Новости
25 Июня 2020

История развития аэрофотосъемки, часть 3. Как корабль назовешь, так на нем и напиши.

Продолжаем цикл статей об истории развития аэрофотосъёмки. 
Читать первую часть:  История развития аэрофотосъемки, часть 1. От воздушных шаров до самолетов
Читать вторую часть:  История развития аэрофотосъемки, часть 2. Неучтенные налоги, разведка, космические корабли

Landsat

Идея создания гражданского спутника с целью проведения научных исследований за земной поверхностью появилась после полученных фотографий, сделанных в ходе миссий «Меркурий», «Близнецы» и «Аполлон» в 1960-х годах. Уильям Томас Пекора в 1965 году, будучи директором Геологической службы США, выдвинул идею о создании программы дистанционного зондирования Земли с целью сбора информации о природных ресурсах планеты. Программа долго оставалась «лежать в столе» из-за противников, встретила сильное сопротивление со стороны бюджетного бюро США. Бюджетное бюро утверждало, что авиационная разведка будет дешевле и надежнее, нежели разработка новой технологии. Министерство обороны также решительно выступало против, утверждая, что данная программа поставит под угрозу секретность разведывательных миссий. Только в 1970 году NASA получило разрешение на реализацию проекта, который в будущем станет известным, как Landsat 1.


Landsat 1 в представлении художника


Запущенный 23 июля 1972 года Landsat 1, первоначально названный ERTS (Спутник изучения земных ресурсов), стал первым спутником по мониторингу и изучению поверхности Земли. Оборудование, находящиеся на аппарате, произвело революцию - оно предоставляло изображения в цифровом формате и в мультиспектральной форме. 

Для съемки использовались две системы датчиков: мультиспектральная видеокамера Return Beam Vindicon (RBV), созданная американской компанией Radio Corporation of America, и мультиспектральная сканерная система Multispectral Scanner System (MSS), созданная General Electric. Предполагалось, что RBV станет основным, а MSS второстепенным инструментом. Однако, после тестирования, выяснилось, что снимки MSS превосходят RBV по качеству. Кроме того, RBV время от времени негативно влиял на функции контроля высоты спутника, и после всего нескольких снимков было принято решение о его отключении. Для сравнения MSS получила более 300 000 изображений, прежде чем в январе 1978 года была завершена эксплуатация Landsat 1.



Landsat 1 фотографии полей вблизи реки Колумбия в штате Орегон 

NASA предприняло активную кампанию по распространению данных Landsat и обучению людей и компаний тому, как использовать новую технологию. Данные со спутника стали легкодоступны, практически любой заинтересованный человек мог их получить. Цена варьировалась около 200 долларов США за набор данных (первоначально для одного набора данных требовалось четыре 9-дорожечных компьютерных ленты) и 7 долларов за их распечатку (требовалось четыре распечатки на каждую из лент), и 14 долларов за их цветной композитный принт. 

Определенный промежуток времени главными покупателями данных были Советский союз и крупнейшие добывающие компании мира. Менее развитые страны выражали свою озабоченность по отношению к иностранным горнодобывающим компаниям, понимая, что они смогут использовать изображения с данных для получения информации о нахождении различных минералов в пределах границ страны, в то время, как сама страна этими знаниями не обладала. 

Программа Landsat оказалась наиболее продолжительным проектом по дистанционному зондированию Земли: первый из спутников был запущен в 1972 году, а последний, на настоящий момент, Landsat 8 — 11 февраля 2013 году. Запуск Landsat 9 запланирован на 8 апреля 2021 года. Оборудование, установленное на спутниках Landsat, сделало миллиарды снимков за время работы всего проекта.

«Зенит-2» 1959

К отечественным разработкам того времени относятся спутники фотонаблюдения серии «Зенит», которые были разработаны в ОКБ-1 (сейчас ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева) на основании постановления ЦК КПСС от 25.05.1959 г. Первый успешный запуск космического аппарата «Зенит-2» состоялся 26.04.1962 года с полигона Байконур. 


Космический аппарат «Зенит-2»

Именно на базе спутников этой серии в специализированном конструкторском бюро (ЦСКБ) в дальнейшем было создано семейство космических аппаратов для дистанционного зондирования Земли. Первыми специализированными аппаратами для исследования природных ресурсов Земли стали «Зенит-2Н/Х» и «Фрам». КА «Зенит-2Н/Х» был создан путем доработки аппарата «Зенит-2М» для проведения цветной и спектральной съемки, а космический аппарат «Фрам» использовался для проведения многозонального (в 3 спектрах) спектрального и цветного фотографирования поверхности Земли с разрешением 20 – 50 метров и эксплуатировался с 1975 по 1985 годы. За это время всего было запущено 26 аппаратов. [1] 


Ресурс-Ф1 (1979)

В 1979 появились космические аппараты «Ресурс-Ф1», которые использовались вплоть до 1993 года. Первый запуск состоялся в сентябре 1979 года и носил название «Космос-1127». Аппарат мог находиться на орбите до 25 суток, из которых 11 он пребывал в дежурном режиме с выключенной системой ориентации, что способствовало увеличению срока существования аппарата на орбите. Комплекс аппаратуры включал в себя три широкоформатных топографических аппарата КАТЭ-200, которые имели возможность делать снимки с пространственным разрешением от 15 до 20 метров, и два длиннофокусных широкоформатных аппарата КФА-1000 для спектрозональной съемки от 6 до 8 метров. 


Спутник Ресурс-Ф1

SPOT (1986)

На втором месте по продолжительности миссии, после Landsat, находится французский спутник SPOT, который расшифровывается как «Спутник для наблюдения Земли». В 1986 году он считался одним из самых совершенных спутников своего времени, ведь на тот момент его камеры выдавали 10-и метровое разрешение, когда у остальных участников космического мониторинга оно находилось на 30 - 50-и метровом уровне.
Миссия SPOT вращалась вокруг земли более 30 лет и сыграло важную роль в аварии на Чернобыльской АЭС в Украине, передав сотни снимков о растительном покрове, планировании землепользования, окружающей среды, сельского хозяйства и других отраслевых снимков.


Первое изображение Чернобыля в 1986 году после катастрофы на Чернобыльской АЭС


SPOT-1 был запущен Французским космическим агентством (CNES) 22 февраля 1986 года при помощи ракеты-носителя Ariane-1, находился в оперативном использовании с марта 1986 года по конец 1990 года. Последний представитель данной серии был запущен 30 июня 2014 года, и продолжает по сей день предоставлять услуги по съемке поверхности Земли с высоким пространственным разрешением от 1.5 до 6 метров.


Космический снимок SPOT-5

Первая космическая программа Европейского космического агентства по наблюдению Земли (1991)

«ERS-1» —спутник дистанционного зондирования Земли, произведённый Европейским космическим агентством (ЕКА), имел комплексную полезную нагрузку, включая радар с синтезированной апертурой, радар-высотомер и другие мощные приборы для измерения температуры поверхности океана и ветра в море. Аппарат был запущен 17 июля 1991 года. Несмотря на расчётный срок службы, спутник прослужил 9 лет и за время своего существования передал более 1,5 миллионов изображений.
Аппарат «ERS-2», который был продолжением миссии ERS-1, был запущен в 1995 году с дополнительным датчиком для исследования атмосферного озона.
На момент запуска эти два спутника ERS были самыми сложными космическими кораблями для наблюдения Земли, когда-либо разработанным и запущенными в Европе. Эти весьма успешные спутники ЕКА собрали множество ценных данных о земной поверхности Земли, океанах, полярных шапках. Они так же были призваны отслеживать стихийные бедствия, наводнения или землетрясения в отдаленных частях мира.

Вскоре после запуска ERS-2 в 1995 году ESA решила связать оба спутника первой «тандемной» миссией, которая длилась девять месяцев. В течение этого времени возросшая частота и уровень данных, доступных ученым, предоставили уникальную возможность наблюдать изменения за очень короткий промежуток времени, поскольку оба спутника вращались вокруг Земли с интервалом всего в 24 часа.
В марте 2000 года отказ компьютера и гироскопа привел к тому, что ERS-1 окончательно прекратил свою работу, значительно превысив запланированный срок службы. ERS-2 продолжал успешно работать до июля 2011 года пока не был выведен на пенсию.

EOS

В 1960 году агентство НАСА запустило свой первый метеорологический спутник TIROS 1, который был разработан для проверки возможности получения и использования фотографий облачного покрова со спутников. За 78 дней своей работы (пока не отключилось электроснабжение) он продемонстрировал большие возможности мониторинга погоды Земли из космоса.
Система наблюдения Земли (EOS) - это программа НАСА, включающая серию искусственных спутниковых миссий и научных приборов на орбите Земли, предназначенных для долгосрочных глобальных наблюдений за поверхностью суши, биосферой, атмосферой и океанами. Система состоит из 26 спутников.
Первый спутник Terra (первоначально известный как EOS-1) был запущен 18 декабря 1999 года и рассчитан на пятилетнюю миссию, но продолжает работать и передавать данные и по сей день.

Terra размером с небольшой автобус и включает в себя пять приборов, которые уже многие годы помогают изучать Землю: 


Спутник TERRA в стерильной комнате


ASTER - японский зонд, фотографирующий Землю с высоким разрешением в 15 диапазонах электромагнитного спектра, от видимого до инфракрасного излучения. С разрешением от 15 до 90 метров, изображения ASTER используются для создания подробных карт поверхности Земли.



ASTER: Монголия

CERES – это съёмочная система для изучения влияния облачного покрова на радиационный баланс Земли. Так же обеспечивает оценку характеристик облачности, что позволяет оценить влияние облачности на тепловое излучение Земли.


СERES: Данные

MISR - спектрорадиометр для многоугловой визуализации. Он смотрит на Землю с помощью камер, направленных под девятью разными углами. 


MISR: Загрязнения воздуха

MODIS - спектрорадиометр с умеренным разрешением и широкой полосой обзора шириной в 2330 км, который каждые 1-2 дня видит каждую точку нашего мира в 36 дискретных спектральных полосах. Следовательно, MODIS отслеживает более широкий набор жизненно важных функций Земли, чем любой другой датчик Terra. Датчик измеряет процент поверхности планеты, которая покрыта облаками почти каждый день; отображает площадь снега и льда, вызванных зимними штормами и холодными температурами; наблюдает «зеленую волну», которая распространяется по континентам, когда сменяются времена года.
Он видит, где и когда происходят стихийные бедствия, такие как: извержения вулканов, наводнения, сильные штормы, засухи и лесные пожары.


MODIS: Лесные пожары в Калифорнии


MODIS: Последствия европейских зимних бурь 2009–2010 в Великобритании.


MOPITT - это инструмент, предназначенный для расширения наших знаний о нижней атмосфере и наблюдения за тем, как она взаимодействует с биосферой суши и океана. Датчик помогает мониторить состояние окружающей среды и уделяет особое внимание транспорту, источникам и стокам моноксида углерода в тропосфере.


MOPITT: Содержание CO в окружающей среде

Таким образом, спутник Terra является универсальным инструментом для наблюдения разных аспектов Земли из космоса, продолжающий работать по сегодняшний день. Все данные, собранные этим спутником, станут, в конечном счете, 20-летним банком данных.

Используемые источники: [1] https://cyberleninka.ru/article/n/k-istorii-sozdaniya-kosmicheskih-sredstv-distantsionnogo-zondirovaniya-zemli-v-gosudarstvennom-nauchno-proizvodstvennom-raketno/viewer  

В следующей части мы продолжим рассказывать о программах дистанционного зондирования Земли и современных БПЛА (беспилотных летательных аппаратах). Подписывайтесь на наши социальные сети: Facebook, Instagram, Telegram, чтобы не пропустить все самое интересное из мира пространственных данных.