- •УТВЕРЖДАЮ
- •Генеральный директор
- •ООО «ГИА «Иннотер»,
- •_________В.В. Лавров
- •« 15 » февраля 2013 г.
- •Аналитический обзор космических программ ДЗЗ России и зарубежных стран
- •Директор по инновациям ООО «ГИА» Иннотер» _____________В.Н. Лавров
- •Москва
- •Реферат
- •Отчет 108 с., 1 ч., 36 источников, 14 иллюстраций.
- •Содержание
- •Список иллюстраций
- •Мониторинг
- •Обозначения и сокращения
- •бортовой измерительный комплекс;
- •географическая информационная система;
- •дистанционное зондирование Земли;
- •исходные данные;
- •космический аппарат;
- •космическая информация;
- •космический комплекс;
- •космическая навигационная система;
- •космическая система;
- •летные испытания;
- •НКПОР
- •наземный комплекс приема, обработки и распространения;
- •наземный комплекс управления;
- •орбитальная группировка;
- •опытно-конструкторская работа;
- •ракета космического назначения;
- •ракетно-космическая техника;
- •рабочее место оператора;
- •ракета-носитель;
- •средняя квадратическая погрешность;
- •техническое задание;
- •технико-экономическое обоснование;
- •федеральная космическая программа;
- •цифровая модель рельефа;
- •чрезвычайная ситуация.
- •Введение
- •Содержанием исследований, результаты которых приведены в настоящем обзоре, является:
- •Создание корпоративных космических систем и комплексов должно основываться на современной элементной базе и новейших конструктивных решениях, а номенклатура и качество получаемых данных должны соответствовать мировому уровню.
- •1 Обзор космических программ ДЗЗ зарубежных стран
- •1.1 Космическая программа США
- •1.1.1 Основы космической политики США
- •Основные идеи новой космической политики:
- •Основными целями космической политики США являются:
- •1.1.2 Положение о стратегических намерениях национальной системы геопространственной разведки США
- •Рисунок 1 - Космический снимок - растровое изображение
- •Рисунок 2 - Идентификация целей и объектов
- •Рисунок 3 - Отображение оперативной обстановки в реальном масштабе времени
- •1.1.3 Космическая военная программа видовой разведки
- •1.1.4 Коммерческая космическая программа США
- •Рисунок 4 - Космический аппарат WorldView-1
- •Рисунок 5 - Космический аппарат GeoEye-1
- •Следующим логическим шагом развития рынка космических средств ДЗЗ является запуск КА со сверхвысокой разрешающей способностью (до 0.25 м). Ранее изображения с таким разрешением обеспечивали только военные спутники США и СССР.
- •1.2 Космические программы Европейских стран
- •1.2.1 Франция
- •Космический сегмент системы SPOT в настоящее время состоит из четырех КА (SPOT 2, -4, -5 и -6). Наземный сегмент включает Центр управления и эксплуатации КА, сеть станций приема информации и центров обработки и распространения данных.
- •Рисунок 6 - КА SPOT 5
- •1.2.2 Германия
- •Рисунок 7 - Спутники TerraSAR-X и Tandem-X
- •Рисунок 8 - Архитектура орбитального сегмента системы SAR-Lupe
- •Система SAR-Lupe будет состоять из орбитальной группировки, включающей пять легких спутников, и наземного сегмента, обеспечивающего управление спутниками, а также получение, обработку и использование собираемой с их помощью информации.
- •1.2.3 Италия
- •Итальянская программа космических исследований базируется на использовании ракет-носителей США ("Скаут"), Европейской организации по разработке ракет-носителей ("Европа-1") и Европейского космического агентства ("Ариан").
- •1.2.4 Великобритания
- •Рисунок 9 - Снимок с разрешением 2.8 м, полученный миниспутником TOPSAT-1
- •Первый алжирский микроспутник ALSAT-1 был также изготовлен в SSTL.
- •1.2.5 Испания
- •Испания принимает участие и в создании глобальной европейской системы спутникового наблюдения оборонного назначения.
- •1.3 Космические программы других стран
- •1.3.1 Япония
- •Рисунок 10 - 3D-модель территории штата Гуджарат, построенная по данным Cartosat-1
- •Индия готова распространять спутниковые изображения метрового разрешения, полученные с помощью Cartosat-2, по ценам ниже рыночных и в перспективе планирует запустить новый космический аппарат с пространственным разрешением до 0,5 метра.
- •1.3.2 Израиль
- •1.3.3 Китай
- •Рисунок 11 – КА CBERS-01
- •19 сентября 2007 года в Китае запущен третий китайско-бразильский спутник ДЗЗ CBERS-2B. Спутник выведен на утреннюю солнечно-синхронную орбиту высотой 748х769 км, наклонением 98.54 градусов, время пересечения экватора 10:30.
- •1.3.4 Корея
- •1.3.5 Канада
- •Канада в 1990 г. создала Канадское космическое агентство, под руководством которого ведутся работы по ракетно-космической тематике.
- •Рисунок 12 - RADARSAT в космосе глазами художника
- •1.3.6 Австралия
- •1.3.7 Другие страны
- •1.4 Космические программы стран СНГ
- •1.4.1 Белоруссия
- •Таблица 1. Основные характеристики КА «Канопус-В» и БКА
- •Размер КА, м×м
- •Масса КА
- •Масса полезной нагрузки, кг
- •Орбита:
- •высота, км
- •наклонение, град
- •период обращения, мин
- •время пересечения экватора, час
- •Период повторного наблюдения, сутки
- •Среднесуточная мощность, Вт
- •Срок активного существования, лет
- •Космические аппараты «Канопус-В» и БКА предназначены для решения следующих задач:
- •- высокооперативного наблюдения.
- •1.4.2 Украина
- •1.4.3 Казахстан
- •2 Космическая программа России
- •2.1 Основные положения Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы
- •Основными задачами Программы являются:
- •Сроки и этапы реализации Программы – 2006 – 2015 годы.
- •На первом этапе (в период до 2010 года), в части дистанционного зондирования Земли создаются:
- •Приоритетными направлениями космической деятельности, способствующими достижению стратегических целей, являются:
- •Программные мероприятия включают мероприятия, финансируемые за счет бюджетных средств, и мероприятия, выполняемые за счет средств, инвестируемых в космическую деятельность негосударственными заказчиками.
- •Мероприятия, финансируемые за счет бюджетных средств, включают работы, предусмотренные в следующих разделах:
- •раздел I – «Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы»;
- •При реализации Программы будут достигнуты следующие результаты:
- •б) увеличена периодичность обновления данных гидрометеорологического наблюдения до 3 часов для средневысотных космических аппаратов и до реального масштаба времени для геостационарных космических аппаратов, что обеспечит:
- •2.2 Анализ космических систем ДЗЗ.
- •Рисунок 13 - Орбитальная группировка КА ДЗЗ на период 2006-2015 годы
- •По существу, основными космическими средствами ДЗЗ, разработанными в период до 2015 года будут КА «Канопус-В» оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций и КА «Ресурс-П» оперативного оптико-электронного наблюдения.
- •КА «Канопус-В» №1, запуск которого состоялся 22 июля 2012 года, включает:
- •Комплекс «Ресурс-П» является продолжением отечественных средств ДЗЗ высокого разрешения, используемых в интересах социально-экономического развития РФ. Он предназначен для решения следующих задач:
- •- подсистема «Арктика-МС2» из четырех КА для обеспечения подвижной правительственной связи, управления воздушным движением и ретрансляции навигационных сигналов (разработчик ОАО «ИСС им. М.Ф. Решетнева»).
- •2.3 Развитие наземного комплекса приема, обработки, хранения и распространения КИ ДЗЗ
- •Функциональная схема интегрированной спутниковой системы ДЗЗ показана на Рисунке 14.
- •Рисунок 14 - Интегрированная спутниковая система ДЗЗ
- •3 Анализ «Концепции развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года»
- •Важным разделом Концепции являются предложения, обеспечивающие повышение эффективности использования космической информации в России.
- •Главными проблемами, определяющими эффективность использования космической информации в России являются:
- •9. Разработать и ввести в эксплуатацию наземные и авиационные средства валидации результатов тематической обработки космической информации.
- •4 Технико-экономическое обоснование принципов финансирования при создании космических систем ДЗЗ
- •Заключение
- •Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:
- •Список использованных источников
- •2 Россия разрабатывает новые радиолокационные спутники. Москва. РИА Новости. Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований, 2005 г."
- •3 А.Кучейко. Новая политика США в области коммерческих средств ДЗЗ. Новости космонавтики, №6, 2003 г.
- •4 В. Чуларис. Национальная политика США в области использования космического пространства. Зарубежное военное обозрение №1, 2007 г.
- •6 В. Чуларис. Геоинформационное обеспечение ВС США. Зарубежное военное обозрение, №10, 2005 г.
- •7 Космической разведке США поставлены новые задачи. Наука, 03.02.06
- •8 США создали на орбите крупнейшую за всю историю группировки спутников видовой разведки. Известия науки. 03.02.2006 г.
- •9 А. Андронов. Спутники, доступные террористам. «Независимое военное обозрение», 1999 г.
- •10 В.Иванченко. Иконос Зоркий Глаз. Журнал «КОМПЬЮТЕРРА», 06.09.2000 г.
- •11 М. Рахманов. Спутниковая разведка: новые тенденции развития. «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •12 А. Копик. Запущен новый коммерческий «шпион». «Новости космонавтики», №6, 2003г.
- •13 М.Рахманов. Спутниковое зондирование: перемены неизбежны. «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •16 Ю.Б. Баранов. Рынок данных ДЗЗ в России. Журнал «Пространственные данные», №5, 2005 г.
- •17 Французская разведка устремляется в космос. Наука, 27.12.04.
- •18 Радарные снимки: Германия вырывается в лидеры. Наука, 20.03.06.
- •19 Максим Рахманов «Германия запускает систему космического шпионажа», Наука, CNews, 2003 г.
- •20 А.Кучейко. Всепогодная система космической разведки и наблюдения: взгляд из Италии. «Новости космонавтики», №5, 2002г.
- •21 А.Кучейко. Япония создала крупнейшую систему космической разведки. «Новости космонавтики», №4, 2007 г.
- •22 Японская ракета вывела тяжелый спутник ALOS на орбиту. Наука, 24.01.06.
- •28 Радарный спутник: Канада не дает России ослепнуть. Наука, 2005 г.
- •29 Тайваньский конфликт продолжится в космосе? «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •35 Госкосмос и частники: соперники или партнеры? Наука, 2005 г.
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
Рисунок 3 - Отображение оперативной обстановки в реальном масштабе времени
Основной задачей агентства NGA, которое входит в число 15 организаций — членов
разведывательного сообщества США, является обеспечение данными геопространственной разведки в интересах национальной безопасности. В своей
деятельности агентство NGA занимает промежуточное положение между разработчиком
иоператором космических систем — национальным управлением космической разведки
NRO, с одной стороны, и потребителями — органами управления вооруженными силами
испецслужбами страны, с другой. Поэтому долгое время эффективность работы агентства NGA зависела от деятельности NRO, которое являлось монополистом в области создания новых космических систем разведки, но выполняло свои функции не
лучшим образом [6].
Сдеятельностью директора NGA Клаппера связывают начало крупномасштабных закупок высокодетальных космических снимков у коммерческих компаний. Такая практика позволяет одновременно снизить нагрузку на так называемые «национальные технические средства» (военные спутники) и оказать поддержку развитию американской
отрасли ДДЗ. Таким образом, агентство NGA нарушило монополию управления NRO на
заказ спутников видовой разведки. Насколько успешной будет такая практика, станет ясно уже в ближайшем будущем: запуски новых суперспутников ожидаются в 2007 году.
В перспективе агентство NGA планирует расширить масштабы закупок информации
у коммерческих операторов. По словам генерала Клаппера, «коммерческие снимки на деле доказали свою информационную полезность и ценность». Коммерческая индустрия ДЗЗ является своего рода страховым полисом для секретных спутников, управляемых NRO, особенно с учетом проблем, возникших в разработке новых разведывательных
спутников Future Imagery Architecture (FIA). Директор NGA заявил, что коммерческие спутники станут фундаментальным компонентом архитектуры системы FIA.
17
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
1.1.3Космическая военная программа видовой разведки
Вконце 2005 года американская неправительственная организация UCS (Union of Concerned Scientists) опубликовала базу данных по действующим космическим
аппаратам, составленную по открытым публикациям. Всего в базе данных UCS насчитывается более 800 действующих спутников. В это время на околоземных орбитах находились 413 американских спутников различного назначения. У всех остальных стран
мира, вместе взятых, их всего 382. У России имелось 87 еще функционирующих орбитальных аппаратов, у Китая — 34. В исследовании обобщена информация об
активных аппаратах по 21 параметру — от орбит до их предполагаемого целевого назначения. В исследовании учтены 40 секретных американских спутников национального разведывательного управления (NRO), в том числе, приведены сведения
об аппаратах, известных как Lacrosse-4, Mercury, Trumpet и Orion. Учтены даже те, названия которых неизвестны [7], [8].
Вфеврале в США был опубликован доклад министерства обороны, посвященный перспективам развития на предстоящие 4 года. В области космической техники оборонное ведомство США подтвердило намерение сохранять преимущество над всеми странами как минимум на одно технологическое поколение. Планируется развивать возможности быстрого доступа в космос, обеспечивать высокую живучесть космических систем путем совершенствования средств контроля космического пространства и защиты
бортовой аппаратуры.
Врезультате США создали на орбите крупнейшую за всю историю группировку спутников видовой разведки. В январе 2006 года астрономы-любители, объединенные в
международную сеть, по данным оптических наблюдений установили, что американский
спутник радиолокационной разведки Lacrosse-2 совершил небольшую коррекцию высоты
орбиты. Этот любопытный факт означает, что подал «признаки жизни» самый долгоживущий в мире низкоорбитальный аппарат видовой разведки, который был запущен в 1991 году и отработал на орбите уже 15 лет [7].
На протяжении последних десятилетий в штатном составе американской системы видовой разведки IMINT находились спутники двух типов - с оптическими телескопами KeyHole (или KH - «замочная скважина», в прессе обозначаются как «Усовершенствованный Кристалл» КН-11 или КН-12) и радиолокационной разведки
Lacrosse. Пространственное разрешение оптической аппаратуры, по данным прессы, составляет около 10 см, а радиолокаторов - менее 1м. Кроме того, по данным открытых
публикаций, в 1999 году на орбиту был выведен спутник-невидимка с малой
18
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
радиолокационной и оптической заметностью Misty-2, который может вести съемку объектов, оставаясь незамеченным для станций слежения за космосом других стран.
Первый спутник Misty-1 был запущен в 1990 году и, вероятно, уже не используется.
С учетом уточнений, сделанных оптическими наблюдателями и в публикациях журнала «Новости космонавтики», численность группировки видовой разведки США IMINT достигла рекордной величины - 9 спутников, в том числе 4 - KeyHole, 4 - Lacrosse и
один - секретный спутник-невидимка Misty-2. Все перечисленные секретные спутники наблюдались астрономами, кроме Misty-2, который был потерян наблюдателями сразу
после запуска. Численность группировки секретных спутников съемки Земли IMINT выросла до рекордной величины в 2005 году в результате двух успешных запусков
аппаратов KeyHole и Lacrosse-5. Ни один старый спутник-шпион не был сведен с орбиты, что говорит о наличии у них остаточного рабочего ресурса.
Разумеется, возможности всех спутников не равнозначны, но группировка IMINT в
увеличенном составе обеспечивает высокую степень резервирования, высокую частоту просмотра и позволяет увеличить объем космической информации, собираемой по объектам во всем мире. Кроме данных, получаемых от военных космических аппаратов,
управление геопространственной разведки NGA ежегодно расходует почти по $100 млн.
на закупку высокодетальных космических изображений коммерческих спутников Ikonos-2, QuickBird-2 и OrbView-3 у компаний-операторов GeoEye и DigitalGlobe. Кроме того, группировку дополняют военные экспериментальные спутники STP-R1, MTI и SINDRY с аппаратурой для демонстрации новых технологий съемки Земли. Таким образом,
дополнительно к основной группировке IMINT еще 5-6 спутников ведут сбор
геопространственной информации.
Поддержание на орбите 9-спутниковой группировки IMINT требует не только значительных финансовых расходов, но и соответствующей инфраструктуры для ретрансляции, приема, обработки и архивирования гигантского объема пространственных данных. Не исключено, что такое расширение космического сегмента IMINT связано с подготовкой к запускам перспективной многоспутниковой системы видовой разведки FIA
(Future Imaging Architecture). Несмотря на значительное отставание в разработке новых спутников FIA (по первоначальным планам запуски должны были начаться еще в 2005
году), наземный сегмент обработки информации был создан и введен в строй в 2003 году
в рамках программы Mission Integration and Development (MIND). В системе MIND для обмена данными применяются интернет-протоколы HTML, CGI, TCP/IP, JAVA 1 и коммерческая аппаратура Cisco и NT.
19
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
В рамках проекта GeoScout агентство NGA создает наземную инфраструктуру совместного заказа, обработки, автоматизированного анализа и подготовки
разнообразных геопространственных продуктов на основе данных национальных спутников видовой разведки, коммерческих аппаратов и воздушных платформ сбора видовой информации. Основные области применения коммерческих данных — разработка высокоточных детальных карт и цифровых моделей рельефа, определение
координат стационарных и малоподвижных целей, контроль результатов ракетнобомбовых ударов. Точность координатной привязки стационарных объектов по
коммерческим снимкам составляет несколько метров, что вполне достаточно для применения высокоточного оружия с аппаратурой спутниковой навигации GPS (семейство
ударного оружия JDAM и JSSOW). Тактическое управляемое оружие с комбинированными инерциально-спутниковыми системами наведения GPS/IMU широко
применяется в боевых операциях США для поражения стационарных целей и объектов,
не меняющих свое положение на протяжении цикла планирования и боевого применения
[6].
Министерство обороны и разведывательное сообщество США в настоящее время
начинают осуществлять широкомасштабные долгосрочные программы, направленные на
полную замену их спутниковых арсеналов в ближайшие десять лет, стоимость которых оценивается в 60 млрд. долларов. Одновременно ставиться задача по увеличению окупаемости капиталовложений за счет реализации коммерческих проектов в этой области. По некоторым оценкам Национальное агентство космической фотосъемки и
картографии (NIMA) планирует получить от продажи своей продукции до 1 млрд. $ в год.
Любопытно, что помимо США еще пять стран эксплуатируют спутники-шпионы с аппаратурой съемки Земли. Суммарное число спутников IMINT, принадлежащих всем остальным странам мира (кроме США), также равняется 9 - в базу данных внесены 3 аппарата видовой разведки Китая (Ziyuan-2A, -2B, -2C); 2 - Франции (HELIOS-1A/2A), 2 - Японии (IGS-1A/1B), по одному - Израиля (Ofeq-5) и Индии (TES). Вероятно, это соотношение сегодня отражает стремление США к мировому информационному
превосходству и сложившуюся расстановку сил в мире.
1.1.4 Коммерческая космическая программа США
Агентство NGA планирует многократно расширить масштабы применения
коммерческой видовой продукции для решения оборонных задач. По словам директора агентства NGA, коммерческие спутники являются фундаментальной частью общей
архитектуры национальной космической системы сбора геопространственных данных.
20
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
После долгих колебаний Конгресс США санкционировал возможность коммерческого доступа к изображениям, получаемым с помощью гражданских КА Ikonos-2, OrbView-3,
Terra и Aqua, которые активно использовались в ходе боевых операций Вооруженных сил США в Афганистане и Ираке в 2001-2003 гг. Причины закупки Пентагоном снимков у операторов систем ДЗЗ могут быть различны. Во-первых, это уникальность информации (например, многоспектральные изображения 36-канального радиометра MODIS
позволяли прогнозировать развитие песчаных бурь в Ираке). Во-вторых, это стремление разгрузить военные системы и повысить общую оперативность выполнения заказов по
поиску и обновлению данных. В-третьих, это развитие коммерческих систем ДЗЗ, которое поддерживается государственными контрактами на закупку космической информации
[9],[10].
Высокое разрешение этих снимков, их достоверность и исключительная
оперативность (очень близкая к наблюдению в режиме реального времени) заставили
администрацию США крайне внимательно отнестись к развитию этой отрасли промышленности. Администрация президента Буша активно работает над выработкой новой политики в области национальной безопасности, обороны и неоспоримости
собственного технологического превосходства над всем остальным миром, вместе
взятым, видя в этом превосходстве основной залог сохранения за Америкой статуса единственной сверхдержавы.
Включение коммерческих КА высокого разрешения в общий контур национального комплекса видовой разведки имеет еще один аспект. По сообщениям прессы, разработка
перспективных спутников видовой разведки по программе FIA идет с двухлетним
отставанием. Компания-разработчик Boeing выиграла контракт у своего основного конкурента Lockheed Martin, как это часто бывает, пообещав трудновыполнимое, поэтому новые спутники FIA вряд ли появятся на орбите во время. В связи с тем, что ресурсы нынешних военных космических аппаратов Crystal и Lacrosse будут через несколько лет исчерпаны, тогда понадобятся КС ДЗЗ, которые смогут взять на себя нагрузку по наблюдению за низкоприоритетными целями и обновлению картографической продукции
[4],[ 6].
Особое внимание американское руководство уделяет вопросам повышения роли
орбитальной группировки спутников, предназначенных для наблюдения Земли из
космоса. Для достижения этой цели акцент делается на эффективном использовании коммерческих спутников и поставляемого ими на мировой рынок продукта – данных дистанционного зондирования (ДДЗ). Основная цель – гарантировать американскую монополию в этом сегменте рынка. Администрация США маневрирует между
21
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
противоречивыми требованиями к коммерческим системам космического наблюдения, предъявлявшимися к ним изначально. С одной стороны, развитие и совершенствование
спутниковых систем невозможно в отсутствие конкуренции и рынка. Но, с другой стороны, открытое появление на рынке космических снимков высокого разрешения может существенно уравнять возможности США и множащегося числа их противников.
Выработанное в результате решение вполне можно назвать соломоновым.
Финансирование систем осуществляется через коммерческие заказы, а также гарантированные правительственные заказы (подобные тенденции в последнее время
только усилились, вплоть до создания специальных венчурных фондов). Но в нужный момент спутники полностью или частично переходят в распоряжение правительства.
Государство официально берет на себя обязательства долгосрочной поддержки производителей спутниковых систем высокого разрешения и аппаратуры для них.
Однако, подобный двусмысленный статус коммерческих спутников (все они пока
принадлежат американским компаниям) вряд ли будет способствовать стабилизации рынка.
Крупномасштабные закупки высокодетальных космических снимков у коммерческих
компаний позволяет одновременно снизить нагрузку на так называемые «национальные
технические средства» (военные спутники) и оказать поддержку развитию американской отрасли ДДЗ. Агентство NGA имеет финансовые полномочия на финансирование двух программ: ClearView (закупка данных от коммерческих спутников, уже находящихся на орбите) и NextView (финансирование строительства новых спутников в счет будущих
поставок снимков). Компании DigitalGlobe и GeoEye по двум контрактам NextVew по $500
млн. изготавливают спутники двойного назначения WorldView-1 и GeoEye-1 с аппаратурой полуметрового разрешения, которые будут использоваться как для выполнения коммерческих заказов, так и в интересах видовой космической разведки США [11].
По отношению к предшественникам WorldView и OrbView-5 являются аппаратами второго поколения, так как благодаря новым технологиям, заимствованным, в том числе, у современных секретных спутников-шпионов, возможности спутников значительно
расширены.
В сентябре 2003 года компания DigitalGlobe получила первый трехлетний контракт
NextView стоимостью $530 млн. на создание спутника двойного назначения, получившего
наименование WorldView. В проекте участвуют компании Bell Aerospace (платформа, интеграция), Eastman Kodak (оптическая камера), BAE Systems (система обработки). В настоящее время кооперация во главе с DigitalGlobe параллельно изготавливает два космических аппарата — WorldView-1 и WorldView-2.
22
