю є дуже непростим. Потрібно використання спеціальних моделей руху та методів обробки інформації. За останні 10-15 років у світовій практиці досягнуто значного прогресу для вирішення таких завдань з використанням бортових високоточних навігаційних приймачів ДПС (в основному - GPS). Піонером у цій галузі виступив супутник Topex-Poseidon (спільний проект NASA-CNES, 1992-2005 рр., висота 1 336 км, спосіб 66), точність орбіти якого ще 20 років тому була забезпечена на рівні 10 см (2,5 см по радіусом).
У найближче десятиліття в Російській Федерації заплановано до запуску чимало космічних апаратів ДЗЗ для вирішення прикладних завдань різного призначення. У тому числі для ряду космічних систем потрібна прив'язка цільової інформації з дуже високою точністю. Це завдання розвідки, картографування, моніторингу льодової обстановки, надзвичайних ситуацій, метеорології, а також радий фундаментальних наукових завдань у галузі вивчення Землі та світового океану, побудови високоточної динамічної моделі геоїду, високоточних динамічних моделейіоносфери та атмосфери. Точність становища космічного апарату вже потрібно знати лише на рівні сантиметрів усім витку орбіти. Йдеться про апостеріорну точність.
Це вже непросте завдання для космічної балістики. Мабуть, єдиний спосіб, який може забезпечити вирішення цього завдання, - використання вимірювань бортового навігаційного приймача ДПСС та відповідних засобів високоточної обробки навігаційної інформації на землі. У більшості випадків це комбінований приймач, що працює за системами GPS та ГЛОНАСС. У ряді випадків можуть бути висунуті вимоги застосування системи ГЛОНАСС.
Експеримент із високоточного визначення орбіт за допомогою ГЛОНАСС
У нас в країні технологія отримання високоточних координат за допомогою навігаційних приймачів геодезичного класу досить добре відпрацьована для вирішення геодезичних та геодинамічних завдань на Землі. Це технологія так званого високоточного позиціонування (precise point positioning). Особливістю технології є таке:
* для обробки вимірювань навігаційного приймача, координати якого необхідно уточнити, інформація з навігаційних кадрів сигналів ГНСС не використовується. Навігаційні сигнали використовуються тільки для вимірювань дальності, переважно на основі вимірювання фази несучої частоти сигналу;
* В якості ефемерідно-часової інформації навігаційних космічних апаратів використовуються високоточні орбіти та поправки бортового годинника, які отримані на основі постійної обробки вимірювань глобальної мережістанцій прийому навігаційних сигналів ДПСС. В основному зараз використовуються рішення Міжнародної служби ДПС (IGS);
* Виміри навігаційного приймача, координати якого потрібно визначити, обробляються спільно з високоточною ефемерідно-часової інформацією з використанням спеціальних методів обробки.
В результаті координати приймача (фазового центру антени приймача) можуть бути одержані з точністю одиниць сантиметрів.
Для вирішення наукових завдань, а також для задач землеустрою, кадастру, будівництва в Росії вже протягом кількох років такі засоби існують і широко застосовуються. У той же час, інформації про засоби, які можуть вирішувати завдання високоточного визначення орбіт низькоорбітальних КА, автор дотепер не мав.
Проведений кілька місяців тому ініціативний експеримент показав, що прототипи таких засобів ми маємо, і вони можуть бути використані для створення штатних галузевих засобів високоточного балістико-навігаційного забезпечення низькоорбітальних КА.
В результаті експерименту підтверджено можливість використання існуючих прототипів для високоточного визначення орбіти низькоорбітальних КА на рівні кількох сантиметрів.
Для експерименту було обрано літаючий вітчизняний КА ДЗЗ «Ресурс-П» № 1 (навколокругова сонячно-синхронна орбіта із середньою висотою 475 км.), оснащений комбінованим навігаційним приймачем ГЛОНАСС/GPS. Для підтвердження результату обробка даних була повторена для геодезичних КА системи GRACE (спільний проект NASA та DLR, 2002-2016 рр., висота 500 км, спосіб 90), на борту яких були встановлені приймачі GPS. Особливості експерименту такі:
* З метою оцінки можливостей системи ГЛОНАСС для визначення орбіти КА «Ресурс-П» (загальний вигляд представлений на рис. 1) використовувалися вимірювання тільки системи ГЛОНАСС (4 комплекти бортових навігаційних приймачів розробки ВАТ «РІРВ»);
* для отримання орбіти КА системи GRACE (загальний вигляд представлений на рис. 2) використовувалися вимірювання лише системи GPS (вимірювання знаходяться у вільному доступі);
* як асистуючу інформацію використовувалися високоточні ефемериди та поправки бортового годинника навігаційних супутників систем ГЛОНАСС та GPS, які отримані в ІАЦ КВНО ЦНІІмаш на основі обробки вимірювань станцій глобальної мережі IGS (дані знаходяться у вільному доступі). Оцінку точності цих даних службою IGS представлено на рис. 3 і становить близько 2,5 см. Розташування глобальної мережі станцій ГЛОНАСС/GPS служби IGS представлено на рис. 4;
* макетний зразок апаратно-програмного комплексу, що забезпечує високоточне визначення орбіти низькоорбітальних КА (ініціативна розробка ЗАТ «ГЕО-ЦУП»). Зразок також забезпечує декодування вимірювань бортових приймачів КА «Ресурс-П» з використанням високоточної ефемерідно-часової інформації та врахування особливостей сеансної роботи бортових приймачів. Макетний зразок пройшов відпрацювання вимірювань КА системи GRACE.
Мал. 1. Загальний вигляд космічного апарату "Ресурс-П".
Мал. 2. Загальний вигляд КА системи GRACE.
Мал. 3. Оцінка точності ефемерид ІАЦ КВНВ ЦНІІмаш службою IGS. Точність ефемеридної інформації, що асистує, навігаційних КА ГЛОНАСС (позначення - IAC, темно-сині точки на графіку) становить 2,5 см.
Мал. 4. Розташування глобальної мережі станцій ГЛОНАСС/GPS міжнародної служби IGS (джерело - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).
В результаті експерименту отримано безпрецедентний результат для вітчизняного балістико-навігаційного забезпечення низькоорбітальних космічних апаратів:
* З урахуванням асистуючої інформації та реальних вимірювань бортових навігаційних приймачів КА «Ресурс-П» тільки за вимірюваннями ГЛОНАСС було отримано високоточну орбіту цього КА з точністю 8-10 см (див. рис. 5).
* З метою підтвердження результату в ході експерименту аналогічні розрахунки були проведені для геодезичних КА системи GRACE, але вже з використанням вимірювань GPS (див. рис. 6). Точність орбіти цих КА була отримана на рівні 3-5 см, що повністю збігається із результатами провідних центрів аналізу служби IGS
Мал. 5. Точність орбіти КА «Ресурс-П», отриманої за вимірами тільки ГЛОНАСС з використанням інформації, що асистує, оцінена за вимірами чотирьох комплектів бортових навігаційних приймачів.
Мал. 6. Точність орбіти КА GRACE-B, отриманої за вимірами лише GPS з використанням інформації, що асистує.
Система АННКА першого етапу
На підставі результатів проведеного експерименту об'єктивно випливають висновки:
У Росії її існує значний доробок вітчизняної розробки на вирішення завдань високоточного визначення орбіт низькоорбітальних КА на конкурентоспроможному рівні із зарубіжними центрами обробки інформації. На основі цього зачепила створення постійно діючого галузевого балістичного центру для вирішення таких завдань не вимагатиме великих витрат. Цей центр зможе надавати всім зацікавленим організаціям, яким потрібна прив'язка до координат інформації з супутників ДЗЗ, послуги з високоточного визначення орбіт будь-яких супутників ДЗЗ, які оснащені апаратурою супутникової навігації ГЛОНАСС та/або ГЛОНАСС/GPS. У перспективі можуть використовуватись і вимірювання китайської системи BeiDou та європейської Galileo.
Вперше показано, що за вимірами системи ГЛОНАСС при вирішенні високоточних завдань можна забезпечити точність рішень практично не гірше, ніж за вимірами GPS. Підсумкова точність залежить в основному від точності ефемеридної інформації, що асистує, і точності знання моделі руху низькоорбітальних КА.
Подання результатів вітчизняних систем ДЗЗ з високоточною прив'язкою до координат різко підвищить її значущість і конкурентоспроможність (з урахуванням зростання та ринкової ціни) на світовому ринку результатів дистанційного зондування Землі.
Таким чином, для створення першої черги системи Асистуючої Навігації для Низькоорбітальних КА (умовна назва - система АННКА) в Російській Федерації є (або знаходяться в стадії створення) всі складові частини:
* є власне базове спеціальне програмне забезпечення, яке дозволяє незалежно від операторів ГЛОНАСС та GPS отримувати високоточну ефемерідно-тимчасову інформацію;
* Є прототип спеціального програмного забезпечення, на основі якого в найкоротші терміни може бути створений штатний апаратно-програмний комплекс визначення орбіт низькоорбітальних КА з точністю на рівні сантиметрів;
* є вітчизняні зразки бортових навігаційних приймачів, які дозволяють вирішувати завдання з такою точністю;
* Роскосмосом створюється власна глобальна мережа станцій прийому навігаційних сигналів ГНСС.
Архітектура системи АНК для реалізації першого етапу (апостеріорний режим) показана на рис. 7.
Функції системи такі:
* отримання вимірювань від глобальної мережі до центру обробки інформації системи АННКА;
* формування високоточних ефемерид для навігаційних космічних апаратів систем ГЛОНАСС та GPS (у перспективі – для систем BeiDou та Galileo) у центрі АННКА;
* Отримання вимірювань бортової апаратури супутникової навігації, встановленої на борту низькоорбітального КА ДЗЗ та передача її в центр АННКА;
* Розрахунок високоточної орбіти КА ДЗЗ у центрі АННКА;
* передача високоточної орбіти КА ДЗЗ до центру обробки даних наземного спеціального комплексу системи ДЗЗ.
Система може бути створена у найкоротші терміни, навіть у рамках існуючих заходів федеральної цільової програми підтримки, розвитку та використання системи ГЛОНАСС.
Мал. 7. Архітектура системи АННКА на першому етапі (апостеріорний режим), що забезпечує визначення орбіт низькоорбітальних КА на рівні 3-5 см.
Подальший розвиток
Подальший розвиток системи АННКА у напрямі реалізації режиму високоточного визначення та прогнозування орбіти низькоорбітальних КА в реальному часі на борту може докорінно змінити всю ідеологію балістико-навігаційного забезпечення такого роду супутників та повністю відмовитися від використання вимірювань наземних засобів командно-вимірювального комплексу. Важко сказати, наскільки, але експлуатаційні витрати на баллістико-навігаційне забезпечення будуть скорочені значно, враховуючи оплату роботи наземних засобів та персоналу.
У США в NASA така система створена понад 10 років тому на базі зв'язкової супутникової системи для забезпечення управління космічними апаратами TDRSS та створеної раніше глобальної системи високоточної навігації GDGPS. Система отримала назву TASS. Вона забезпечує інформацією, що асистує, всі наукові космічні апарати і супутники ДЗЗ на низьких орбітах з метою вирішення на борту завдань визначення орбіт в реальному часі на рівні 10-30 см.
Архітектура системи АННКА на другому етапі, що забезпечує вирішення задач визначення орбіт на борту з точністю 10-30 см в реальному часі, показано на рис. 8:
Функції системи АННКА на другому етапі наступні:
* Отримання вимірювань від станцій прийому навігаційних сигналів ГНСС глобальної мережі в реальному часі в центр обробки даних АННКА;
* формування високоточних ефемерид для навігаційних космічних апаратів систем ГЛОНАСС та GPS (у перспективі – для систем BeiDou та Galileo) у центрі АННКА в реальному часі;
* Закладання високоточних ефемерид на КА-ретранслятор зв'язкових систем (постійно, в реальному часі);
* ретрансляція високоточних ефемерид (асистуючої інформації) супутниками-ретрансляторами для низькоорбітальних КА ДЗЗ;
* отримання високоточного положення КА ДЗЗ на борту за допомогою спеціальної апаратури супутникової навігації, здатної обробляти навігаційні сигнали ГНСС, що приймаються, спільно з асистуючою інформацією;
* передача цільової інформації з високоточною прив'язкою до центру обробки даних наземного спеціального комплексу ДЗЗ.
Мал. 8. Архітектура системи АННКА на другому етапі (режим реального часу), що забезпечує визначення орбіт низькоорбітальних КА на рівні 10-30 см у реальному часі на борту.
Проведений аналіз існуючих можливостей, експериментальні результати показують, що в Російській Федерації є гарний заділ для створення системи високоточної асистуючої навігації низькоорбітальних космічних апаратів, що дозволить значно скоротити витрати на управління цими апаратами та скоротити відставання від провідних космічних держав у галузі високоточної навігації КА у вирішенні актуальних наукових та прикладних завдань. Для того, щоб зробити необхідний крок в еволюції технології управління низькоорбітальними КА, необхідно лише ухвалити відповідне рішення.
Система АННКА першого етапу може бути створена вже в найкоротші терміни з мінімальними витратами.
Для переходу до другого етапу потрібно реалізувати комплекс заходів, який має бути передбачений у рамках державних або федеральних цільових програм:
* Створення спеціальної зв'язкової супутникової системи для забезпечення безперервного управління навколоземними космічними апаратами, або на геостаціонарній орбіті, або на похилих геосинхронних орбітах;
* модернізація апаратно-програмного комплексу формування асистуючої ефемеридної інформації в реальному часі;
* Завершення створення російської глобальної мережі станцій прийому навігаційних сигналів ГНСС;
* розробка та організація виробництва бортових навігаційних приймачів, здатних обробляти навігаційні сигнали ГНСС разом з інформацією, що асистує, в реальному часі.
Реалізація цих заходів - серйозна, але цілком реалізована робота. Вона може бути виконана підприємствами ОРКК з урахуванням вже запланованих заходів у рамках Федеральної космічної програми та у рамках Федеральної цільової програми підтримки, розвитку та використання системи ГЛОНАСС з урахуванням відповідних коригувань. Оцінка витрат за її створення та економічного ефекту - необхідний етап, що має бути зроблено з урахуванням запланованих проектів створення космічних систем комплексів дистанційного зондування Землі, систем супутникового зв'язку, космічних систем та комплексів наукового призначення. Існує абсолютна впевненість, що ці витрати себе виправдають.
На закінчення автор висловлює щиру подяку провідним фахівцям у галузі вітчизняної супутникової навігації Аркадію Тюлякову, Володимиру Мітрікасу, Дмитру Федорову, Івану Скакуну за організацію експерименту та надання матеріалів для цієї статті, міжнародній службі IGS та її керівникам – Урсу Хугентоблю та Руфі в повному обсязі використовувати вимірювання глобальної мережі станцій прийому навігаційних сигналів, а також усім, хто допомагав і не заважав.
Метод дистанційного зондування Землі
Дистанційне зондування – це отримання будь-якими неконтактними
методами інформації про поверхню Землі, об'єкти на ній або в її надрах.
Традиційно до даних дистанційного зондування відносять ті методи,
які дозволяють отримати з космосу або з повітря зображення земного
поверхні в будь-яких ділянках електромагнітного спектру (тобто за допомогою
електромагнітних хвиль (ЕМВ).
Переваги методу дистанційного зондування Землі полягає в
наступному:
актуальність даних на момент зйомки (більшість картографічних
матеріалів безнадійно застаріли);
висока оперативність одержання даних;
висока точність обробки даних за рахунок застосування GPS-технологій;
висока інформативність (застосування спектрозональної, інфрачервоної та
радарної зйомки дозволяє побачити деталі, не помітні на звичайних
знімках);
економічна доцільність (витрати отримання інформації
за допомогою ДЗЗ істотно нижче за наземні польові роботи);
можливість отримання тривимірної моделі місцевості (матриці рельєфу) за
рахунок використання стереорежиму або лідарних методів зондування та,
як наслідок, можливість проводити тривимірне моделювання ділянки
земної поверхні (системи віртуальної дійсності).
Види зондування за джерелом сигналу:
Види зондування за місцем розміщення апаратури:
Космічна зйомка (фотографічна або оптико-електронна):
панхроматична (частіше в одному широкому видимому ділянці спектру) - найпростіший
приклад чорно-біла зйомка;
кольорова (зйомка в кількох, частіше за реальні кольори на одному носії);
багатозональна (одночасна, але роздільна фіксація зображення в різних
зонах спектру);
радарна (радіолокаційна);
Аерофотозйомка (фотографічна або оптико-електронна):
Ті самі види ДЗЗ, що й у космічній зйомці;
Лідарна (лазерна).
Можливість виявити та виміряти те чи інше явище, об'єкт чи процес
визначається роздільною здатністю сенсора.
Види дозволів: Характеристики сенсорів апаратів ДЗЗ
Короткі характеристики космічних апаратів для отримання даних
дистанційного зондування Землі комерційного використання Аерофотокомплекс, інтегрований з GPS-приймачем Приклади аерофотознімків різного оптичного дозволу
0,6 м
2м
6м Пташиного польоту в оптичному та тепловому (інфрачервоному) спектрах
Зліва – кольоровий аерознімок
нафтобази, праворуч – нічний
тепловий знімок тієї ж
території. Крім чіткого
розрізнення порожніх (світлі
гуртки)
і
наповнених
ємностей, тепловий знімок
дозволяє виявити витоку
з
резервуару
(3)
і
трубопроводу (1,2). Сенсор
САВР,
зйомка
Центру
екологічного
і
техногенного моніторингу;
Тригірський. Радарний космічний знімок
Радарні знімки дозволяють виявляти на поверхні води нафту та нафтопродукти.
завтовшки плівки від 50 мкм. Інше застосування радарних знімків – оцінка
вологовмісту грунтів.
10.
Радарний космічний знімокРадарна інтерферометрія дозволяє виявляти з навколоземної орбіти деформації
земної поверхні в частині сантиметра. На цьому зображенні показані деформації,
виниклі за кілька місяців розробки нафтового родовища Белрідж в
Каліфорнія. Колірна шкала показує вертикальні усунення від 0 (чорний-синій) до –
58 мм (червоно-коричневий). Обробку виконано фірмою Atlantis Scientific за знімками ERS1
11.
Наземний комплекс прийому та обробки даних ДЗЗ
(НКПОД) призначений для прийому даних ДЗЗ від
космічних апаратів, їх обробки та зберігання.
До складу конфігурації НКПОД входять:
антенний комплекс;
приймальний комплекс;
комплекс синхронізації, реєстрації та структурного
відновлення;
Комплекс програмного забезпечення.
Для забезпечення максимального радіусу
огляду
антенний
комплекс
повинен
встановлюватися так, щоб горизонт був
відкритий від кутів місця 2 град. і вище в
будь-якому азимутальному напрямку.
Для якісного прийому суттєвим
є
відсутність
радіоперешкод
в
діапазоні від 8,0 до 8,4 ГГц (передавальні
пристрої радіорелейних, тропосферних та
інших ліній зв'язку).
12.
Наземний комплекс прийому та обробки даних ДЗЗ (НКПОД)НКПОД забезпечує:
формування заявок на планування зйомки земної поверхні та прийому
даних;
розпакування інформації з сортуванням за маршрутами та виділенням масивів
відеоінформації та службової інформації;
відновлення рядково-лінійної структури відеоінформації, декодування,
радіометричну корекцію, фільтрацію, перетворення динамічного
діапазону, формування оглядового зображення та виконання інших операцій
цифрової первинної обробки;
аналіз якості отриманих зображень з використанням експертних та
програмних методів;
каталогізацію та архівацію інформації;
геометричну корекцію та геоприв'язку зображень з використанням даних
про параметри кутового та лінійного руху космічних апаратів (КА) та/або
опорних точок біля;
ліцензійний доступ до даних, одержуваних із багатьох закордонних супутників ДЗЗ.
Програмне забезпечення для управління антеним та приймальним комплексом
виконує такі основні функції:
автоматичну перевіркуфункціонування апаратної частини НКПВД;
розрахунок розкладу сеансів зв'язку, тобто проходження супутника через зону видимості
НКПОД;
автоматичну активізацію НКПОД та прийом даних відповідно до
розкладом;
розрахунок траєкторії супутника та управління антенним комплексом для
супроводу супутника;
форматування прийнятого інформаційного потоку та запис його на жорсткий
диск;
індикацію поточного стану системи та інформаційного потоку;
автоматичне ведення журналів.
13.
Основні напрямки застосування супутникових систем глобального
позиціонування при геоінформаційному забезпеченні підприємств
нафтогазового сектора:
розвиток опорних геодезичних мереж усіх рівнів від глобальних до
знімальних, а також проведення нівелірних робіт з метою геодезичного
забезпечення діяльності підприємств;
забезпечення видобутку корисних копалин (відкрита технологія, бурові
роботи та ін);
геодезичне забезпечення будівництва, прокладання трубопроводів,
кабелів, шляхопроводів, ЛЕП та ін. інженерно-прикладних робіт;
землевпорядні роботи;
рятувально-попереджувальні роботи (геодезичне забезпечення при
лиха і катастрофи);
екологічні дослідження: координатна прив'язка розливів нафти, оцінка
площ нафтових плям та визначення спрямування їх руху;
зйомка та картографування всіх видів – топографічна, спеціальна,
тематична;
інтеграція з ГІС;
застосування у диспетчерських службах;
Навігація всіх видів - повітряна, морська, сухопутна.
14.
Пристрій та застосування супутникових систем глобальногопозиціонування у нафтогазовій галузі
Існуючі СГСП: GPS, ГЛОНАСС, Бейдоу, Galileo, IRNSS
Основні елементи супутникової системи навігації:
15.
ГЛОНАССОсновою системи є 24 супутники (і 2 резервні), що рухаються над
поверхнею Землі в трьох орбітальних площинах з нахилом орбітальних
площин 64,8° та висотою 19 100 км
маса – 1415 кг,
гарантований
термін
активного
існування - 7 років,
особливості - 2 сигнали для цивільних
споживачів,
по
порівнянні
зі
супутниками
попереднього покоління («Глонасс»)
точність позиціонування
об'єктів підвищено в 2,5 рази,
потужність СЕП - 1400 Вт,
початок льотних випробувань – 10 грудня
2003 року.
вітчизняна бортова ЦВМ на базі
мікропроцесора із системою команд VAX
11/750
маса – 935 кг,
гарантований
термін
активного
існування - 10 років,
нові навігаційні сигнали у форматі
CDMA, сумісні за форматом із системами
GPS/Galileo/Compass
за рахунок додавання сигналу CDMA в діапазоні
L3, точність навігаційних визначень у
форматі ГЛОНАСС підвищиться вдвічі за
порівняно із супутниками «Глонасс-М».
повністю російський апарат, відсутні
імпортні прилади
16.
Точність ГЛОНАССЗгідно з даними СДКМ на 22 липня 2011 року, помилки навігаційних
визначень ГЛОНАСС за довготою та широтою становили 4,46-7,38 м при
використання у середньому 7-8 КА (залежно від точки прийому). В теж
час помилки GPS становили 2,00-8,76 м при використанні в середньому 6-11
КА (залежно від точки прийому).
При спільному використанніобох навігаційних систем помилки
становлять 2,37-4,65 м при використанні в середньому 14-19 КА (в
залежно від точки прийому).
Склад групи КНР ГЛОНАСС на 13.10.2011:
Усього у складі ОГ ГЛОНАСС
28 КА
Використовуються за цільовим призначенням
21 КА
На етапі введення у систему
2 КА
Тимчасово виведені на
техобслуговування
4 КА
Орбітальний резерв
1 КА
На етапі виведення із системи
-
17.
Устаткування прийому сигналів ГЛОНАССЕкран приладу-навігатора Glospace з
відображенням плану московських вулиць
перспективної проекції та вказівкою
місцезнаходження спостерігача
НАП «ГРОТ-М» (НДІКП, 2003 р.)
один із перших зразків
18.
GPSОсновою системи є 24 супутники (і 6 резервних), що рухаються над
поверхнею Землі з частотою 2 обороти на добу по 6-ти круговим орбітальним
траєкторіям (по 4 супутники в кожній), висотою приблизно 20180 км з нахилом
орбітальних площин 55 °
Супутник системи GPS на орбіті
19.
Устаткування прийому сигналів GPS20.
Типи устаткування прийому сигналу СГПСнавігатор ( точний час; орієнтацію з боків світла; висоту над рівнем
моря; направлення на точку з координатами, заданими користувачем; поточну
швидкість, пройдена відстань, середня швидкість; поточне становище на
електронну карту місцевості; поточне положення щодо маршруту);
трекер (GPS/ГЛОНАСС +GSM, передає дані про місцезнаходження та переміщення,
не відображає картку на клієнтському обладнанні (тільки на сервері);
логер (трекер без GSM-модуля, записує дані про переміщення).
навігатор
трекер
Логер
лідируючого становища США, як світового лідера у розробці та використанні систем дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Основні зусилля державного регулювання галузі ДЗЗ у США спрямовані на заохочення розвитку ринкових
механізмів.
Основним документом у цій галузі є директива про космічну політику щодо використання комерційних систем ДЗЗ, затверджена президентом США
березня 1994 р., де викладалися основи політики США у сфері доступу іноземних замовників до ресурсів американських систем ДЗЗ.
Нова політика спрямована на подальше зміцнення лідируючого становища
світі американських компаній і охоплює такі сфери діяльності:
− ліцензування діяльності та функціонування КС ДЗЗ;
− використання ресурсів КС ДЗЗ на користь оборонних, розвідувальних та
інших державних установ США;
− доступ іноземних замовників (державних та комерційних) до ресурсів ДЗЗ, експорт технологій та матеріалів ДЗЗ;
− міжурядове співробітництво у галузі військової та комерційної космічної видової зйомки.
Основна мета політики - посилення та захист національної безпеки США та інтересів країни на міжнародній арені шляхом зміцнення лідируючих позицій у
області КС ДЗЗ та розвитку національної промисловості. Завдання, які переслідує політика - стимулювання зростання економіки, захист довкілля та зміцнення
наукової та технологічної переваги.
Нова директива стосується і області комерціалізації систем зондування.
На некомерційній основі, за оцінкою експертів, технології ДЗЗ не лише не отримають розвитку, а й відкинуть США (як і будь-яку іншу країну) далеко від провідних позицій у світі. Космічні видові матеріали, на думку уряду США,
стають затребуваною урядовими відомствами їх потреб продукцією систем ДЗЗ, одержуваної на комерційній основі. При цьому переслідується і одна з
Головною метою є звільнення Національної розвідувальної спільноти від великого обсягу запитів на цю продукцію від різних відомств США. Другим, але не менш важливим завданням нової політики уряду в галузі космосу стає комерціалізація систем ДЗЗ з метою подальшого зміцнення у світі лідируючого
положення американських компаній – операторів космічних систем зондування. Директива визначає порядок ліцензування діяльності системи ДЗЗ у
інтересах МО, розвідки та інших відомств, наприклад, Держдепу тощо. А також вона встановлює певні обмеження для іноземних замовників продукції
систем ДЗЗ та експорту технологій та матеріалів для неї та визначає основу міжурядового співробітництва в галузі військових та комерційних видів
Зроблені кроки уряду США забезпечують посилення та захист національної безпеки, а також створення сприятливих умов для країни на міжнародній арені шляхом зміцнення лідируючого становища Америки в області
ДЗЗ та розвитку власної промисловості. З цією метою урядом країни
надано величезні повноваження національному управлінню картографії та видової інформації США – NIMA, що входить як структурний підрозділ до складу розвідувальної спільноти Штатів. NIMA функціонально відповідає за збір, розподіл видової інформації, що отримується від космічних систем ДЗЗ, серед
державних відомств та іноземних споживачів, отримання та розповсюдження
яких провадиться тільки зі схвалення Держдепартаменту США. Міністерство торгівлі та NASA зобов'язані координувати запити на продукцію ДЗЗ у комерційному секторі за напрямами. При цьому передбачається використання однієї і тієї ж видової інформації різними відомствами, які мають інтерес до одних і тих самих районів зйомок.
Цивільні потреби в галузі ДЗЗ визначають міністерства торгівлі,
внутрішніх справ та космічне агентство NASA. Вони ж виділяють відповідні кошти для реалізації проектів у цій галузі. Сприяння реалізації
Цивільних урядових програм ДЗЗ надає управління NIMA. Ця
організація є головною також у підготовці планів заходів щодо реалізації нової космічної політики, у розробці яких, крім NIMA, беруть участь міністри оборони, торгівлі, держдеп та директор центральної розвідки (за сумісництвом та директор ЦРУ).
Геоінноваційне агентство «Іннотер»
Характерно, що це питання й вирішуються законодавчо, як обговорення та прийняття законів. Враховують, що такі урядові кошти ДЗЗ, як Landsat,
Terra, Aqua та інші будуть використовуватися для вирішення оборонних та розвідувальних завдань тоді, коли компанії-оператору отримання інформації за допомогою комерційних систем ДЗЗ стає невигідним. NIMA створює все необхідні умовипромисловості США для отримання конкурентної переваги перед іншими
країнами. Уряд Штатів гарантує підтримку розвитку ринку систем ДЗЗ, він залишає за собою право обмеження продажів видової продукції в ті чи інші
держави на користь дотримання провідної ролі США у космічних засобах ДЗЗ. Директива передбачає, що ЦРУ та МО повинні відстежувати притаманними їм
методами та способами стан розвитку ДЗЗ в інших країнах для того, щоб промисловість США не втратила провідного становища у світі на ринках коштів ДЗЗ.
Уряд США не забороняє своєму МО закуповувати будь-які видові матеріали
у комерційних фірм. Пряма вигода зрозуміла: немає необхідності запуску нового або перенацілювання вже працюючого супутника ДЗЗ на військовий район, що цікавить. Та й оперативність стає найвищою. Це і робить із задоволенням міноборони США,
розвиваючи тим самим комерційні структури, що займаються розробкою та
застосуванням систем ДЗЗ.
Основні ідеї нової космічної політики:
− законодавчо закріплюється, що ресурси американських КС ДЗЗ будуть в
максимально використовуватися для вирішення оборонних, розвідувальних
завдань, забезпечення внутрішньої та міжнародної безпеки та в інтересах
цивільних користувачів;
− урядові системи ДЗЗ (наприклад, Landsat, Terra, Aqua) будуть
орієнтовані на завдання, які не можуть ефективно вирішуватись операторами КС
ДЗЗ через економічні чинники, інтереси забезпечення національної
безпеки або з інших причин;
− встановлення та розвиток довготривалого співробітництва між
урядовими органами та аерокосмічною промисловістю США, забезпечення оперативного механізму ліцензійної діяльності в галузі функціонування операторів систем ДЗЗ та експорту технологій та матеріалів ДЗЗ;
− створення умов, що забезпечують промисловості США конкурентні переваги у сфері надання послуг ДЗЗ іноземним
урядовим та комерційним споживачам.
Геоінноваційне агентство «Іннотер»
Нова політика в галузі ДЗЗ – перший крок адміністрації Буша щодо перегляду космічної політики США. Очевидно, що прийняття документа пройшло за активного
лобіюванні корпорацій аерокосмічної промисловості, які із задоволенням сприйняли нові правила гри. Попередня політика, визначена директивою PDD-23, сприяла появі та розвитку комерційних засобів високого дозволу. Новий документ гарантує держпідтримку розвитку ринку ДЗЗ, а
також встановлює, що нові комерційні проекти промисловість розроблятиме з урахуванням потреб у видовій продукції, визначених цивільними
та оборонними відомствами.
Інший важливий аспект - держава стає "міжнародним штовхачем"
комерційної інформації ДЗЗ У структурі продажу видової інформації комерційних операторів і раніше переважали оборонні та інші державні замовники.
Однак масштаби закупівель були порівняно невисокими і ринок космічних.
матеріалів ДЗЗ розвивався повільно. В останні роки після появи КС ДЗЗ високого дозволу (0.5-1 м) ситуація стала змінюватися. Комерційні системи високого та середнього дозволу нині розглядаються як найважливіше доповнення
військових космічних систем, що дозволяє підвищити оперативність виконання замовлень
та продуктивність інтегрованої системи в цілому, розмежувати функції та розширити коло користувачів видової інформації.
Протягом останніх 5-7 років видова зйомка за допомогою комерційних КА стала найважливішим джерелом актуальної та високоякісної видової інформації через
ряду причин:
− ресурс військових систем видової розвідки обмеженийчерез розширення кола завдань та числа споживачів, внаслідок чого знизилася оперативність розв'язання задач оглядової зйомки;
− комерційна видова продукція середнього та низького дозволу стала доступнішою,
через запровадження принципів прямого мовлення та зростання пропозиції послуг на міжнародному ринку;
− ринок знімків високого дозволу (до 1 м і краще) значно зріс, і збільшилася кількість операторів комерційних систем видової зйомки, що призвело до посилення конкуренції та зниження вартості послуг;
− комерційна видова продукція не має грифу секретності, тому підлягає широкому поширенню серед низових ланок управління Збройних сил, командування союзних сил, інших відомств (МЗС, МНС, прикордонна служба) та
навіть ЗМІ.
Геоінноваційне агентство «Іннотер»
31 серпня 2006 року президент США Джордж Буш схвалив концепцію «Національна космічна політика США», в якій представлені
основоположні принципи, цілі, завдання та напрями діяльності американського військово-політичного керівництва, федеральних міністерств та відомств, а також комерційних структур щодо використання космічного простору в національних інтересах. Цей документ замінив однойменну президентську директиву 1996 року.
Вихід «національної космічної політики» був зумовлений підвищенням значущості космічних систем у забезпеченні національної безпеки Сполучених Штатів, а
також необхідністю приведення реалізованої космічної політики у відповідність до нових умов обстановки.
Реалізація космічних програм оголошено пріоритетним напрямом діяльності. При цьому американське військово-політичне керівництво буде
дотримуватися низки основних принципів, наведених нижче:
− всі країни мають право на вільне використання космосу в мирних цілях, що дозволяють США здійснювати військову та розвідувальну діяльність у національних інтересах;
− відкидаються будь-які претензіїбудь-якої країни на одноосібне використання космічного простору, небесних тіл або їх частин, а також обмеження прав США на подібну діяльність;
− Білий дім прагне співпрацювати з ВПР інших держав у рамках
використання космічного простору в мирних цілях, щоб розширити можливості, що надаються у зв'язку з цим, і досягти великих результатів у дослідженні космосу;
− американські КС мають безперешкодно працювати у космічному просторі.
Тому США розглядатимуть будь-яке втручання у функціонування своїх КС як зазіхання на їхні права;
− КС, включаючи наземний та космічний компоненти, а також забезпечення їх функціонування лінії зв'язку, вважаються життєво важливими для національних інтересів країни.
У у зв'язку з цим Сполучені Штати будуть:
− захищати права на вільне використання космічного простору;
− переконувати чи утримувати інші країни від дій чи розробки коштів, що дозволяють порушувати ці права;
